Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Метрология и автоматизация

Измерение массы

Измерение массы

Масса — физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тела в ситуациях, когда его скорость много меньше скорости света.

1. Масса и вес тела

Масса — физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тела в ситуациях, когда его скорость много меньше скорости света. Вес — сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес.

Масса — одна из важнейших величин в физике. Это скалярная неотрицательная релятивистски инвариантная величина. По современным представлениям, масса эквивалентна энергии покоя. Масса тела, выраженная в килограммах, численно примерно равна весу этого тела, выраженному в кгс, когда оно покоится вблизи поверхности Земли. Поэтому в повседневных ситуациях слово «вес» нередко синонимизируется со словом «масса». Однако, это разные понятия, и в общем случае численные значения массы и веса не совпадают, не говоря уже о различии размерностей. Например, при помещении предмета на обычные магазинные весы показания колеблются в течение нескольких секунд: в это время вес претерпевает изменения, а масса постоянна. Также возможны ситуации с нулевым весом и ненулевой массой одного и того же тела: в условиях невесомости вес всех тел равен нулю, а масса у каждого тела своя. В классической механике масса инвариантна относительно смены системы отсчёта и аддитивна, то есть масса системы тел равна сумме масс составляющих её тел.

Измерением называется процесс сравнения неизвестной величины с эталоном. Все эталоны в идеале должны быть привязаны к фундаментальным, неизменным величинам, например, скорости света или гравитационной постоянной. В настоящий момент «сдались» все эталоны, кроме килограмма. Это, кстати, единственная величина в СИ, которая в рекомендуемом применении содержит множительную приставку «кило». Вот такой вот платиново-иридиевый цилиндр, хранящийся под тремя колпаками, и определяет, чему же будет равен один килограмм.

Современный эталон килограмма в Международном бюро мер и весов в Севре (Франция)
Современный эталон килограмма в Международном бюро мер и весов в Севре (Франция).

Большинство приборов для измерения массы основано на использовании принципа эквивалентности инертной и гравитационной массы. С помощью таких приборов, называемых весами, массу тел определяют по их весу. В пружинных весах вес измеряется по степени деформации гибкой пружины. В рычажных — вес определяется путём сравнения веса интересующего тела с весом эталонов (гирь) известной массы.