2.4. Техника безопасности

На рабочем месте могут находиться только необходимые в данной работе приборы и оборудование.

2.5. Контрольные вопросы

1. Каково устройство технических весов?

2. Какова последовательность подготовки весов к работе?

3. Каковы правила взвешивания на технических весах?

4. Что такое чувствительность весов? Как определить чувствительность ненагруженных весов? Нагруженных весов?

5. Как определить цену деления ненагруженных весов? Нагруженных весов?

6. Как рассчитать абсолютную погрешность массы тела при взвешивании на технических весах?

7. Что такое масса? Масса инертная, масса гравитационная?

8. Каковы представления о массе в классической механике Ньютона? В механике Эйнштейна?

9. Что называется плотностью? Средняя плотность тела, плотность в точке? Что такое элементарный объем?

10. Как зависит плотность вещества от температуры? Какова плотность воды при температуре 4°С и нормальном атмосферном давлении? Какова температурная зависимость плотности воды?

11. Что такое взвешивание? Как подразделяются весы по их назначению? По принципу действия? По точности измерений?

12. Что такое наибольший и наименьший пределы взвешивания весов?

13. Каковы отличительные особенности весов для точного взвешивания?

14. Что такое точный разновес? Номинальная масса гири?

15. Какая физическая величина называется моментом силы относительно точки? Как направлен вектор момента силы? Что такое плечо силы?

16. Что такое момент силы относительно оси?

17. Каково условие равновесия тела, имеющего ось вращения?

18. Каков принцип действия рычажных весов?

19. С какой целью весы устанавливают по отвесу (или по уровню)? Почему такая установка называется правильной?

20. Как изменится плечо силы веса подвески, действующей на коромысло весов, если груз расположить не в центре чашки?

21. В каких системах отсчета и с какой целью вводят силы инерции?

22. Является ли система отсчета, связанная лабораторией, находящейся на поверхности Земли, инерциальной?

23. Какие силы действуют на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета?

24. Что такое сила тяжести? Каково статическое проявление силы тяжести? Какова величина и направление силы тяжести?

25. Что такое вес тела?

26. Как зависит вес тела на Земле от широты местности?

27. Как зависит вес тела от окружающей среды?

28. Какие силы действуют на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета?

29. Что такое сила Кориолиса? Как направлена сила Кориолиса? Какова ее величина?

30. Каково ускорение свободного падения тела на вращающейся Земле? Каково ускорение тела в начале свободного падения из состояния покоя?

31. Каков принцип взвешивания на пружинных весах?

32. Укажите факторы, влияющие на результат измерения массы с помощью пружинных весов?

33. Почему при решении многих практических задач Землю можно считать инерциальной системой отсчета?

Вопросы для допуска: 17. Вопросы для защиты: 833.

2.6. Приложение

2.6.1. Масса тела

Физическое представление о массе тела было заложено еще И. Ньютоном.

Масса материального тела – фундаментальная физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные и гравитационные свойства. Инертная масса входит во второй закон Ньютона и характеризует динамические свойства тела. Инертность проявляется в том, что изменение состояния покоя или движения тела происходят не мгновенно, а постепенно. Скорость тела изменяется тем медленнее, чем больше его инертная масса.Гравитационная масса входит в закон всемирного тяготения Ньютона и выступает как источник поля тяготения. Каждое тело создает поле тяготения, характеристики которого пропорциональны массетела. С другой стороны, на каждое тело действует поле тяготения со стороны других тел. Это действие зависит от массытела, помещенного в это поле.

В принципе ниоткуда не следует, что масса тела , создающая поле тяготения, определяет также и инерционные свойства того же тела. Однако экспериментально установлено, что инертная и гравитационная массы пропорциональны друг другу:

, (2.32)

где k – коэффициент пропорциональности. В системе единиц измерения СИ коэффициент k = I, следовательно, массы ичисленно равны:

. (2.33)

Этот фундаментальный закон природы называют принципом эквивалентности. Ввиду того, что равенство инертной и гравитационной масс имеет важное значение, оно было весьма тщательно проверено в различных экспериментах. Можно считать доказанным, что эти массы равны друг другу с точностью, не меньшей, чем 10^-12 их величины, т.е. . Поэтому их не разделяют и говорят просто о массе телат.

В классической механике Ньютона считается, что:

1) масса  мера количества вещества, является одной из характеристик тела, она зависит от размеров тела и от природы вещества;

2) масса тела равна сумме масс всех частиц, из которых оно состоит (аддитивность массы);

3) масса закрытой системы (отсутствует обмен веществом с окружающей средой) не изменяется ни при каких процессах, происходящих в системе (закон сохранения массы);

4) масса тела не зависит от скорости его движения в системе отсчета.

В механике Эйнштейна показано, что:

1) масса тела зависит от скорости его движения, т.е. зависит от выбора системы отсчета, и характеризует не только количество материи, но и ее движение:

, (2.34)

где  импульс тела;

т  масса движущегося тела,

; (2.35)

т₀ – масса покоя или масса тела, которой оно обладает при ;

с = 3·10⁸ м/с – скорость света в вакууме;

2) масса определяет запас полной энергии Е материального тела:

. (2.36)

Поскольку при обычных скоростях <<с, то в этих случаях с большой точностью можно считать массу тела постоянной величиной, равной т₀, не зависящей от скорости движения тела.

Примечание. При определении массы макроскопических тел взвешиванием нет необходимости отступать от классических представлений, поскольку расхождение результатов определения массы, полученных на основе теории относительности Эйнштейна и классической механики Ньютона, значительно меньше точности, предъявляемой практикой.