Tělesná hmotnost je jednou z hlavních fyzikálních charakteristik, která určuje množství látky obsažené v těle. Znalost tělesné hmotnosti je nezbytná pro řešení mnoha problémů ve fyzice a dalších přírodních vědách. Jak najít tělesnou hmotnost a jaké vzorce k tomu použít, zvažte v tomto článku.
Pro nalezení tělesné hmotnosti existuje několik metod a vzorců. Jedním z nejjednodušších způsobů, jak určit tělesnou hmotnost, je použití vah nebo rovnováha. K tomu stačí umístit tělo na váhy a spočítat hodnotu, kterou ukážou. Tato metoda je však nevhodná pro měření hmotnosti těles, která nelze umístit na běžné váhy, jako je hmotnost hvězd, planet nebo atomů.
Univerzálnějším způsobem stanovení tělesné hmotnosti je použití zákona zachování hybnosti. Pokud se těleso pohybuje určitou rychlostí, pak se jeho hybnost rovná součinu hmotnosti rychlostí. Když znáte hodnotu pulsu a rychlosti, můžete vypočítat tělesnou hmotnost podle následujícího vzorce: hmotnost = puls / rychlost.
Příklad 1: zvažte situaci, kdy se těleso o hmotnosti 2 kg pohybuje rychlostí 10 m / s. Chcete-li najít tělesnou hmotnost, musíte použít vzorec hmotnost = puls / rychlost. Hybnost se rovná součinu hmotnosti rychlostí, tj. 2 kg * 10 m/s = 20 kg*m/s. nyní zbývá pouze rozdělit puls na rychlost a získat hmotnost: 20 kg*m/s / 10 m/s = 2 kg.
Je důležité si uvědomit, že hmotnost je intenzivní charakteristika, to znamená, že nezávisí na množství látky, ale zůstává konstantní. To umožňuje využít získané znalosti o hmotě k řešení mnoha problémů ve fyzice a dalších vědách.
Tělesná hmotnost ve fyzice 7. třída-jak najít a co to je
K určení tělesné hmotnosti lze použít různé metody a vzorce v závislosti na podmínkách úkolu. V klasické mechanice jsou nejčastějšími způsoby nalezení hmoty:
- Měření hmotnosti na váze. K tomu je nutné umístit tělo na váhy a počítat hodnoty přístroje. V případě, že tělo není možné umístit na závaží z velkých rozměrů nebo z jiných důvodů, lze použít následující metodu.
- Použití Archimédova zákona. Pokud je známa hustota těla a objem, pak lze hmotnost nalézt pomocí vzorce m = λ * V, kde m je tělesná hmotnost, F je hustota, v je objem. Například pro nalezení tělesné hmotnosti ze slitiny lze odebrat vzorek této slitiny, vypočítat její objem a vynásobit známou hustotou.
- Použití vzorce pro volný pád. Pro tělesa, která volně padají gravitací, existuje vzorec m = F / g, kde m je tělesná hmotnost, F je síla působící na tělo, g je zrychlení volného pádu. Například k nalezení hmoty kamene lze silou odhození kamene najít jeho zrychlení a poté použít vzorec.
Je důležité si uvědomit, že hmotnost je skalární veličina a nezávisí na tom, jakým směrem síla působí. Také tělesná hmotnost zůstává nezměněna bez ohledu na její polohu nebo rychlost pohybu v nepřítomnosti vnějších sil.
Znalost tělesné hmotnosti umožňuje výpočty a předpovědi pomocí fyzikálních zákonů. Například na základě hmotnosti lze určit třecí sílu,velikost zrychlení nebo rychlost těla v určitém okamžiku. Pochopení a schopnost najít tělesnou hmotnost je proto důležitou dovedností při studiu fyziky v 7.třídě.
Vzorec pro nalezení tělesné hmotnosti
| Veličina | Označení | Měrná jednotka |
|---|---|---|
| Tělesná hmotnost | m | kilogram (kg) |
Vzorec pro nalezení tělesné hmotnosti je následující:
F-síla působící na tělo,
a-zrychlení, které tělo přijímá působením síly.
Pro použití tohoto vzorce je nutné znát hodnotu síly působící na tělo a zrychlení, které přijímá. V důsledku aplikace vzorce získáme hodnotu tělesné hmotnosti.
Pokud je například známo, že na těleso působí síla 10 N (Newton) a současně přijímá zrychlení 2 m/s^2 (metr za sekundu na druhou), pak se tělesná hmotnost rovná:
m = 10 N / 2 m / s^2 = 5 kg
Hmotnost tohoto těla je tedy 5 kilogramů.
