Download Article
Download Article
Mass is one of the fundamental properties of an object in Physics, and is a measurement of how much matter there is in something. Matter is any substance that you can touch — anything that takes up physical space and has volume. Often, mass is related to size, but this isn’t a perfect relationship, as objects like a large hot-air balloon often have less mass than a small boulder. To calculate mass, you’ll first need the density and volume of the object. Read on for details of the formula and to learn about different types of mass across scientific disciplines.
-
1
Look up the object’s density. Density measures how tightly the matter in an object is packed together. Each material has its own density, which you can look up online or in a textbook. The scientific unit of density is kilograms per cubic meter (kg/m3), but you can use grams per cubic centimeter (g/cm3) for smaller objects.
- Use this formula to convert between these units: 1,000 kg/m3 = 1 g/cm3
- The density of liquids is often measured in kilograms per liter (kg/L) or grams per milliliter (g/mL) instead. These units are equivalent: 1 kg/L = 1 g/mL.
- Example: Diamond has a density of 3.52 g/cm3.
-
2
Measure the object’s volume. The volume is the amount of space the object occupies. Measure the volume of solids in cubic meters (m3) or cubic centimeters (cm3), and the volume of liquids in liters (L) or milliliters (mL). The formula for volume depends on the shape of the object. Refer to this article for common shapes.
- Use the same unit that appears as part of your density measurement.
- Example: Since we measured the density of diamond in g/cm3, we should measure our diamond’s volume in cm3. Let’s say our diamond’s volume is 5,000 cm3.
Advertisement
-
3
Multiply the volume and density together. Multiply your two numbers together, and you’ll know the mass of your object.[1]
Keep track of the units as you do this, and you’ll see that you end up with units of mass (kilograms or grams).- Example: We have a diamond with volume 5,000 cm3 and density 3.52 g/cm3. To find the diamond’s mass, multiply 5,000 cm3 x 3.52 g/cm3 = 17,600 grams.
Advertisement
-
1
Determine mass with force and acceleration. Newton’s second law of motion states that force equals mass times acceleration: F = ma. If you know the net force on the object, and it’s acceleration, you can rearrange this formula to find the mass: m = F / a.
- Force is measured in N (newton), which you can also write as (kg * m)/ s2. Acceleration is measured in m/s2. When you calculate F / a, the units cancel to give you an answer in kilograms (kg).[2]
- Force is measured in N (newton), which you can also write as (kg * m)/ s2. Acceleration is measured in m/s2. When you calculate F / a, the units cancel to give you an answer in kilograms (kg).[2]
-
2
Understand mass and weight. Mass is the amount of matter in an object; this does not change unless you cut off part of the object, or attach more material. Weight is a measurement of gravity’s effect on mass. If you move the object to an area with different gravity (such as from the earth to the moon), it’s weight will change, but it’s mass will not. [3]
- An object with more mass does weigh more than an object with less mass, if they’re experiencing the same gravity.
-
3
Calculate molar mass. If you’re doing your chemistry homework, you may come across the term “molar mass.” This is a related concept, but instead of measuring an object, you measure exactly one mole of a substance. Here’s how to calculate it in most contexts:
- For an element: look up the atomic mass of the element or compound you are measuring. This will be in “atomic mass units” (amu). Multiply by the molar mass constant, 1 g/mol, to put it into standard molar mass units: g/mol.
- For a compound: add the atomic masses of each atom in the compound to find the total amu of the molecule. Multiply this total by 1 g/mol.
Advertisement
-
1
Use a triple-beam balance. The balance is a device widely used to calculate an object’s mass. The balance has three beams. These beams carry weights. [4]
The weights allow you to move known masses along the beams.[5]
- The triple beam balance is not affected by gravity. Thus, it gives a true measurement of mass. It works by comparing a known mass to an unknown mass.
- The middle beam reads in 100g increments. The far beam reads in 10g increments. The weights will sit in a notch. The weight on the front beam can read from 0 to 10 grams.
- You should be able to get a very precise measurement of mass with this balance. The reading error for a triple-beam balance is only 0.06 grams. Think of the triple-beam balance as operating like a teeter-totter.[6]
-
2
Move the three sliders to their leftmost positions. You want to do this maneuver when the pan is empty. You want the balance to read zero.
