Масса

Масса – материяның инерциялық және гравитациялық қасиетін анықтайтын физикалық шама. Латынның massa – үйінді, кесек деген сөзінен алынған. “Масса” ұғымын механикаға Исаак Ньютон енгізген. Ньютонның классикалық механикасындағы масса дене импульсінің (қозғалыс мөлшерінің) анықтамасына енеді. Дене импульсі (р) дененің қозғалу жылдамдығына () пропорционал болады: р=m, (1) мұндағы пропорционалдық коэффициент m – берілген дене үшін тұрақты шама, оның массасы. Массаның эквиваленттік анықтамасы Ньютон классикалық механикасының қозғалыс теңдеуінен шығады: f=ma (2) Бұл жерде масса денеге әсер ететін күш (f) пен осы күштің салдарынан болатын дененің үдеуі (а) арасындағы пропорционалдық коэффициент (1) және (2) қатынастарынан анықталатын масса инерциалдық немесе инерттік масса деп аталады. Ол дененің динамикалық қасиетін сипаттайды әрі дене инерциясының өлшеуіші болып есептеледі. Ньютонның гравитациялық теориясында масса тартылыс өрісінің көзі ретінде алынады. Әрбір дене өзінің массасына пропорционал болатын тартылыс өрісін туғызады. Осы өріс салдарынан пайда болатын денелер арасындағы тартылыс күші Ньютон ашқан бүкіл әлемдік тартылыс заңы бойынша анықталады: f = G (3)

мұндағы r – денелердің массалар центрі арасындағы қашықтық, G – әмбебап гравитациялық тұрақты, m1 және m2 – тартылатын денелердің массасы. (3) формуладан Жердің тартылыс өрісінде дененің m массасы мен оның Р салмағы арасындағы тәуелділікті алуға болады: Р = mg, (4) мұндағы g = GМ/r2 – жердің гравитациялық өрісіндегі еркін түсу үдеуі (М – Жердің массасы, r ≈ R, ал R – Жер радиусы). (3) және (4) қатыстары бойынша анықталатын масса дененің гравитациялық массасы деп аталады. Классикалық физикада дене массасы ешбір процесс кезінде өзгермейді деп саналады [Массаның (заттың) сақталу заңы]. “Масса” ұғымы жарық жылдамдығымен с=3.1010 см/с шамалас өте үлкен жылдамдықпен қозғалатын дене (не бөлшек) қозғалысын қарастыратын Альберт Эйнштейннің арнайы салыстырмалық теориясында терең мағынаға ие болды. Релятивистік механика деп аталатын жаңа механикада импульс пен бөлшек жылдамдығы арасындағы байланыс: р = (5)

қатысы арқылы беріледі [шағын жылдамдықта (<<с) бұл қатыс (1) қатысына айналады]. m0 шамасы тыныштық массасы деп аталады. Қозғалған бөлшек массасы (m) жылдамдыққа тәуелді шама ретінде анықталады: m = , (6)

яғни бөлшек (дене) массасы қозғалыс жылдамдығының өсуіне байланысты артады. Релятивистік механикада (1) және (2) теңдеулердегі массаның анықтамасы бір-біріне эквивалентті емес, өйткені үдеу өзін қоздырған күшке параллель болмайды және масса бөлшек жылдамдығының бағытына тәуелді болып қалады. Салыстырмалық теориясы бойынша бөлшектің массасы (m) оның энергиясымен (Е) мына қатыс арқылы байланысады:

$E=mc^{2}$ (7)

Сонымен масса энергиямен әрқашанда байланыста болады. Сондықтан релятивистік механикада классикалық физикадағы екі заң – массаның сақталу заңы мен энергияныңсақталу заңы – бөлек-бөлек емес, толық энергияның сақталу заңы деп аталатын бір заңға біріктірілген. Масса бірлігіне бірліктердің СГС жүйесінде – грамм (г), ал бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) – килограмм (кг) алынады. Атомдар мен молекулалар массасы, әдетте массаның атомдық бірлігімен өлшенеді. Элементар бөлшектердің массасын не электрон массасы (mе) бірлігімен не бөлшектің тыныштық энергиясын көрсете отырып, энергетикалық бірлікпен өлшейді. Электрон массасы (mе) 0,511 МэВ, протон массасы – 1836,1 me немесе 938,2 МэВ, т.б. құрайды. Массаның табиғатын ашу – қазіргі физиканың шешілмеген маңызды міндеттерінің бірі. Элементар бөлшектердің массасы олардың өздері байланысқан өрістер (электрмагниттік, ядролық, т.б.) арқылы анықталады деп қабылданған. Алайда массаның сандық теориясы әлі жасалған жоқ.

Өлшем бірліктері

Масса – экономикада: тауарлардың мөлшері (тауар‚ ақша массасы‚ конкурстық масса). Топтамалардың құнын‚ шамасын‚ салық салу базасын‚ т.б. анықтау үшін пайдаланылатын тауарлардың аса маңызды сипаттамаларының бірі. Мынадай салмақ (масса) өлшемдері қолданылады: 1 тонна = 10 центнер = 1000 килограмм = 1000000 грамм 1 ағылшын тоннасы = 20 центнер = 2240 сауда фунты 1 сауда фунты = 16 сауда унциясы = 256 сауда драхмасы 1 ағылшын тоннасы = 1016 килограмм 1 ағылшын сауда центнері = 50‚802 килограмм 1 сауда фунты = 0‚453 килограмм 1 сауда унциясы=28‚349 грамм 1 сауда драхмасы = 1‚77 грамм 1 ағылшын граны = 64‚799 грамм 1 американ шағын тоннасы = 907‚17 килограмм 1 дәріханалық фунт=12 дәріханалық унция = 373‚24 грамм 1 дәріханалық унция=8 дәріханалық драхма=31‚103 грамм 1 дәріханалық драхма = 3 скрупула = 3‚888 грамм 1 пұт = 16‚38 килограмм 1 байырғы орыс фунты = 409‚5 грамм 1 лот = 12‚8 грамм 1 мысқал = 4‚266 грамм 1 үлес = 44‚43 миллиграмм

Масса ақауы

Масса ақауы, масса дефектісі – атом ядросын құраушы нуклондар (нейтрондар мен протондар) массаларының қосындысы мен ядро массасының (М) арасындағы айырым ():=ZMp+(A––Z)Mn–M, мұндағы Z – ядродағы протондардың саны, А – ядроның массалық саны, Мр мен Мn – протон мен нейтронның массалары. Масса ақауы массаның атомдық бірлігімен өрнектеледі және ол ядродағы нуклондардың байланыс энергиясына тең (кері таңбамен алынған). Масса ақауы неғұрлым үлкен болса, солғұрлым байланыс энергиясы жоғары және ядро орнықты болады.

Масса тұрақтылық заңы, масса сақталу заңы – реакцияға қатысқан заттардың (реагенттердің) массаларының қосындысы реакция нәтижесінде түзілген заттардың (өнімдердің) массаларының қосындысына тең. 1774 – 89 ж. француз химигі Антуан Лавуазье, өзі жасаған күрделі тәжірибелерге сүйене отырып, тұжырымдаған. Мысалы, 32 г оттек пен 4 г сутек қосылғанда 36 г су түзіледі; 2Н2+О2 =2Н2О. Мұндағы реакцияға түскен реагенттердің жалпы массасы (36 г) реакция нәтижесінде түзілген өнімнің массасына (36 г) тең.

Релятивистік масса

Релятивистік масса –– бөлшектің толық энергиясының вакуумдағы жарық жылдамдығының шаршысына қатынасымен анықталатын масса.