Khối lượng

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Cơ học cổ điển

Định luật 2 của Newton
Lịch sử
Ký hiệu thường gặp m, M
Đơn vị SI kilogram
Đơn vị khác pound
Theo các đơn vị cơ bản trong SI kg
Thứ nguyên M
Bảo toàn?

Khối lượng đồng thời là một tính chất vật lí của một khối vật chất và thước đo quán tính của vật đối với gia tốc khi bị một hợp lực tác dụng vào.[1] Nó đồng cũng quyết định lực hút trọng lực của vật này lên vật khác. Đơn vị đo lường chuẩn SI của khối lượng là Kilôgam(kg).

Trong vật lí, khối lượng khác trọng lượng, mặc dù khối lượng thường được đo bằng cân lò xo hơn là cân thăng bằng đòn bẩy so với một vật mẫu. Một vật sẽ nhẹ hơn khi ở trên mặt trăng so với Trái Đất, tuy vậy nó vẫn sẽ có cùng một lượng vật chất. Điều này là do trọng lượng là một lực, còn khối lượng là một tính chất (cùng với trọng lực) quyết định độ lớn của lực này.

Trong Cơ học cổ điển, khái niệm khối lượng có thể hiểu là số vật chất có trong một vật. Mặc dù vậy, trong trường hợp vật di chuyển rất nhanh, Thuyết tương đối hẹp phát biểu rằng động năng sẽ trở thành một phần lớn khối lượng. Do đó, tất cả các vật ở trạng thái nghỉ sẽ có cùng một mức năng lượng, và tất cả các trạng thái năng lượng cản trở gia tốc và các lực hấp dẫn. Trong vật lí hiện đại, vật chất không phải là một khái niệm cơ bản vì định nghĩa của nó khá là khó nắm bắt.

Có một số hiện tượng khác biệt có thể được sử dụng để đo khối lượng. Mặc dù một số nhà lý thuyết đã suy đoán rằng một số hiện tượng có thể là độc lập với nhau, [2] Các bài kiểm tra hiện tại không tìm thấy sự khác nhau trong kết quả mặc dù được đo như thế nào:

  • Khối lượng quán tính đo khả năng chống đối của vật đối với một lực tạo gia tốc (đại diện bởi mối quan hệ F = ma ).
  • Khối trọng lực chủ động đo trọng lực do vật tác dụng.
  • Khối trọng lực bị động đo trọng lực tác dụng lên vật trong một trường hấp dẫn đã biết.

Khối lượng của một vật qui định gia tốc của một vật nếu vật đó bị tác động bởi ngoại lực. Quán tính và khối lượng quán tính miêu tả cùng một tính chất vật lí cả về hai mặt định tính và định lượng. Theo như các định luật về chuyển động của Newton, nếu một vật có khối lượngm và bị tác động bởi lực F, gia tốc của nó được tính bằng công thức F/m. Khối lượng cũng quyết định tính chất hút vật và bị hấp dẫn bởi một trường hấp dẫn. Nếu vật một có khối lượng mA được đặt cách vật khối lượng 2 mB một khoảng r (tính từ tâm của mỗi vật), chúng sẽ hấp dẫn nhau tạo ra lực hấp dẫn với công thức Fg = GmAmB/r2, trong đó G = &-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1000000.0000006.67×1011 N kg−2 m2hằng số hấp dẫn.

Tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Công thức liên hệ khối lượng và năng lượng của Albert Einstein; E là năng lượng, m là khối lượng và ctốc độ ánh sáng.

Khối lượng của một vật là một đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ quán tính của vật đó. Vật có khối lượng lớn có sức ì lớn hơn và cần có lực lớn hơn để làm thay đổi chuyển động của nó. Mối liên hệ giữa quán tính với khối lượng được Isaac Newton phát biểu trong định luật 2 Newton. Khối lượng trong chuyển động thẳng đều còn được mở rộng thành khái niệm mô men quán tính trong chuyển động quay.

Khối lượng của một vật cũng đặc trưng cho mức độ vật đó hấp dẫn các vật thể khác, theo định luật vạn vật hấp dẫn Newton. Vật có khối lượng lớn có tạo ra xung quanh trường hấp dẫn lớn.

Khối lượng hiểu theo nghĩa độ lớn của quán tính, khối lượng quán tính, không nhất thiết trùng với khối lượng hiểu theo nghĩa mức độ hấp dẫn vật thể khác, khối lượng hấp dẫn. Tuy nhiên các thí nghiệm chính xác hiện nay cho thấy hai khối lượng này rất gần nhau và một tiên đề của thuyết tương đối rộng của Albert Einstein phát biểu rằng hai khối lượng lượng này là một.

Khối lượng tương đối tính[sửa | sửa mã nguồn]

Trong vật lý cổ điển người ta coi khối lượng của một vật là một đại lượng bất biến, không phụ thuộc vào chuyển động của vật. Tuy nhiên đến vật lý hiện đại người ta lại có cách nhìn khác về khối lượng, khối lượng có thể thay đổi tùy theo hệ quy chiếu. Khối lượng trong vật lý hiện đại bao gồm khối lượng nghỉ, có giá trị trùng với khối lượng cổ điển khi vật thể đứng yên trong hệ quy chiếu đang xét, cộng với khối lượng kèm theo động năng của vật.

Khối lượng toàn phần lúc này, , còn gọi là khối lượng tương đối tính, liên hệ với khối lượng nghỉ, , và vận tốc chuyển động, , theo công thức:

với:

Khối lượng toàn phần có ý nghĩa tương đương năng lượng toàn phần chứa trong vật, qua mối liên hệ được thể hiện qua công thức của Einstein:

Với tốc độ ánh sáng. Khối lượng toàn phần, , cũng được dùng để định nghĩa động lượng tương đối tính, :

Ví dụ: hạt photon có khối lượng nghỉ bằng 0, nhưng có khối lượng toàn phần khác không. Nó do vậy cũng có năng lượng tương đối tínhđộng lượng tương đối tính.

Nhưng theo quan niệm mới (xuất hiện trong vòng 20 năm trở lại đây) thì chỉ có một khối lượng gắn bó với hạt, khối lượng này là một cái gì đó giống như khối lượng của cơ học Newton. Vì chỉ có 1 khối lượng nên không cần thiết phải dùng thuật ngữ khối lượng nghỉ hay kí hiệu là .

Mặt khác, hệ thức củng cố thêm cho quan niệm khối lượng là 1 bất biến trong khi thì phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Không có khối lượng tương đối tính mà chỉ có năng lượng tương đối tính và động lượng tương đối tính được viết là .

Định luật bảo toàn khối lượng[sửa | sửa mã nguồn]

Khối lượng toàn phần của một hệ vật lý kín, xét trong một hệ quy chiếu cố định, là không đổi theo thời gian.

Ví dụ: khi vật chất thường gặp phản vật chất, chúng sẽ bị biến thành các photon. Khối lượng toàn phần của hệ gồm vật chất thường và phản vật chất trước lúc gặp nhau bằng khối lượng toàn phần của các photon. Chú ý trong ví dụ này, khối lượng nghỉ cổ điển không bảo toàn, vì trước khi gặp nhau, vật chất và phản vật chất có khối lượng nghỉ lớn hơn không, còn sau khi gặp nhau, các photon có khối lượng nghỉ bằng 0.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ http://dictionary.reference.com/browse/mass
  2. ^ “New Quantum Theory Separates Gravitational and Inertial Mass”. MIT Technology Review. 14 tháng 6 năm 2010. Truy cập ngày 3 tháng 12 năm 2013. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]