в чем измеряется масса в системе си

Что является единицей массы в международной системе

Единицы измерения массы в физике

Что является основной

Определение «массы», как меры количества вещества, было введено Ньютоном. До этого исследователи оперировали понятием веса. В своем труде «Математические начала натуральной философии» (1687 г.) Ньютон сначала определил «количество материи» в физическом теле как произведение его плотности на объем.

Далее он указал, что в том же смысле будет использовать термин «масса». Ньютон ввел массу в законы физики: сначала во второй закон Ньютона (через количество движения), а затем и в закон тяготения.

Масса — скалярная физическая величина, определяющая гравитационные и инерционные свойства тел. Масса — одна из основных величин в системе единиц, имеющая эталон.

Очень часто путают понятия масса и вес. Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес (векторная величина). Масса же не имеет направления, а является характеристикой. Для конкретного тела масса всегда остается постоянной. Для простого тела масса напрямую связана с плотностью и образована суммой всех частичек этого тела.

Чтобы узнать массу, можно умножить плотность на объем тела и получить искомое значение массы. В бытовых условиях проще всего ее узнать с помощью обычных весов, но не стоит забывать, что весы имеют погрешность измерения.

Метрическая система

Метрическая система — общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и килограмма.

Основное отличие метрической системы от применявшихся ранее традиционных систем заключается в использовании упорядоченного набора единиц измерения. В этой системе для любой физической величины существует лишь одна главная единица и набор дольных и кратных единиц, образуемых стандартным образом с помощью десятичных приставок.

В России используется метрическая система измерений. Самая малая единица измерения в метрической системе — микрограмм, самая большая — тонна.

В таблице ниже представлены основные единицы измерения массы в метрической системе.

Американская и Британская системы

Британская (Английская) система измерения используется в Великобритании (хотя с 1995 года в качестве официальной используется метрическая система), США, частично в Канаде. Английская система мер берет свое начало из Римской системы мер. С XX века постепенно меры английской системы вытесняются метрической системой. Фунт, унция, стоун используются одинаково в Американской и Британской системе.

В таблице представлены основные единицы измерения Британской и Американской систем.

Перевод единиц из одной системы в другую

Разберем несколько примеров перевода. Допустим нам нужно узнать:

Источник

Единицы измерения массы.

Всякое свойство тел выражается определенной величиной. Одно из важнейших свойств тела – инертность, от которой зависит его ускорение в результате взаимодействия с другими телами. Количественной мерой инертности тела является масса тела. Чем больше масса тела, тем меньшее ускорение оно получит при взаимодействии. Обозначив массы взаимодействующих тел через m₁ и m₂, можем предположить, что

Отношение модулей ускорений двух взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс.

Измерив модули ускорений тела и эталона, можно найти отношение массы тела к массе эталона, которое будет равно отношению модуля ускорения эталона к модулю ускорения тела при их взаимодействии:

Массу тела можно выразить через массу эталона:

Однако, этот способ неудобен и на практике обычно неудобен. Более удобно измерять массу взвешиванием. Этот метод основан на том, что действующая на тело сила тяжести и масса этого тела пропорциональны друг другу:

Силу тяжести можно измерить на весах, так как она равна весу тела, если весы вместе с взвешиваемым телом покоятся относительно Земли. Измерив вес тела пружинными весами и зная ускорение свободного падения в месте, где производится взвешивание, можно вычислить массу:

,

Более удобным способом является взвешивание на рычажных весах, где сравнивают вес тела и гирь. В уравновешенном состоянии можно утверждать, что вес тела равен весу гирь, следовательно равны и их массы. Поскольку на гирях указаны их массы, то масса тела определяется суммой масс гирь.

Однако, невозможно взвешиванием измерить массу небесных тел или, наоборот, очень малые массы – атомы и частицы, из которых они состоят.

Масса тела обладает интересным и важным свойством: она зависит от того, как движется тело. Масса тела растет с увеличением его скорости. Однако, заметным это становится только при скоростях, близких к скорости света. Но с такими скоростями обычные тела не движутся.

За единицу массы в СИ принята масса специального эталона из сплава иридия и платины, которая называется килограммом (кг).