- If the indicator on the far right does not align with the fixed mark, you should calibrate the balance by turning the set screw that you will find on the left under the pan.
- The reason you need to do this is because you need to make sure that the empty pan is 0.000g so its weight does not skew the mass reading you ultimately get. The weight of the container or pan is called its tare.
- You can also set the pan to 0 by screwing the knob under the pan in or out. Again, the balance must read zero. Place the object to be measured on the pan. You are now ready to determine the object’s mass using the sliding beams.
-
3
Move the sliding beams one at a time. First, move the 100-gram slider along the beam to the right first. Do this until the indicator drops below the fixed mark. The position that is to the left of this point indicates the number of hundreds of grams. You are sliding it one notch at a time.
- Move the 10-gram slider along the beam to the right. Do this until the indicator drops below the fixed mark. The notched position immediately to the left of this point indicates the number of tens of grams.
- The beam in the front does not have notches. You can move the slider anywhere you want on the beam. The beam’s boldface numbers are grams. The tick marks between the boldface numbers indicate tenths of grams.
-
4
Calculate the mass. You are now ready to find the mass of the object you placed in the pan. To do so, you should add the numbers from the three beams.
- Read the front scale as you would a ruler. You can read it to the nearest half tick mark.
- For example, let’s say you are trying to measure a can of soda. If the rear weight is in the notch that reads 70g, if the middle weight is in the notch reading 300g, and if the the front beam weight is 3.34g, then the can of soda weighs 373.34g.
Advertisement
Calculator, Practice Problems, and Answers
Add New Question
-
Question
How do you calculate the mass of a solution?
This answer was written by one of our trained team of researchers who validated it for accuracy and comprehensiveness.
wikiHow Staff Editor
Staff Answer
To find the total mass of a solution, you’ll need to add the mass of the solute to the mass of the solvent. If you don’t know the mass of the solvent or the solute, you can calculate them if you know their density and volume.
-
Question
How do you calculate mass from weight?
This answer was written by one of our trained team of researchers who validated it for accuracy and comprehensiveness.
wikiHow Staff Editor
Staff Answer
Divide the object’s weight by the acceleration of gravity to find the mass. You’ll need to convert the weight units to Newtons. For example, 1 kg = 9.807 N. If you’re measuring the mass of an object on Earth, divide the weight in Newtons by the acceleration of gravity on Earth (9.8 meters/second2) to get mass.
-
Question
How do you calculate mass from weight?
This answer was written by one of our trained team of researchers who validated it for accuracy and comprehensiveness.
wikiHow Staff Editor
Staff Answer
Divide the object’s weight by the acceleration of gravity to find the mass. You’ll need to convert the weight units to Newtons. For example, 1 kg = 9.807 N. If you’re measuring the mass of an object on Earth, divide the weight in Newtons by the acceleration of gravity on Earth (9.8 meters/second2) to get mass.
See more answers
Ask a Question
200 characters left
Include your email address to get a message when this question is answered.
Submit
Advertisement
-
You can use online calculators to find the mass if you know the volume and density.[7]
[8]
-
The symbol for mass is m or M.
Advertisement
-
Don’t use pounds and ounces to measure mass; these are units of weight, and not used in scientific contexts. Technically, in the United States, the measurement of mass is called a “slug.”[9]
Advertisement
Video
References
About This Article
Article SummaryX
To calculate the mass of an object, look up the recorded density of the object online or in a textbook, which will be in units of kg/m3 or g/cm3. Then, multiply the density of the object by it’s measured volume. Make sure that your measurements for volume and density are in the same units! For example, if you have a diamond with a volume of 5,000 cm3 and density of 3.52 g/cm3, multiply 5,000 cm3 by 3.52 g/cm3 to get the mass of 17,600 grams. If you want to learn how to find mass using a balance scale, keep reading the article!
Did this summary help you?
Thanks to all authors for creating a page that has been read 1,094,104 times.
Reader Success Stories
-
Michelle John
Nov 17, 2020
“It really helped me. Cause I’m in JSS2 and we didn’t do physics, chemistry and biology so I am new to it.…” more
Did this article help you?
Масса является одним из важных свойств материи. Это понятие применяют при решении задач различного характера, начиная от проблем в механике и заканчивая химическими расчетами. Рассмотрим в статье, с помощью каких формул массу в физике можно рассчитать.
