질량 공식은 무엇입니까?

예를 들어, 우리는 금속 큐브에 748 n 힘을 적용하고 가속도를 21m/s로 측정한다고 가정합니다. 금속 큐브의 질량은 무엇입니까? 우리는 힘의 크기를 가속도의 크기로 나누어 질량을 계산할 수 있습니다.

m =f/a

m =(748n)/(21m/s) ≈ 35.62 kg

그래서 우리는 금속 큐브의 질량이 35.62kg의 질량을 가져야한다는 것을 알고 있습니다.

엄격하게 말하면, 체중과 질량은 두 가지 다른 것입니다. 영어에서는“무게”와“질량”이라는 두 단어는 동의어이지만 물리 과학에서는 뚜렷한 의미가 있습니다. 질량은 위치에서 위치로 변경되지 않는 변하지 않는 속성입니다. 체중은 거대한 몸에 작용하는 중력 전계 강도의 척도입니다. 중력 전계 강도가 다를 수 있기 때문에 달이 지구보다 중력 전계 강도가 약하기 때문에 물체의 무게는 다른 환경에서 다를 수 있습니다.

질량과 체중의 관계는 W =mg에 의해 주어지며, 여기서 G는 중력으로 인한 가속도입니다. G의 정확한 값은 위치에 따라 다릅니다. 지구상에서 G의 값은 약 9.81m/s, 달에는 약 1.6m/s입니다. 표현 w =mg은 Newtons 측면에서 체중을주는 반면, 매일 무게에 대한 이해는 파운드 (lbs)로 제공됩니다. Newtons에서 pounds 로의 전환율은 약 1 n =0.22 lb입니다.

예를 들어, g =9.81 m/s 인 지구 표면에서 50kg 물체는 파운드의 무게를 가질 것입니다.

w =(50kg) (9.81m/s) =490.5n

Newtons를 파운드로 변환하면 다음과 같습니다.

490.5n (.22lbs/1n) ≈ 108 파운드

반대로, G 값이 1.6m/s 인 달에서 50kg 물체의 무게는 다음과 같습니다.

w =50 (kg) (1.6m/s) (0.22lbs/1n) ≈ 18 파운드

지구상에서 동일한 50kg 물체 무게 108 파운드, 달에는 18 파운드입니다.

마찬가지로, 우리가 물체의 무게를 알고 있다면, 우리는 그 질량을 알아 내기 위해 뒤로 작업 할 수 있습니다. 물체의 무게는 160 파운드의 지구라고 가정하십시오. 물체의 질량을 다음과 같이 계산할 수 있습니다

180lbs (1n/0.22lbs) =818.18n

818.18n =m (9.81m/s)

m =818.18n/(9.81m/s) ≈ 83.4 kg

그래서 지구상의 180 파운드 몸체는 질량이 약 84.3kg입니다.

질량 에너지 등가

아주 오랫동안 과학자들은 물체의 질량이 다른 특성과 완전히 독립적 인 것으로 간주 될 수 있다고 믿었습니다. 그러나 20 세기 초에 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 질량과 에너지가 실제로 같은 물리적 수량에 대해 두 가지 다른 이름임을 보여주었습니다. 구체적으로, 물체의 질량과 총 에너지는 아인슈타인의 유명한 방정식 E =MC와 관련이 있으며, 여기서 C는 진공 상태에서 빛의 속도입니다.

E =MC는 비 움직이지 않는 몸의 총 에너지가 C의 계수에 의해 질량에 직접 비례한다고 말합니다. C =3,000,000m/s이므로 C는 매우 큰 요인입니다. 결과적으로, 약간의 대중조차도 압도적 인 양의 고유 에너지가 포함되어 있습니다. 이 문제를 원근법으로 표현하기 위해, 1 그램의 물질을 에너지로 완전히 변환하는 데있어 총 에너지의 총량은 TNT의 21.5 킬로톤 - 히로시마 원자 폭탄의 강도입니다.

강렬한 중력장에서 핵 핵분열 또는 신체의 움직임과 같은 특정 물리적 과정에서 물질은 에너지로 전환되어 대량의 빛과 열의 형태로 방출됩니다.  구체적으로 아인슈타인의 방정식은 그러한 반응 동안 방출 된 에너지의 양을 어떻게 계산할 수 있는지 알려줍니다.

30kg의 우라늄 (UR)을 원자로에 넣습니다. 핵분열 동안,이 질량의 약 0.1%가 에너지로 완전히 전환됩니다. 얼마나 많은 에너지가 생성됩니까?

30kg의 0.1%는 0.3kg입니다. 이것을 아인슈타인의 방정식에 꽂으면 다음과 같습니다.

e =(0.3 kg) (3,000,000) =(0.3) (8.98755179 × 10) = 2.69626554 × 10j

0.3kg (0.6 파운드)의 물질을 에너지 방출 2.69626554 × 10J의 에너지로 완전히 변환합니다. 이 금액은 6 백만 이상을 폭발시키는 것과 거의 같습니다. 가장 큰 도시조차도 완전히 평준화하기에 충분한 TNT (120 억 파운드) 톤.

우리는 또한 일부 에너지 양에서 뒤로 작업하여 변환 된 질량의 양을 결정할 수 있습니다. 일부 핵분열 반응은 1.6178 × 10 줄의 에너지를 방출한다고 가정하십시오. 이 과정에서 얼마나 많은 질량이 에너지로 전환 되었습니까? 우리의 핸디 댄디 대량 에너지 등가 공식을 사용하여 다음을 결정할 수 있습니다.

1.6178 × 10 j =m (8.98755179 × 10)

(1.6178 × 10) /8.98755179 × 10) =m

m ≈ 0.18 kg

따라서 약 0.18kg의 질량이 에너지로 전환되었습니다.

물체에 질량이있는 이유는 무엇입니까?

최근에 과학자들이 입자가 질량을 가진 이유에 대한 답을 잠금 해제하기 시작한 것은 바로 그랬습니다. 1960 년대에 몇몇 과학자들은 기본 입자의 거동을 설명하는 방정식에 약간의 문제를 발견했습니다. 구체적으로, 그들의 방정식은 고속 충돌 동안 생성 된 특정 입자에 질량이 없다고 예측했다. 그러나 실험적 관찰은이 입자들이 실제로 0이 아닌 질량을 가지고 있음을 나타냅니다.

과학자들은 보손의 덩어리가 그 보손과 히그 스 필드 (Higgs Field)라는 전적으로 볼 수있는 필드 사이의 상호 작용에 의해 생성 될 수 있다고 이론화했다 (이론가 Peter Higgs 중 하나를 기리기 위해). 질량이없는 보손 이이 분야에 맞서 움직일 때, 그들의 운동량이 느려지고 에너지를 잃습니다. Higgs 필드는이 에너지를 질량 에너지로 변환하여 우리가 측정하는 재산 질량으로 나타납니다. Bosons와 Higgs 필드 사이의 이러한 상호 작용은 새로운 입자, Higgs Boson이라는 작은 보손을 만들 것으로 예상되었습니다. CERN의 입자 가속기는 마침내 2013 년에 Higgs 입자의 존재를 보여 주었고 2013 년 10 월 8 일, Peter Higgs와 François Englert는 입자에 대한 이론적 인 작업으로 노벨 물리학상을 수상했습니다.