Источник

Онлайн конвертер массы, современные системы и единицы измерения массы

Единицы измерения массы позволяют определять ее для разных предметов. В России принято использовать такие единицы как: килограммы, граммы, декаграммы, миллиграммы и тонны. Однако массу могут измерять другими мерками — все зависит от системы мер и весов, принятой в конкретной стране. Чтобы быстро перевести величины из одних единиц измерения в другие используют конвертер массы.

Конвертер массы

Это — удобный сервис, посредством которого можно быстро перевести одни единицы измерения в другие, например, унции в граммы или старорусский берковец в пуды. Сервис простой в использовании и максимально точный.

Для перевода достаточно поставить количество и выбрать единицы измерения с которых и на которые собираемся конвертировать. Дальше нажимаем кнопку «Перевести» и конвертер массы выдаст точный результат.

Что такое масса тела и как ее измерить

Масса — это одна из основных величин в физике. Она относится к фундаментальным характеристикам материи и определяет такие свойства:

Эта величина есть у всех объектов, независимо от размера — как у огромных, например, наша планета Земля, так и маленьких, например, атомов или элементарных частиц.

По определению масса — это мера количества вещества, содержащегося в объекте

На сегодняшний день, в физике общепринятой считается система единиц, где масса является основной и для нее разработан эталон. В Международной системе СИ — это килограмм.

Второй закон Ньютона

В качестве научного термина понятие массы впервые использовал в физике Исаак Ньютон. До этого исследователи употребляли только понятие веса. Именно Нютон предложил определилять количество вещества в физическом теле, как произведение плотности на объем и ввел новое понятие — масса.

Поскольку изучение кинетики включает в себя две основополагающих величины — длину и время, то в динамике необходимо применение третьей величины — массы. В классической динамике ученый предложил новую формулу, которая впоследствии получила название второго закона Ньютона. В ней используются такие параметры, как сила и масса, которая обозначается буквой m. Сама формула представлена в таком виде F=m*a, где F – это сила, приложенная к телу, a – ускорение.

Масса и вес

Массу часто путают с термином «вес». Хотя на Земле, по показаниям измерительных приборов, эти параметры могут быть идентичными, по физическим законам — это совершенно разные понятия.

Масса не зависит от местоположения объекта, в то время, как вес находится в прямой зависимости от этого показателя.

Вес определяют по формуле: P=m*g, где m – масса, g – ускорение свободного падения (постоянная величина, возникающая в результате силы притяжения конкретной планеты, для Земли значение составляет 9,8 м/с, а для Луны — 1,63 м/с).

Для примера возьмем человека с весом 60 кг в обычных земных условиях. На Луне сила тяжести примерно в шесть раз меньше, чем на Земле. Следовательно, наш космонавт на Луне будет весить 60:6=10 кг. Поскольку масса зависит только от количества вещества, присутствующего в объекте, она не меняется в зависимости от местоположения. Масса человека на Земле и на Луне будет 60 кг. Если интересно сколько это будет в фунтах используйте конвертер массы.

Современные единицы измерения массы

В Систем СИ (Le Système International d’Unités) за единицу измерения массы принят килограмм. В России его обозначение кг, а международное — kg.

Другие распространенные единицы массы — это грамм и миллиграмм.

Кроме этих основных, существуют и другие единицы массы, которые сохраняют свою историческую сферу использования. Это, кроме фунта — унция, карат, тонна и др. В астрономии, для определения массы небесных тел, в качестве единицы измерения используют массу Солнца. Ее вычисляют по формуле:

Метрическая

В 1960 году на Генеральной конференции мер и весов было принято решение рекомендовать Метрическую систему единиц измерения ( Le Système International d’Unités), как Международную и использовать в качестве основной.

Килограмм

Он является основной единицей измерения массы в Системе СИ. Первоначально его определили как массу 1 л воды при 4 C (именно при таком значении вода имеет максимальную плотность).

Для этого использовали теорию Джона Уилкинса (английского философа), который предлагал установить меру массы на основе меры длинны. Таким образом, одна единица массы — вес чистой воды, которая заполняет объем куба с размером стороны в одну сотую метра, при температуре таяния льда — получила название грамм.

Сегодня эталоном килограмма является гиря в форме цилиндра, отлитая из сплава платины и иридия. Она хранится во Франции, в палате Мер, ее аналоги есть в каждой стране.