Что это такое?
Прежде чем приводить формулы массы в физике, дадим ей определение. Этим термином называется физическая величина, которая пропорциональна количеству материи, заключенной в данном теле. Следует не путать ее с количеством вещества, которое выражается в молях. Масса в СИ вычисляется в килограммах. Другими ее единицами являются тонны и граммы.
Вам будет интересно:Слово “кворум”. Значение и происхождение термина. Нюансы определения
Масса бывает двух важных видов:
- инерционная;
- гравитационная.
Первый вид рассматриваемой физической величины характеризует инерционные свойства тела, то есть способность некоторой силы изменять скорость тела, а также кинетическую энергию, которой оно обладает.
Гравитационная масса связана с интенсивностью притяжения между любыми телами. Она играет важную роль в космосе, поскольку благодаря притяжению между звездами и планетами существует наша галактика и наша Солнечная система. Однако гравитационная масса проявляет себя и в повседневной жизни в виде наличия у всех тел некоторого веса.
Формулы для инерции
В физике формула нахождения массы инерционной имеет следующий вид:
m = F / a
Здесь F – сила, которая на тело действует и вызывает появление у него ускорения a. Формула показывает, что чем больше будет действующая сила и чем меньше она сообщит ускорение телу, тем больше инерционная масса m.
Помимо записанного выражения, следует привести еще одну формулу нахождения массы в физике, которая связана с явлением инерции. Эта формула имеет вид:
m = p / v
Здесь p – количество движения (импульс), v – скорость тела. Чем большим количеством движения обладает тело и чем меньше его скорость, тем большую инерционную массу оно имеет.
Формула для гравитации
Математическое описание явления гравитации стало возможным благодаря многочисленным наблюдениям за движением космических тел. Результаты всех этих наблюдений в XVII веке обобщил Исаак Ньютон в рамках закона всемирного тяготения. Согласно этому закону, два тела, которые имеют массы m1 и m2, друг к другу притягиваются с такой силой F:
F = G * m1 * m2 / r2
Где r – расстояние между телами, G – некоторая постоянная.
Если в данное выражение подставить значение массы нашей планеты и ее радиус, тогда мы получим следующую формулу массы в физике:
m = F / g
Здесь F – сила тяжести, g – ускорение, с которым тела падают на землю вблизи ее поверхности.
Как известно, наличие силы тяжести обуславливает то, что все тела имеют вес. Многие путают вес и массу, полагая, что это одна и та же величина. Обе величины действительно связаны через коэффициент g, однако вес – величина изменчивая (она зависит от ускорения, с которым движется система). Кроме того, вес измеряется в ньютонах, а масса в килограммах.
Весы, которыми человек пользуется в быту (механические, электронные), показывают массу тела, однако измеряют его вес. Перевод между этими величинами является лишь вопросом калибровки прибора.
Плотность и объем
Как было отмечено, масса – это неотъемлемое свойство материи, поэтому ее можно вычислить с помощью других физических характеристик тел. Этими характеристиками являются объем и плотность.
Объем представляет собой некоторую часть пространства, которая ограничена поверхностью тела. Измеряется он в кубических единицах длины, например, в м3.
Плотность – это свойство вещества, которое отражает количество материи, помещенной в единице объема.
Формула массы вещества через объем и плотность записывается так:
m = ρ * V
Чем больше объем тела и чем выше его плотность, тем большей массой оно обладает. В связи с этим фактом полезно вспомнить знаменитую загадку про то, что имеет большую массу: 1 тонна пуха или 1 тонна железа. В отсутствии выталкивающей архимедовой силы массы обоих веществ равны. Пух имеет гораздо меньшую плотность, чем железо, однако разница в плотности компенсируется аналогичной разницей в объеме.
Относительная
Понятие об относительной массе применяется в атомной физике и в химии. Поскольку массы атомов и молекул имеют очень маленькие значения (≈10-27 кг), то оперировать ими на практике при решении задач оказывается крайне неудобно. Поэтому сообществом ученых было решено использовать так называемую относительную массу, то есть рассматриваемая величина выражается в единицах массы по отношению к массе известного эталона. Этим эталоном стала 1/12 массы атома углерода, которая равна 1,66057*10-27 кг. Соответствующая относительная величина получила название атомной единицы (а. е. м.).
