- •Содержание
- •2.2. Трансдисциплинарная идея моделирования природы
- •2.3. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения
- •2.4. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе
- •2.5. Трансдисциплинарная идея целостности природы
- •2.6. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности
- •2.7. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы
- •3.1.2. Концепция единого пространства-времени.
- •3.1.3. Концепция моделирования объектов
- •3.1.4. Концепция контролируемого воздействия.
- •3.1.5. Специфика классических моделей химии и биологии
- •3.2. Образ природы в неклассическом естествознании
- •3.2.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •3.2.2. Концепция моделирования состояний
- •3.2.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •3.2.4.Концепция макросостояний объектов
- •3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций
- •3.2.6. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •Лекция №4.
- •4. Концепция измерения в классическом естествознании. Классические измерительные системы. Проблема измерения в классическом естествознании. Единицы измерения и системы единиц
- •4.1. Проблема измерения в классическом естествознании
- •4.2. Единицы измерения и системы единиц
- •4.3. Возникновение систем мер.
- •4.4.Возникновение и распространение метрической системы мер.
- •4.5. Эталоны.
- •4.6. Атомные часы.
- •Лекция №5.
- •5.1. Временные отношения в природе
- •5.2. Пространственные отношения в природе
- •5.3. Движение частицы. Взаимосвязь Пространства и времени
- •5.4. Целостное описание пространства-времени
- •Лекция №6.
- •6.1. Моделирование
- •6.2. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании.
- •6.3. Фундаментальные физические модели объектов
- •6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци.
- •6.5. Импульс как фундаментальная характеристика объекта
- •6.6. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта
- •6.7. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы
- •Лекция №7.
- •7.1. Воздействие и взаимодействие
- •7.2. Характеристики контролируемого воздействия на частицу
- •7.3. Фундаментальные силы
- •7.4. Механическая энергия и динамика частицы
- •7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц
- •Лекция №8.
- •8.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании
- •8.2. Концепция моделирования состояний
- •8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний
- •8.2.2. Фундаментальные модели неклассической физики
- •Лекция №9.
- •9.1. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы
- •9.2. Микросостояние одной микрочастицы.
- •9.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц
- •Лекция №10.
- •10.1. Тепловое равновесие как макросостояние.
- •10.2. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы
- •10.3. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии
- •10.4. Два способа описания природы на макроуровне.
- •Лекция №11.
- •11.1. Флуктуации и их роль в описании природы
- •11.2. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире
- •11.3. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире
- •11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
- •Лекция №12.
- •12. Физические принципы создания современной эталонной базы. Использование явления сверхпроводимости.
- •12.1. Свойство сверхпроводимости
- •12.2. Изотопический эффект
- •12.3. Функциональные устройства на магнитных вихрях в сверхпроводниках второго рода
- •12.4 Высокотемпературная сверхпроводимость
- •Лекция №13.
- •13. Явление Зеемана. Явление Джозефсона.
- •13.2. Явление Джозефсона.
- •Лекция №14.
- •14. Явление Мессбауэра. Другие эффекты квантовой физики
- •14.1. Краткая история жизни знаменитого ученого. Научные достижения
- •14.2. Предыстория вопроса
- •14.3. Открытие Мёссбауэра
- •14.4. Природа эффекта
- •14.5. Мёссбауэровские изотопы
- •14.6. Общие применения метода
- •14.7. Применение эффекта Мессбаура для изучения свойств поверхности и объема кристаллов
- •14.8. Химические применения метода
- •14.9. Выводы
- •Лекция №15.
- •15.1.Общие сведения.
- •15.2. Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории
- •15.3. Эффект Холла в ферромагнетиках.
- •15.4. Эффект Холла в полупроводниках
- •15.5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках
- •15.6. Датчик эдс Холла
- •Лекция №16.
- •16. Измерение абсолютного заряда электрона и его удельного заряда. Опыт Милликена. Метод Томсона. Метод магнитной фокусировки Буша.
- •16.1. Инерционный метод измерения заряда. История открытия электрона
- •16.2. Метод магнитной фокусировки Буша
- •16.3. Опыт Милликена
- •Лекция №17.
- •17.1. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Помехи
- •17.2. Дробовый эффект
- •17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста
- •17.4. Естественные пределы точности измерений
- •17.5. Методы повышения точности средств измерений и выполнения измерений
- •17.6. Фундаментальный источник погрешностей измерений. Основные понятия и виды погрешностей
- •17.7. Броуновское движение
- •Список используемой литературы:
6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци.