Интересные факты про килограмм:

Ньютон

Используется в системе единиц для обозначения силы. В соответствии со вторым законом Ньютона — это сила, которая воздействует на тело массой 1 кг и придает ему ускорение 1 м/с. Данное определение официально признано международным комитетом мер и весов в середине прошлого века. Единица измерения названа именем физика Исаака Ньютона, который является автором многих физических законов. Однако сам ученый считал, что единица измерения силы не может исчисляться, он рассматривал силу, как абстрактное явление.

Карат

Данная единица используется для взвешивания и определения массы драгоценных камней и металлов. Масса одного карата — 200 миллиграмм. Название «карат» происходит от названия семян рожкового дерева. Вес одного семечка равен одному карату. Раньше торговцы обязательно имели при себе такое семечко, что избежать обмана.

Интересный факт! В Древнем Риме одна золотая монета весила ровно 24 семечка рожкового дерева, поэтому караты стали использовать для определения объема золота в сплаве. 24 карата — золото без примесей, 12 каратов — 50% золота в сплаве.

Сантиграмм

Сантиграмм — одна стотысячная килограмма или одна сотая грамма. Узаконенное русское обозначение — «сг», латинский вариант — «cg».

Микрограмм

Одна из самых маленьких единиц измерения массы — одна миллионная грамма или одна тысячная миллиграмма. Существует несколько вариантов его обозначения. В Америке часто используют латинскую букву мю-г, но такой символ не рекомендуется использовать для медицинских рецептов, поскольку люди путают дозировку. Рекомендованное обозначение — mcg.

Нанограмм

Равняется одной миллионной миллиграмма и также входит в метрическую систему измерения.

Англо-американская

Английская система применяется во многих англоязычных странах. Несмотря на то, что в Великобритании на законодательном уровне действует десятичная, метрическая системы мер, обычные граждане, а также средства массовой информации по традиции используют прочно укоренившиеся значения — баррель, ярд, миля, пинта, унция. Некоторые единицы измерения известны во многих европейских странах, но есть такие, о которых обычный европеец даже не подозревает.

Фунт

Английское название основано на латинском слове Pender, что означает взвешивать, а слово фунт на латыни означает баланс. К счастью, фунт одинаков и в США, и в Великобритании, поэтому здесь нет никаких проблем. В единицах СИ это можно выразить как 453,592 г.

Унция

Наверняка многие видели на флаконах духов или емкостях с автомобильными жидкостями маркировку «fl. oz.» — это жидкая унция. Вес золота также измеряется в унциях, а других веществ или тел — в фунтах. В магазинах встречается обозначение «lb» или «lbs». Однако второй вариант ошибочный.

Одна унция равна 28,35 г. Унция нашла широкое применение в банковской, ювелирной сфере, обозначается аббревиатурой «oz» или «oz at». Термин впервые начал использоваться в Древним Риме, здесь унцией называли двенадцатую долю либры, затем единица измерения стала основной в средневековой Европе. Сегодня широко используется тройская унция в странах, где введены в действие англо-американские единицы измерения. Для их быстрого и точного перевода можно использовать конвертер массы.

Драхма

Существует несколько обозначений данной единицы измерения:

Интересно знать! В древних странах меры массы, а также денежные единицы назывались одинаково, поскольку один денежный знак содержал соответствующее количество серебра.

Старорусские

В старину единицы измерения массы формировались по естественным эталонам. Чаще всего использовали зерна, бобовые, муку, соль или воду, налитую в емкость определенного объема.

Берковец

Так называлась мера веса в 163,8 кг — 10 пудов, столько весила бочка, наполненная воском или медом, которую взрослый мужчина мог вкатить на корабль, следующий к острову Бьерк. Соответственно, использовали берковец для взвешивания воска или меда. Данная мера веса упоминалась в 12 столетии.

Золотник

В современной системе мер массы — это 4,26 г, изначально так называли монету из золота. За золотники на Руси покупали чай.

Русский фунт

Эту единицу измерения ввел русский царь Алексей Михайлович, соответствует 96 золотникам или 409,50 г. Фунтами продавали сахар.