Формулу относительной массы M можно записать так:
M = ma / (1 / 12 * mC)
Где ma – масса атома в килограммах, mC – масса атома углерода в килограммах. Например, если в это выражение подставить значение массы атома кислорода, то его а. е. м. будет равна:
M = 26,5606 * 10-27 / (1,66057 * 10-27) = 15,9949.
Поскольку а. е. м. является относительной величиной, то она не имеет размерности.
Удобство применения этого термина на практике заключается не только в небольших и целых значениях этой единицы измерения. Дело в том, что значение а. е. м. совпадает по величине с молярной массой, выраженной в граммах. Последняя представляет собой массу одного моль вещества.
Энергия
Выше были приведены разные формулы, как найти массу в физике. Завершая статью, хотелось бы отметить связь массы и энергии. Это связь носит фундаментальный характер, который отражает пространственно-временные свойства нашей Вселенной. Соответствующая формула массы в физике, полученная Альбертом Эйнштейном, имеет вид:
E = m * c2
Квадрат скорости света c является коэффициентом перевода между массой и энергией. Это выражение говорит о том, что обе величины, по сути, являются одной и той же характеристикой материи.
Записанное выражение было подтверждено экспериментально при изучении ядерных реакций и реакций элементарных частиц.
Формула зависимости массы от объема и плотности
Для того, чтобы найти плотность жидкости или твердого вещества, существует базовая формула: плотность равна массе, поделенной на объем.
Записывается это так:
ρ = m / V
И из нее можно вывести еще две формулы.
Формулу для объема тела:
V = m / ρ
А также формулу для расчета массы:
m = V * ρ
Как видите, запомнить последнюю очень легко: это единственная формула, где две единицы нужно умножить.
Для запоминания этой зависимости можно использовать рисунок в виде «пирамидки», разделенной на три секции, в вершине которой находится масса, а в нижних углах – плотность и объем.
Несколько иначе обстоят дела с газами. Рассчитать их вес гораздо сложнее, так как у газов нет постоянной плотности: они рассеиваются и занимают весь доступный им объем.
Для этого пригодится понятие молярной массы, которую можно найти, сложив массу всех атомов в формуле вещества при помощи данных из периодической таблицы.
Вторая единица, которая нам понадобится – количество вещества в молях. Его можно вычислить по уравнению реакции. Подробнее об этом можно узнать в рамках курса химии.
Другой способ нахождения мольного количества – через объем газа, который нужно поделить на 22,4 литра. Последнее число – это объемная постоянная, которую стоит запомнить.
В итоге, зная две предыдущие величины, мы можем определить массу газа:
m = n * M,
где M – это молярная масса, а n – количество вещества.
Результат получится в граммах, поэтому для решения физических задач важно не забыть перевести его в килограммы, поделив на 1000. Числа в этой формуле часто могут оказываться достаточно сложными, поэтому для вычислений может понадобиться калькулятор.
Еще один нестандартный случай, с которым можно столкнуться – необходимость найти плотность раствора. Для этого существует формула средней плотности, построенная аналогично формулам других средних величин.
Для двух веществ посчитать ее можно так:
(m1 + m2) / V1 + V2.
Также из этой формулы можно вывести несколько других в зависимости от того, какие из величин известны по условию задачи.
Видео
Как найти массу тела формулы?
Масса тела равна его плотности умноженной на объём. – его объём. Единица измерения массы – килограмм (кг). Плотность вещества определяется свойствами молекул, из которых оно состоит и их взаимным расположением (молекулярной структурой вещества).
Особенности
- истинную – с вычетом пустот, заполненных воздухом либо жидкостью;
- насыпную – определяется описанным выше способом, когда в объём пористого/сыпучего материала входят пустоты.
Реальную плотность вычисляют из кажущейся (насыпной) через определённый на практике коэффициент – исключает пустоты.
С ростом температуры плотность вещества снижается, хотя есть исключения, например, вода. При 4 °C она наиболее плотная, при охлаждении и нагреве значение снижается, причём лёд легче воды в жидком состоянии.
Какой прибор измеряет массу?
