Масса инертная и гравитационная

Даже маленькие дети знают, что некоторые летящие предметы ловить легко, некоторые трудно, а некоторые опасно. Иногда и небольшие предметы могут больно ударить, если их ловить руками. А другие предметы, даже больших размеров, можно легко и безопасно поймать.

Вот, например, если мячик летит с небольшой скоростью, то ловите его, сколько хотите. Это не только не опасно, но даже приятно.

А если взять чугунное ядро таких же размеров, как мяч, и бросить его с такой же скоростью, то лучше от него убежать и ни в коем случае не ловить.

Чем в этом примере мяч отличается от ядра? Размеры у обоих предметов одинаковы. Летят они с одинаковыми скоростями. Оба предмета ударят того, кто подставит руки. Но мяч ударит не больно, а ядро – так больно, что лучше руки не подставлять. Значит, ядро обладает чем-то, что значительно больше, чем у мяча.

Любой движущийся предмет не любит преграду, которая встаёт у него на пути. Сильно или слабо, но он обязательно ударит преграду. Это мы знаем из опыта. Опасно, например, стоять на пути бегущего человека. А если предмет неподвижен? Столкнуть его с места часто бывает очень трудно, даже если предмет стоит на льду. О чём это говорит? Если тело движется с какой-то скоростью, то оно стремится сохранить и направление своего движения, и величину своей скорости. А если тело неподвижно, то оно стремится так неподвижно и стоять всё время. Тела стремятся сохранить своё состояние движения или покоя. Этим свойством, которое называют инертностью, обладают все тела в природе: от мельчайших пылинок до больших космических объектов.

Одни тела обладают большей, другие меньшей инертностью. Как сравнивать тела между собой по этому свойству? Вот для этого-то и придумали физическую величину, которую назвали массой. Точнее эту величину называют инертной массой, потому что она является мерой инертности тел. Но в обыденной жизни мы называем её для простоты коротко: масса.

Масса чугунного ядра примерно в 200 раз больше массы мяча такого же размера. Значит, чугунное ядро обладает примерно в 200 раз большей инерцией, чем мяч. Вот почему его так трудно остановить, и руки человека для этого не стоит использовать.

Чтобы измерять массу тел потребовалось ввести единицу её измерения и найти способ измерения. В Международной системе единиц, которую кратко называют СИ, единицей массы является килограмм. Эталон килограмма хранится в Международном бюро мер и весов, которое находится во Франции. Массы остальных тел определяют путём сравнения с эталоном.

А чтобы проще было измерять массы очень больших и очень маленьких тел, используют кратные единицы: тонна – тысяча килограммов, килотонна – миллион килограммов; грамм – одна тысячная килограмма, миллиграмм – одна миллионная килограмма.

На этом можно было бы и остановиться, если бы у инертной массы не было двойника. Оказывается, в физике есть ещё одна величина, которую тоже называют массой – масса гравитационная. В 1666 году великий английский учёный Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Этот закон утверждает, что все тела без исключения притягиваются друг к другу. Явление взаимного притяжения тел называют гравитацией.

Рассказывают, что идея закона пришла Ньютону в голову, когда он сидел под яблоней, и на него упало яблоко. Ньютон решил, что Земля притянула к себе яблоко, поэтому оно и упало. А потом пошёл домой и сформулировал закон. Но это всего лишь легенда. Как было на самом деле, Ньютон в своих книгах не написал.

Способность какого-нибудь тела притягивать другие тела зависит от его гравитационной массы. Если взять два тела и определить силу их взаимного притяжения, то окажется, что сила притяжения тем больше, чем больше произведение гравитационных масс этих тел. Следовательно, масса здесь играет роль меры гравитационного взаимодействия. А это совсем не то, что инертная масса, которая является мерой инертности тела.

Получается, что у каждого тела есть и инертная масса, и гравитационная. Одна характеризует свойство тела сохранять своё движение (инертность), другая – способность притягивать тела (гравитация). Обе величины называются массами и обе измеряются в килограммах. Как тут не запутаться? Но нам повезло! В нашей Вселенной инертная и гравитационная массы одного и того же тела равны друг другу. Значит, при решении задач их можно и не различать. Так все ученики и делают. Масса, она и в Африке – масса!

Но всё же… Если коридор – длиной 3 метра и высотой 3 метра, то можно сказать, что 3 метра – это размер коридора, и использовать этот размер для расчёта количества обоев на стену, не разбирая, где длина, а где высота. Но мы-то с вами знаем разницу между длиной и высотой. В таком коридоре здорово не побегаешь. Зато прыгать можно сколько угодно – об потолок головой не ударишься.

Вот и с массой то же самое. В расчетах-то можно не разбираться, где инертная масса, а где инерционная. Но знающие люди понимают разницу. И тот, у кого хватило терпения прочитать эту статью, тоже в массах не запутается.

Иллюстрации: © http://auditori-um.ru/