Лот

Еще одна старинная русская мера веса, которая соответствует трем золотникам (12,8 г).

Пуд

Первые упоминания о пуде, как мере веса упоминается в 1134 году в грамотах князя Всеволода Мстиславича. Его использовали купцы для торговли медом и воском. Хотя его номинал со временем изменялся, он оставался в обиходе до 1918 года.

По последним данным (1899 год) его вес составлял:

Доля

Это самая мелкая единица массы, которая использовалась на Руси, — 0,044 г или 1/96 золотника. Для перевода золотника в граммы можно использовать конвертер массы.

История измерения массы

Самые старые из сохранившихся гирь были найдены в Верхнем Египте и датированы 9000 г. до н.э. Последовательная система мер и весов была разработана в Вавилоне, около 1800 г. до н.э.

Вавилонская шестидесятеричная система в сочетании с десятичной финикийской стала основой древней весовой системы.

В Риме измеряли вес еще в 4 веке до нашей эры, для этого использовали двенадцатеричную систему, базовой единицей был фунт. Именно римляне внедрили соотношение мер веса и объема. Римский фунт пережил падение империи и сыграл важную роль в раннем средневековье.

Лишь во времена правления Карла Великого в Западной Европе были предприняты попытки реформировать систему мер и весов и определить фиксированные отношения между числом, деньгами, весом и мерой. Используя римско-византийский стандарт, король франков установил вес новой монеты, серебряного денария. Здесь использовались простые математические вычисления:

История метрической системы

Началась во Франции в 19 столетии, во время Великой французской революции. Тогда к власти пришли депутаты Третьего сословия. Они сняли с себя налоговый груз и пришли к выводу, что действующая система мер сложная для восприятия и понимания, а также неудобная из-за огромного количества единиц измерения.

В то время каждый французский феодал имел право устанавливать собственное значение фунта, не удивительно, что к концу 17 века таких единиц измерения было уже около ста.

Французы разработали собственную систему измерения, она оказалась простая, доступная и надежная. Основная суть — преобразование любой единицы массы предполагает деление или умножение на степень числа 10.

Сначала приняли метр — десятимиллионная часть одной четверти меридиана. Следующим этапом стала разработка одного килограмма — для этого связали единицу длины и единицу массы.

Килограмм — объем воды, налитой в куб с длинной стороны одна десятая метра.

Изначально килограмм называли grave, в переводе означает — вес, но слово часто произносили grav, что очень напоминало дворянский титул. В результате название изменили на килограмм.

В конце 19 столетия был изготовлен эталон измерения массы — цилиндр из сплава платины и иридия, в соотношении 9:1. Он единственный в мире весит ни больше, ни меньше, а ровно 1 кг. Эталон накрыт тремя куполами из стекла, которые защищают его от внешнего воздействия и даже воздуха.

Предлагаем вашему вниманию простой гайд по быстрому переводу физических величин.Если вам сложно днлать это самостоятельно — используйте конвертер массы, длины или плотности на нашем сайте.

Онлайн конвертер объема, единицы и системы измерения, конвертация величин объема

Онлайн конвертер плотности, формулы расчета и единицы измерения

Онлайн конвертер площади, единицы измерения площади в разных системах, их быстрый перевод

Онлайн конвертер долей, перевод дюжин, процентов, промилле и других единиц

Калькулятор индекса массы тела, формула расчета ИМТ, преимущества и недостатки BMI

Онлайн конвертер систем счисления, перевод между десятичной, двоичной, восьмеричной и другими системами

Источник

Масса

Ма́сса (от греч. μάζα ) — скалярная физическая величина, одна из важнейших величин в физике. Первоначально (XVII—XIX века) она характеризовала «количество вещества» в физическом объекте, от которого, по представлениям того времени, зависели как способность объекта сопротивляться приложенной силе (инертность), так и гравитационные свойства — вес. Тесно связана с понятиями «энергия» и «импульс» (по современным представлениям — масса эквивалентна энергии покоя).

В современной физике понятие «количество вещества» имеет другой смысл, а концепцию «массы» можно трактовать несколькими способами:

Прямые обобщения понятия массы включают в себя тензорные присоединённую массу и эффективную массу — как характеристики инерциальных свойств системы «тело плюс среда» в гидродинамике и квантовой теории. В квантовой теории рассматриваются также поля с нестандартными кинетическими членами, например, поле Хиггса, которые можно рассматривать как поля, масса квантов которых зависит от их энергии.