При наличии воздействия разные частицы, двигавшиеся первоначально с одинаковой скоростью, изменяют скорость по-разному (вспомним торможение самосвала и велосипеда). Это значит, что помимо скорости им присуща еще какая-то величина, отличающая одну частицу от другой и играющая роль внутренней характеристики самой материи. Такой универсальной характеристикой материи служит масса. Введенное впервые Ньютоном, понятие массы в ходе развития физики значительно обогатилось и углубилось.
В понятии «масса» сходятся несколько фундаментальных понятий. Прежде всего, масса является мерой количества вещества. Тело содержит одинаковое количество атомов независимо от того, находится ли оно на Земле, на Луне или в космическом пространстве. Масса тела неизменна повсюду, в то время как вес может изменяться. Вес – это сила, с которой тело действует на опору. В отличие от силы тяжести, приложенной к телу, вес приложен к опоре и изменяется, если опора движется ускоренно. Если же опора находится в покое или прямолинейном равномерном движении, то вес тела совпадает с силой тяжести по величине и направлению.
Некоторые представления о массе каждый человек приобретает из повседневного опыта. Имея дело с макроскопическими телами из одного и того же вещества (покоящимися или медленно движущимися), мы говорим, что «массивнее» то из них, размеры которого крупнее. Сложнее сравнивать тела из разных веществ. Именно в области привычных человеку скоростей справедливо правило – тело тем более массивно, чем меньшую скорость оно способно приобретать в одних и тех же условиях. Чем массивнее тело, тем больше его инертность. Такое тело, если оно уже движется, значительно труднее и затормозить.
Фундаментальная характеристика материальных объектов, проявляющаяся в их способности сопротивляться изменению скорости, называется инертной массой. Массу можно определить, только задав процедуру ее измерения. Помимо способа определения массы путем взвешивания, т.е. сравнения с эталонными гирями, существуют и другие методы измерения инертной массы, например, по скорости, приобретаемой телом при столкновениях с движущимися эталонными телами. Подобный метод универсален, так как пригоден для любых частиц при скоростях, много меньших скорости света., в частности,, им можно пользоваться и в условиях невесомости на космическом корабле, когда определение массы через взвешивания неприменимо.
Понятие массы присуще любым материальным объектам, включая элементарные частицы, являясь как бы их визитной карточкой. Ее значение не зависит от условий испытания объектов и выбора СО. Таким образом, масса – это скалярная величина, служащая объективной и универсальной характеристикой любых объектов. Более того, масса является инвариантной величиной, имеющей одинаковые значения во всех неподвижных или движущихся ИСО. Этим качеством она напоминает пространственно-временной интервал между событиями.
Важнейшим свойством массы является ее сохранение для изолированной системы. Иными словами, масса изолированной системы со временем не меняется. Наконец, при малых скоростях справедливо свойство аддитивности массы. Оно гласит, что если объект распался на несколько частиц, то сумма их масс равна массе исходной частицы. Пока наши представления о массе связаны с одним универсальным свойством материи – ее инертностью. Такая масса и называется инертной массой. Но у материи есть и другое универсальное свойство – это способность к гравитации, т.е. к взаимному притяжению по закону всемирного тяготения, также открытому Ньютоном. Согласно закону всемирного тяготения, любые два тела с массами т1 и т2 притягиваются друг к другу. Если тела считать материальными точками, т.е. пренебречь их размерами по сравнению с расстоянием между ними R, то сила определяется формулой:
F = G • т1 • тг / R2,
где F—сила, направленная вдоль прямой, соединяющей материальные точки; G —гравитационная постоянная (универсальная мировая постоянная).
В качестве характеристики способности материальных объектов к гравитационному притяжению при малых скоростях дополнительно вводится понятие гравитационной массы. Оно для гравитации играет роль своеобразного «гравитационного заряда», аналогичную роли электрического заряда в электрическом взаимодействии по закону Кулона. Именно эта величина определяется в процедуре взвешивания, в которой, в сущности, сравниваются притяжения тела и разновеска к Земле.
В принципе, гравитационная масса могла бы, подобно электрическому заряду, не иметь никакого отношения к инертной массе. Однако еще Галилей на опыте установил, что для любых материальных объектов их инертная масса пропорциональна их гравитационной массе. Этот факт составляет содержание принципа эквивалентности. В настоящее время это утверждение проверено с точностью 10-12. Все это свидетельствует о том, что масса одновременно является универсальной мерой и инертности, и гравитации. Ее с полным основанием можно считать фундаментальной характеристикой объекта. Она сказывается на характере движения тела, однако сама по себе не является величиной, относящейся к движению.