Масса тела будет измеряться с помощью весов, единица измерения массы 1кг. Вес тела измеряют динамометром, единица измерения 1Н. Вес тела — это сила, величина векторная.
Примеры решения задач
Прежде чем приступить к примерам, следует понимать, что если данные даны в килограммах и кубических сантиметрах, то нужно либо сантиметры перевести в метры, либо килограммы перевести в граммы. По такому же принципу надо переводить и остальные данные – миллиметры, тонны и так далее.
Задача 1. Найти массу тела, состоящего из вещества, плотность которого равна 2350 кг/м³ и имеет объём 20 м³. Применяем стандартную формулу и с лёгкостью находим значение. m = p*V= 2 350 * 20 = 47 000 кг.
Задача 2. Уже известно, что плотность чистого золота без примесей равна 19,32 г/см³. Найти массу драгоценной цепочки из золота, если объём составляет 3,7 см³. Воспользуемся формулой и подставим значения. p = m / V = 19,32/3,7 = 5,22162162 гр.
Задача 3. На склад поставили металл с плотностью 9250 кг/м³. Масса составляет 1,420 тонн. Нужно найти занимаемый металлом объём. Тут нужно сначала перевести либо тонны в килограммы, либо метры в километры. Проще будет воспользоваться первым методом. V = m / p = 1420/9250 = 0.153513514 м³.
Таблица плотности некоторых веществ
Плотность многих веществ известна заранее и легко находится по соответствующей таблице.
В работе с ней важно обращать внимание на размерности и не забывать о том, что все данные собраны при нормальных условиях: комнатной температуре в 20 градусов Цельсия, а также определенном давлении, влажности воздуха и так далее.
Плотности других, более редких веществ можно найти онлайн.
Как минимум одно из значений плотности стоит запомнить, так как оно часто появляется в задачах. Это плотность воды – 1000 кг/м3 или 1 г/см3.
Теги
Многие из нас в школьное время задавались вопросом: «Как найти массу тела»? Сейчас мы попытаемся ответить на этот вопрос.
Нахождение массы через его объем
Допустим, в вашем распоряжении есть бочка на двести литров. Вы намерены целиком заполнить ее дизельным топливом, используемом вами для отопления своей небольшой котельной. Как найти массу этой бочки, наполненной соляркой? Давайте попробуем решить эту простейшую на первый взгляд задачу вместе с вами.
Решить задачу, как найти массу вещества через его объем, довольно легко. Для этого следует применить формулу удельной плотности вещества
p = m/v,
где p является удельной плотностью вещества;
m – его массой;
v – занимаемым объемом.
В качестве меры массы будут использоваться граммы, килограммы и тонны. Меры объёмов: сантиметры кубические, дециметры и метры. Удельная плотность будет вычисляться в кг/дм³, кг/м³, г/см³, т/м³.
Таким образом, в соответствии с условиями задачи в нашем распоряжении есть бочка объемом двести литров. Это значит, что ее объем равняется 2 м³.
Но вы хотите узнать, как найти массу. Из вышеназванной формулы она выводится так:
m = p*v
Сначала нам требуется найти значение р – удельной плотности дизельного топлива. Найти данное значение можно, используя справочник.
В книге мы находим, что р = 860,0 кг/м³.
Затем полученные значения мы подставляем в формулу:
m = 860*2 = 1720,0 (кг)
Таким образом, ответ на вопрос, как найти массу, был найден. Одна тонна и семьсот двадцать килограммов – это вес двухсот литров летнего дизтоплива. Затем вы можете точно так же сделать приблизительный расчет общего веса бочки и мощности стеллажа под бочку с соляром.
Нахождение массы через плотность и объем
Очень часто в практических заданиях по физике можно встретить такие величины, как масса, плотность и объем. Для того чтобы решить задачу, как найти массу тела, вам требуется знать его объем и плотность.
Предметы, которые вам будут нужны:
1) Рулетка.
2) Калькулятор (компьютер).
3) Емкость для измерения.
4) Линейка.
Известно, что у предметов с равным объемом, но изготовленных из различных материалов, будет разная масса (например, металл и дерево). Массы тел, которые изготовлены из определенного материала (без пустот), прямо пропорциональны объему рассматриваемых предметов. В противном случае, константа – это отношение массы к объему предметы. Этот показатель называется «плотностью вещества». Мы будем его обозначать буквой d.