Содержание

Принцип эквивалентности

Все явления в гравитационном поле происходят точно так же, как в соответствующем поле сил инерции, если совпадают напряжённости этих полей и одинаковы начальные условия для тел системы.

Гравитационная масса — характеристика материальной точки при анализе в классической механике, которая полагается причиной гравитационного взаимодействия тел, в отличие от инертной массы, которая определяет динамические свойства тел.

Как установлено экспериментально, эти две массы пропорциональны друг другу. Не было обнаружено никаких отклонений от этого закона, поэтому новых единиц измерения для инерционной массы не вводят (используют единицы измерения гравитационной массы) и коэффициент пропорциональности считают равным единице, что позволяет говорить и о равенстве инертной и гравитационной масс.

Можно сказать, что первая проверка пропорциональности двух видов массы была выполнена Галилео Галилеем, который открыл универсальность свободного падения. Согласно опытам Галилея по наблюдению свободного падения тел, все тела, независимо от их массы и материала, падают с одинаковым ускорением свободного падения. Сейчас эти опыты можно трактовать так: увеличение силы, действующей на более массивное тело со стороны гравитационного поля Земли, полностью компенсируется увеличением его инертных свойств.

Следует различать «слабый принцип эквивалентности» и «сильный принцип эквивалентности». Сильный принцип эквивалентности можно сформулировать так: в каждой точке пространства-времени в произвольном гравитационном поле можно выбрать локально-инерциальную систему координат, такую, что в достаточно малой окрестности рассматриваемой точки законы природы будут иметь такую же форму, как и в не ускоренных декартовых системах координат, где под «законами природы» подразумевают все законы природы.
Слабый принцип отличается тем, что слова «законы природы» заменяются в нем словами «законы движения свободно падающих частиц». Слабый принцип — это не что иное, как другая формулировка наблюдаемого равенства гравитационной и инертной масс, в то время как сильный принцип представляет собой обобщение наблюдений за влиянием гравитации на любые физические объекты.

Определение массы

В специальной теории относительности под массой понимают модуль 4-вектора импульса [5] :

,

где E — полная энергия свободного тела, p — его импульс, c — скорость света.

В случае произвольной метрики пространства-времени (как в общей теории относительности) это определение требует некоторого обобщения:

Здесь — метрический тензор, — 4-импульс.

Определённая выше масса является релятивистским инвариантом, то есть она одна и та же во всех системах отсчёта. Если перейти в систему отсчёта, где тело покоится, то — масса определяется энергией покоя.

Особенно просто выглядят эти определения в системе единиц, в которой скорость света принята за 1 (например, в планковской или же в принятой в физике элементарных частиц системе единиц, в которой масса, импульс и энергия измеряются в электронвольтах):

В СТО: В ОТО:

Следует, однако, отметить, что частицы с нулевой массой (фотон и гипотетический гравитон) двигаются в вакууме со скоростью света (c ≈ 300000 км/сек), и поэтому не существует системы отсчёта, в которой бы они покоились. Напротив, частицы с ненулевой массой всегда движутся медленнее скорости света.

В нерелятивистской классической механике — масса есть величина аддитивная (масса системы равна сумме масс составляющих её тел) и инвариантная относительно смены системы отсчёта. В релятивистской механике масса неаддитивная, но тоже инвариантная величина, определяемая, как абсолютная величина 4-вектора энергии-импульса.

О «массе покоя» и «релятивистской массе»

В современной терминологии термин масса применяется вместо терминов инвариантная масса или масса покоя, являясь полностью эквивалентным им по смыслу. В некоторых ситуациях (особенно в популярной литературе) это, однако, уточняется явно, чтобы избежать путаницы из-за понимания термина масса в другом — устаревшем — смысле, описанном в этом параграфе.

Полным аналогом классического определения импульса через массу и скорость в СТО следует считать ковариантное равенство:

, где m — инвариантная масса, а u_μ — 4-скорость (производная от 4-координаты по собственному времени частицы ; единичный вектор, направленный вдоль мировой линии частицы).