Příklady výpočtu tělesné hmotnosti ve fyzice 7. Třída
Příklad 1:
K vyřešení problému výpočtu tělesné hmotnosti je nutné znát vzorec:
hmotnost (M) = gravitace (F) / gravitační zrychlení (g)
Předpokládejme, že na těleso působí gravitace o velikosti 60 N A gravitační zrychlení 9,8 m/s2. Tehdy:
hmotnost (M) = 60 N / 9,8 m / s2 = 6,12 kg
Příklad 2:
Vyřešíme problém výpočtu tělesné hmotnosti, kdy je známa gravitace a zrychlení volného pádu.
Dáno: gravitace 600 N A zrychlení volného pádu 9,8 m / s2.
hmotnost (M) = 600 N / 9,8 m / s2 = 61,22 kg
Příklad 3:
Předpokládejme, že gravitace a tělesná hmotnost jsou známé a je nutné najít gravitační zrychlení. V tomto případě bude vzorec vypadat následovně:
gravitační zrychlení (g) = gravitace (F) / hmotnost (M)
Nechť na tělo působí gravitace 245 N A jeho hmotnost je 35 kg.
gravitační zrychlení (g) = 245 N / 35 kg = 7 m / s2
Příklad 4:
Zvažte úkol výpočtu tělesné hmotnosti, když je známa gravitace a gravitační zrychlení.
Nechte na tělo působit gravitační sílu 800 N A gravitační zrychlení 10 m / s2.
hmotnost (m) = 800 N / 10 m / s2 = 80 kg
Příklad 5:
V některých úkolech můžeme znát gravitační sílu a tělesnou hmotnost a je nutné najít hodnotu gravitačního zrychlení.
Například nechte tělo působit gravitací 400 N A jeho hmotnost je 50 kg.
gravitační zrychlení (g) = 400 N / 50 kg = 8 m / s2
Jak určit tělesnou hmotnost pomocí hmotnosti a gravitace
Pro výpočet tělesné hmotnosti lze použít vzorec:
hmotnost = hmotnost / zrychlení volného pádu
Kde je zrychlení volného pádu přijato za rovných 9,8 m/s2 (na zemském povrchu).
Například, pokud je hmotnost těla 78 n, pak jeho hmotnost může být definována jako:
hmotnost = 78 N / 9,8 m / s2 = 7,96 kg.
Hmotnost tohoto těla je tedy 7,96 kg.
Rozdíl mezi hmotností a hmotností a pojem inertnosti
Tělesná hmotnost na rozdíl od hmoty je to síla, se kterou tělo působí na podpěru. Hmotnost je způsobena gravitací a závisí na zrychlení volného pádu a tělesné hmotnosti. Hmotnost se měří v Newtonech (H) nebo kilogramech síly (kgs).
Pojem setrvačnost souvisí s tělesnou hmotností a je jeho vlastností udržovat klidový stav nebo rovnoměrný přímočarý pohyb. Navzdory působení vnějších sil vyžaduje tělo s velkou hmotností větší úsilí, aby změnilo svůj pohybový stav. To je způsobeno setrvačností těla.
Například, pokud existují dvě těla různých hmotností a působí na ně stejné síly, pak tělo s větší hmotností bude mít menší rychlost změny svého stavu pohybu, protože je inertnější.
Vazba tělesné hmotnosti a objemu, hustota jako charakteristika látky
Hustota látky je důležitá vlastnost, která váže hmotnost a objem. Hustota je definována jako poměr hmotnosti těla k jeho objemu:
Hustota = Hmotnost / Objem
Jednotkou pro měření hustoty v mezinárodním systému jednotek (SI) je kilogram na metr krychlový (kg/m3). Například, pokud je tělesná hmotnost 2 kg a její objem je 1 m3, pak hustota této látky bude 2 kg/m3.
Hustota látky odráží její shluk v jednotce objemu. Například u kovů je hustota dostatečně vysoká, což vysvětluje jejich velkou hmotnost při relativně malém objemu. Současně mají plyny a páry mnohem nižší hustotu, což způsobuje jejich nízkou hmotnost při velkých objemech.
Při znalosti hustoty látky je možné vypočítat její hmotnost nebo objem při známé hodnotě jiné charakteristiky a pomocí příslušných vzorců. Znalost hustoty také umožňuje provádět konverze jednotek měření hmotnosti a objemu.