Теперь требуется решить задачу, как найти массу в соответствии с формулой d = m/V, где
m является массой предмета (в килограммах),
V является его объемом (в метрах кубических).
Таким образом, плотность вещества является массой единицы его объема.
Если вам необходимо найти плотность материала, из которого создан предмет, то следует воспользоваться таблицей плотностей, которую можно найти в стандартном учебнике по физике.
Объем предмета вычисляется по формуле V = h * S, где
V – объем (м³),
H – высота предмета (м),
S – площадь основания предмета (м²).
В том случае, если вы не можете четко измерить геометрические параметры тела, то вам следует прибегнуть к помощи законов Архимеда. Для этого вам понадобится сосуд, у которого есть шкала, служащая для измерений объема жидкостей и опустить предмет в воду, то есть в сосуд, на котором есть деления. Тот объем, на который будет увеличено содержимое сосуда, является объемом тела, которое погружено в него.
Зная объем V и плотность d предмета, вы можете легко найти его массу по формуле m = d * V. Перед тем, как вычислить массу, требуется привести все измерительные единицы в единую систему, например, в систему СИ, являющуюся интернациональной измерительной системой.
В соответствии с вышеназванными формулами можно сделать следующий вывод: для нахождения требуемой величины массы с известным объемом и известной плотностью требуется умножить значение плотности материала, из которого изготовлено тело, на объем тела.
Что это такое?
Прежде чем приводить формулы массы в физике, дадим ей определение. Этим термином называется физическая величина, которая пропорциональна количеству материи, заключенной в данном теле. Следует не путать ее с количеством вещества, которое выражается в молях. Масса в СИ вычисляется в килограммах. Другими ее единицами являются тонны и граммы.
Вам будет интересно:Слово «кворум». Значение и происхождение термина. Нюансы определения
Масса бывает двух важных видов:
- инерционная;
- гравитационная.
Первый вид рассматриваемой физической величины характеризует инерционные свойства тела, то есть способность некоторой силы изменять скорость тела, а также кинетическую энергию, которой оно обладает.
Канал ДНЕВНИК ПРОГРАММИСТА
Жизнь программиста и интересные обзоры всего. Подпишись, чтобы не пропустить новые видео.
Гравитационная масса связана с интенсивностью притяжения между любыми телами. Она играет важную роль в космосе, поскольку благодаря притяжению между звездами и планетами существует наша галактика и наша Солнечная система. Однако гравитационная масса проявляет себя и в повседневной жизни в виде наличия у всех тел некоторого веса.
Энергия
Выше были приведены разные формулы, как найти массу в физике. Завершая статью, хотелось бы отметить связь массы и энергии. Это связь носит фундаментальный характер, который отражает пространственно-временные свойства нашей Вселенной. Соответствующая формула массы в физике, полученная Альбертом Эйнштейном, имеет вид:
E = m * c2
Квадрат скорости света c является коэффициентом перевода между массой и энергией. Это выражение говорит о том, что обе величины, по сути, являются одной и той же характеристикой материи.
Записанное выражение было подтверждено экспериментально при изучении ядерных реакций и реакций элементарных частиц.
Формулы для инерции
В физике формула нахождения массы инерционной имеет следующий вид:
m = F / a
Здесь F — сила, которая на тело действует и вызывает появление у него ускорения a. Формула показывает, что чем больше будет действующая сила и чем меньше она сообщит ускорение телу, тем больше инерционная масса m.
Помимо записанного выражения, следует привести еще одну формулу нахождения массы в физике, которая связана с явлением инерции. Эта формула имеет вид:
m = p / v
Здесь p — количество движения (импульс), v — скорость тела. Чем большим количеством движения обладает тело и чем меньше его скорость, тем большую инерционную массу оно имеет.
Примеры решения задач
Задача 1
Условие:
имеется алюминиевый брусок со сторонами 3, 5 и 7 сантиметров. Какова его масса?
Найдем объем бруска:
V = 3 * 5 * 7 = 105 см 3 ;
Табличное значение плотности алюминия: 2800 кг/м 3 или 2,8 г/см 3 ;
Вычислим массу бруска:
m = 105 * 2,8 = 294 г.