Также можно записать ковариантный эквивалент второго закона Ньютона:

, где — 4-ускорение (кривизна мировой линии частицы).

Масса составных и нестабильных систем

Масса элементарной частицы постоянна, и одинакова у всех частиц данного типа и их античастиц. Однако масса массивных тел, составленных из нескольких элементарных частиц (например, ядра или атома) может зависеть от их внутреннего состояния. В частности, для устойчивых систем масса системы всегда меньше суммы масс её элементов на величину, называемую дефектом массы, и равную энергии связи, делённой на квадрат скорости света.

Для системы, подверженной распаду (например, радиоактивному), величина энергии покоя определена лишь с точностью до постоянной Планка, делённой на время жизни: . При описании такой системы при помощи квантовой механики удобно считать массу комплексной, с мнимой частью равной означенному Δm.

Классификация частиц по значению массы

Масса известных на сей день частиц является, в общем, неотрицательной величиной, и должна быть равна нулю для тела, движущегося со скоростью света (фотон). Понятие массы особенно важно для физики элементарных частиц, так как позволяет отделять безмассовые частицы (всегда двигающиеся со скоростью света) от массивных (скорость которых всегда ниже скорости света). Кроме того, масса практически однозначно позволяет идентифицировать частицу (с точностью до зарядового сопряжения).

Положительная масса

К частицам с положительной массой (тардионам) относятся почти все частицы Стандартной модели: лептоны, кварки, W- и Z-бозоны. Эти частицы могут двигаться с любой скоростью, меньшей скорости света, в том числе покоиться. К тардионам относятся также все известные составные частицы: протон, нейтрон, гипероны и мезоны.

Нулевая масса

К известным на сегодняшний день частицам нулевой массы (безмассовым, люксонам) относятся фотоны и глюоны, а также гипотетические гравитоны. Такие частицы в свободном состоянии могут двигаться только со скоростью света. Но поскольку из квантовой хромодинамики следует, что глюоны в свободном состоянии не существуют, то непосредственно наблюдать движущимися со скоростью света можно только фотоны (собственно, именно поэтому её называют скоростью света). Долгое время считалось, что нейтрино также имеют нулевую массу, однако обнаружение вакуумных нейтринных осцилляций свидетельствует о том, что масса нейтрино хоть и очень мала, но не равна нулю.

Следует отметить, что комбинация нескольких частиц нулевой массы может (а в случае, например, сцепленных частиц — должна) иметь ненулевую массу.

Отрицательная масса

Мнимая масса

В рамках специальной теории относительности математически возможно существование частиц с мнимой массой, так называемых тахионов. Такие частицы будут иметь реальные значения энергии и импульса, а их скорость должна всегда быть выше скорости света. Однако допущение возможности наблюдения одиночных тахионов вызывает ряд методологических трудностей (например, нарушение принципа причинности), поэтому в большинстве современных теорий одиночные тахионы не вводятся. Впрочем, в квантовой теории поля мнимая масса может быть введена для рассмотрения тахионной конденсации, не нарушающей принцип причинности.

Единицы измерения массы

В системе СИ масса измеряется в килограммах. Единицей измерения массы в системе СГС является грамм ( 1 ⁄₁₀₀₀ килограмма). Вообще говоря, в любой системе измерения выбор основных (первичных) физических величин, их единиц измерения и их число произволен — зависит от принимаемого соглашения и масса не всегда входит в их состав — так в системе МКГСС единица массы была производной единицей и измерялась в кГс/м•с² (обозначалась как «т. е. м.» или «инерта»). В атомной физике принято сравнивать массу с атомной единицей массы, в физике твёрдого тела — с массой электрона, в физике элементарных частиц массу измеряют в электронвольтах. Кроме этих единиц, используемых в науке, существует большое разнообразие исторических единиц измерения массы, которые сохранили свою отдельную сферу использования: фунт, унция, карат, тонна и др. В астрономии единицей для сравнения масс небесных тел служит масса Солнца.

Измерение массы

Этимология и история понятия

Долгое время одним из главных законов природы считался закон сохранения массы. Однако в XX веке выяснилось, что этот закон является ограниченным вариантом закона сохранения энергии, и во многих ситуациях не соблюдается.

Источник