Маса, її вимірювання. Сила. Другий закон Ньютона

Інертність тіл приводить до того, що миттєво змінити швидкість тіла неможливо - дія на нього другого тіла має тривати певний час. Чим інертніше тіло, тим менше змінюється його швидкість за певний час, тобто тим меншого прискорення набуває тіло. Кількісну міру інертності тіла називають його масою. Чим більшу інертність має тіло, тим більша його маса. Отже,

маса - це скалярна фізична величина, що є мірою інертних і гравітаційних властивостей тіл.

У сучасній фізиці досить точно доведено тотожність значень гравітаційної та інертної мас тіла (m _т = m_i). Тому їх не розділяють і говорять просто про масу тіла m.

Відомо, що чим більша маса тіла, тим меншого прискорення набуває це тіло під час взаємодії з іншим тілом. Тому можна припустити, що відношення модулів прискорень, одержуваних тілами під час взаємодії між собою, дорівнює величині, оберненій відношенню мас цих тіл, тобто

Для того щоб зуміти визначити масу будь-якого тіла, насамперед необхідно вибрати тіло, масу якого m _e можна вважати одиницею маси. Таке тіло називають еталоном.

За одиницю маси 1899 року було взято 1 кг (кілограм). Це одна з основних одиниць СІ. Кілограм - це маса еталону, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма. Еталон - це відлите з сплаву платини та іридію циліндричне тіло з твірною, що дорівнює його діаметрові - по 39 мм. Він зберігається в місті Севр поблизу Парижа (Франція), в Міжнародному бюро мір і ваг. В усіх країнах є копії цього еталона, виготовлені з високою точністю. В Україні еталон кілограма знаходиться в Інституті метрології (м. Харків).

Сила - це фізична векторна величина, що є мірою дії на деяке тіло інших тіл (або полів), яка може викликати прискорення і деформацію тіла.

Сила позначається літерою

Вимірюється: [F]=H (ньютон)

Якщо на тіло діє тільки одна сила, вона обов'язково викликає і прискорення, і деформацію цього тіла. Якщо ж на тіло одночасно діє декілька сил, то можлива їх компенсація (зрівноваження) і тіло може не набувати прискорення.

Одночасна дія на тіло декількох сил еквівалентна дії однієї сили (рівнодійної), яка дорівнює векторній сумі цих сил:

Існує принцип незалежності дії сил: якщо на тіло діють одночасно декілька сил, дію кожної з них можна розглядати незалежно від дії інших.

Оскільки сила здатна надати тілу прискорення і деформувати його, то обидві ці дії можна використовувати для вимірювання сили і маси. Виникнення прискорення і деформації, наприклад пружин, можна використовувати для порівняння і вимірювання сил. Прилади для вимірювання сил називають динамометрами.

Другий закон Ньютона: в ІСВ прискорення тіла (матеріальної точки) напрямлене вздовж напряму дії сили, пропорційне її модулю і обернено пропорційне масі тіла.

Сила - це причина, а прискорення - наслідок. Результуюче прискорення має таке саме значення, якщо б діяла одна сила, яка дорівнює рівнодійній сил. Під дією постійної сили тіло рухається із постійним прискоренням.

Для багатьох практичних завдань зручним для використання є запис другого закону Ньютона у такій математичній формі: рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, дорівнює добутку маси тіла на його прискорення