Задача 2
Задача по смежной теме.
Условие:
сколько энергии потребуется для того, чтобы довести воду комнатной температуры (20 градусов Цельсия) из стакана (ёмкость 200 мл) до температуры кипения?
Формула для гравитации
Математическое описание явления гравитации стало возможным благодаря многочисленным наблюдениям за движением космических тел. Результаты всех этих наблюдений в XVII веке обобщил Исаак Ньютон в рамках закона всемирного тяготения. Согласно этому закону, два тела, которые имеют массы m1 и m2, друг к другу притягиваются с такой силой F:
F = G * m1 * m2 / r2
Где r — расстояние между телами, G — некоторая постоянная.
Если в данное выражение подставить значение массы нашей планеты и ее радиус, тогда мы получим следующую формулу массы в физике:
m = F / g
Здесь F — сила тяжести, g — ускорение, с которым тела падают на землю вблизи ее поверхности.
Как известно, наличие силы тяжести обуславливает то, что все тела имеют вес. Многие путают вес и массу, полагая, что это одна и та же величина. Обе величины действительно связаны через коэффициент g, однако вес — величина изменчивая (она зависит от ускорения, с которым движется система). Кроме того, вес измеряется в ньютонах, а масса в килограммах.
Весы, которыми человек пользуется в быту (механические, электронные), показывают массу тела, однако измеряют его вес. Перевод между этими величинами является лишь вопросом калибровки прибора.
Понятие массы и ее появление в физике
Масса — физическое понятие, которое указывает на количество содержащейся в теле материи. В Международной системе единиц измерения ее измеряют в килограммах. Появление в физике этого понятия связано с двумя важными законами:
- Закон всемирного тяготения.
- Второй закон Ньютона.
В соответствии с концепцией всемирного тяготения два тела притягиваются друг к другу с силой, которая пропорциональна произведению двух постоянных величин. Эти постоянные величины получили название гравитационных масс этих тел. То есть гравитационная масса тела — это свойство самой материи, благодаря которому все тела притягиваются друг к другу.
Что касается второго закона Ньютона, то следует вспомнить, что любое ускорение, вызванное действием некоторой внешней силы на данное тело, пропорционально некоторой константе, которая называется инертной массой. В этом законе инертная масса определяет меру «сложности» изменения скорости движения данного тела.
Плотность и объем
Как было отмечено, масса — это неотъемлемое свойство материи, поэтому ее можно вычислить с помощью других физических характеристик тел. Этими характеристиками являются объем и плотность.
Объем представляет собой некоторую часть пространства, которая ограничена поверхностью тела. Измеряется он в кубических единицах длины, например, в м3.
Плотность — это свойство вещества, которое отражает количество материи, помещенной в единице объема.
Формула массы вещества через объем и плотность записывается так:
m = ρ * V
Чем больше объем тела и чем выше его плотность, тем большей массой оно обладает. В связи с этим фактом полезно вспомнить знаменитую загадку про то, что имеет большую массу: 1 тонна пуха или 1 тонна железа. В отсутствии выталкивающей архимедовой силы массы обоих веществ равны. Пух имеет гораздо меньшую плотность, чем железо, однако разница в плотности компенсируется аналогичной разницей в объеме.
Плотность тела — зависимость массы и объема
Например, железный куб с ребром 10 см имеет массу 7,8 кг, алюминиевый куб тех же размеров имеет массу 2,7 кг, а масса такого же куба изо льда 0,9 кг. Величина, характеризующая массу, приходящуюся на единичный объём данного вещества, называется плотностью. Плотность равна частному от массы тела и его объёма, т.е.
ρ = m/V, где ρ (читается «ро») плотность тела, m — его масса, V объём.
В Международной системе единиц СИ плотность измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3); также часто используются внесистемные единицы, например, грамм на кубический сантиметр (г/см3). Очевидно, 1 кг/м3 = 0,001 г/см3. Заметим, что при нагревании веществ их плотность уменьшается или (реже) увеличивается, но это изменение так незначительно, что при расчётах им пренебрегают.
Сделаем оговорку, что плотность газов непостоянна; когда говорится о плотности какого-нибудь газа, обычно имеется ввиду его плотность при 0 градусов по Цельсию и нормальном атмосферном давлении (760 миллиметров ртутного столба).
Относительная
Понятие об относительной массе применяется в атомной физике и в химии. Поскольку массы атомов и молекул имеют очень маленькие значения (≈10-27 кг), то оперировать ими на практике при решении задач оказывается крайне неудобно. Поэтому сообществом ученых было решено использовать так называемую относительную массу, то есть рассматриваемая величина выражается в единицах массы по отношению к массе известного эталона. Этим эталоном стала 1/12 массы атома углерода, которая равна 1,66057*10-27 кг. Соответствующая относительная величина получила название атомной единицы (а. е. м.).
Формулу относительной массы M можно записать так:
M = ma / (1 / 12 * mC)
Где ma — масса атома в килограммах, mC — масса атома углерода в килограммах. Например, если в это выражение подставить значение массы атома кислорода, то его а. е. м. будет равна:
M = 26,5606 * 10-27 / (1,66057 * 10-27) = 15,9949.
Поскольку а. е. м. является относительной величиной, то она не имеет размерности.
Удобство применения этого термина на практике заключается не только в небольших и целых значениях этой единицы измерения. Дело в том, что значение а. е. м. совпадает по величине с молярной массой, выраженной в граммах. Последняя представляет собой массу одного моль вещества.
Масса сплошной детали
Главная > Вычисление масс > Масса сплошной детали
9.05.2013 // Владимир Трунов
Это странное название статьи объясняется только тем, что детали одной и той же формы могут быть как сплошными, так и полыми (т.е. следующая статья будет называться «Масса полой детали»).
Тут самое время вспомнить, что масса тела — это его объем , умноженный на плотность его материала (см. таблицы плотностей): Объем сплошной детали — это… ее объем и больше ничего.
Примечание. В приведенных ниже формулах все размеры измеряются в миллиметрах, а плотность — в граммах на кубический сантиметр. Буквой обозначено отношение длины окружности к ее диаметру, составляющее примерно 3,14.
Рассмотрим несколько простых форм (более сложные, как вы помните, можно составить путем сложения или вычитания простых).
Масса параллелепипеда (бруска)
Объем параллелепипеда: , где — длина, — ширина, — высота. Тогда масса:
Масса цилиндра
Объем цилиндра: , где — диаметр основания, — высота цилиндра. Тогда масса:
Масса шара
Объем шара: , где — диаметр шара. Тогда масса:
Масса сегмента шара
Объем сегмента шара: , где — диаметр основания сегмента, — высота сегмента. Тогда масса:
Масса конуса
Объем любого конуса: , где — площадь основания, — высота конуса. Для круглого конуса: , где — диаметр основания, — высота конуса. Масса круглого конуса:
Масса усеченного конуса
Поскольку невозможно объять необъятное, рассмотрим только круглый усеченный конус. Его объем — это разность объемов двух вложенных конусов: с основаниями и : , где , . После никому не интересных алгебраических преобразований получаем: , где — диаметр большего основания, — диаметр меньшего основания, — высота усеченного конуса. Отсюда масса:
Масса пирамиды
Объем любой пирамиды равен одной трети произведения площади ее основания на высоту (то же самое, что и для конусов (часто мы не замечаем, насколько мироздание к нам благосклонно)): , где — площадь основания, — высота пирамиды. Для пирамиды с прямоугольным основанием: , где — ширина, — длина, — высота пирамиды. Тогда масса пирамиды:
Масса усеченной пирамиды
Рассмотрим усеченную пирамиду с прямоугольным основанием. Ее объем — это разность объемов двух подобных пирамид с основаниями и : , где , . Исчеркав половину тетрадного листа, получаем: , где , — ширина и длина большего основания, , — ширина и длина меньшего основания, — высота пирамиды. И, оставив в покое остальную половину листа, исходя из одних соображений симметрии, мы можем написать еще одну формулу, которая отличается от предыдущей только заменой W на L и наоборот. В чем разница между длиной и шириной? Только в том, что мы их так назвали. Назовем наоборот и получим: . Тогда масса усеченной прямоугольной пирамиды:
или
Для пирамиды с квадратным основанием (, ) формула выглядит проще:
вычисление массы
-
Масса обручального кольца
-
Масса кольца, звена
-
Масса проволоки, прутка, проката
