Wie wird die Masse in der Dynamik bestimmt?

Masse ist eines der wichtigsten und kompliziertesten Konzepte in der Dynamik. Ich habe viele Bücher ausprobiert, aber ich habe immer noch keine gute Vorstellung davon, wie die Masse eines Objekts relativ zu einem anderen bestimmt wird.

In The Science of Mechanics von Mach sagt er, dass zwei von allen anderen isolierte Körper die gleiche Masse haben, wenn sie einander gleiche und entgegengesetzte Beschleunigungen verleihen. Ich denke, dies setzt das dritte Gesetz voraus.

Auch ist es nicht so einfach, ihre Beschleunigungen zu messen.

Haben wir eine bessere und nützlichere Definition von Masse?

Machs Antwort ist so gut, wie Sie es in der klassischen Mechanik (in der Sie im Allgemeinen davon ausgehen, dass Newtons Gesetze gelten) bekommen werden. Die Frage, ob diese „träge Masse“ in der Allgemeinen Relativitätstheorie für alle Arten von Materie mit der „schweren Masse“ identisch ist, ist ein offenes Thema mit reichhaltiger Literatur.
@rob Aber können wir die momentanen Beschleunigungen messen, wenn sie sich mit der Zeit ändern, um Masse zuzuweisen.
Die Messung der Masse ist Teil des zweiten Newtonschen Gesetzes, und ja, in der Physik misst man immer alles relativ zu etwas anderem, es sei denn, es handelt sich um eine zählbare Sache, in diesem Fall zählt man.
Kann machs operationelle Definition verwendet werden, um Massen zuzuordnen, oder wenn es zu schwierig ist?
@John Forkosh Ich denke, in einem solchen Universum müssten wir einen dritten Punkt als Referenz nehmen, damit wir 2 Diatanzen haben, und wir können auch keine Partikel als Referenz nehmen, da sie ein nicht trägheitsbezogener Rahmen wären, sodass wir dann keine Bewegungsgesetze verwenden könnten.
@JohnForkosh: Wie würden Sie die Masse eines einzelnen Atoms oder Moleküls kennen? Selbst wenn Sie könnten, würde es die Dinge nicht vereinfachen, sondern erheblich verkomplizieren, weil Sie einen numerischen Ausdruck des Äquivalenzprinzips verlieren würden. Jetzt bräuchte man für jede chemische Verbindung im Universum eine Massenrenormalisierungstabelle.
@JohnForkosh: Newtons Genie (oder Glück) war, dass er diese offensichtlichen, aber falschen Definitionen vollständig umgangen hat. Man muss sich fragen, ob er erkannt hat, wie wichtig es war, Masse durch ihre dynamischen Eigenschaften und nicht als Materieeigenschaft zu definieren. Wie dem auch sei, ich denke, dass es im Physikunterricht eine der größten Hürden für den Schüler ist, diese offensichtlichen Ideen zu überwinden und zu einer dynamischen Sicht des Universums überzugehen. Dass das nicht einfach ist, das können wir uns wohl alle anschließen.

Antworten (2)

Ich nehme an, Sie meinen wirklich die Theorie der Mechanik, wenn Sie nach Dynamik fragen.

Lassen Sie uns die Bedingungen klären.

Die Mechanik ist der Zweig der Physik, in dem die grundlegenden physikalischen Einheiten entwickelt werden. Die logische Abfolge geht von der Bewegungsbeschreibung über die Bewegungsursachen (Kräfte und Momente) bis hin zur Wirkung von Kräften und Momenten. Die grundlegenden mechanischen Einheiten sind die von

MASSE LÄNGE und ZEIT

Alle mechanischen Größen können durch diese drei Größen ausgedrückt werden.

Physik ist eine Disziplin, in der experimentelle Beobachtungen in Zahlen, den Daten, aufgezeichnet werden, und diese Zahlen mit mathematischen Theorien versehen werden, die die Daten beschreiben und Vorhersagefähigkeit für neue Einstellungen und Beobachtungen haben.

Die Verbindung zwischen Daten und Theorie erfolgt in diesem Fall durch die Gesetze der Mechanik und durch die Definition der Einheiten, in denen die Zahlen aufgezeichnet werden.

Die Masse ist eine intrinsische Eigenschaft der beobachteten Objekte. Eingegeben in die Gleichungen ist sein Wert entscheidend für die Abbildung der Mathematik auf Beobachtungen.

Um die Masse eines Objekts zu erhalten, muss man die Mathematik und die Gesetze verwenden, die die Beobachtungen regeln. Es ist die Bestätigung der Theorie der Mechanik durch unermessliche Experimente und Beobachtungen, die dies diktiert.

Das Gewicht eines Objekts ist die Schwerkraft auf das Objekt und kann als Masse mal Erdbeschleunigung w = mg definiert werden.

Daher kann Ihnen eine einfache Waage sagen, dass das Gewicht zweier Objekte gleich ist: Man kann dann aus der Formel ersehen, dass die Massen gleich sind, da die Erdbeschleunigung auf den beiden Teilen der Waage gleich ist. Dies gibt nicht den Wert der Masse an. Nur die Gleichheit mit einer anderen Masse.

Die Masse eines Objekts kann seit der Antike mithilfe des archimedischen Prinzips ermittelt werden. .

Man sollte sich klar machen, dass das Gewicht und die Masse zwei verschiedene Größen sind, das Gewicht kann aus der Masse abgeleitet werden und sich je nach Gravitationsfeld ändern (w=mg) , während die Masse konstruktionsbedingt invariant ist die Theorie.

Gewicht auf dem Mond

Die schwere Masse kann als solche bestimmt werden, aber was ist mit der trägen Masse?
Man kann in die Elektrodynamik expandieren. Das e / m-Experiment gibt die träge Masse des Elektrons an, sobald e aus anderen experimentellen Daten bekannt ist. (wieder das Problem der Einheiten) en.wikipedia.org/wiki/Mass-to-charge_ratio . Imo nimmt man an, dass Gravitationsmasse und Trägheitsmasse gleich sind, bis sich experimentelle Beweise ergeben, dass es einen Unterschied gibt (dasselbe wie die Annahme einer Masse für ein Objekt)
Jetzt haben Sie die Kinder geschaffen, die diesen Fehler Masse für Gewicht für den Rest ihres Lebens lesen werden. WARUM???? Jeder halbwegs kompetente Physiklehrer der Welt versucht, ihn von dieser Unwahrheit abzubringen, und Sie reden hier darüber? Ernsthaft? Sogar das OP war in seinem Denken viel weiter als das Gewichtsexperiment. Darf ich Sie bitte, bitte, bitten, das umzuschreiben? Bitte?
@CuriousOne nit picking, aber ich habe es erweitert
Nicht pingelig, sondern nur an die Notlage des Physiklehrers erinnern. Kinder haben eine unheimliche Tendenz, einfache, falsche Erklärungen richtigen, komplizierten vorzuziehen. Mein eigener Physiklehrer war felsenfest davon überzeugt, dass das Schlimmste, was man tun könne, darin bestünde, Kräfte mit einem Kraftmessgerät zu lehren, da Kinder unweigerlich glauben würden, dass die Definition von Kraft eher durch die Dehnung einer Feder als durch die Beschleunigung einer Masse gegeben sei. Gleiches gilt für den begrifflichen Unterschied zwischen Masse und Gewicht. Wenn Sie mir nicht glauben... fragen Sie einen berufstätigen Physiklehrer.

Masse ist eines der wichtigsten und kompliziertesten Konzepte in der Dynamik.

Es ist nicht kompliziert. Es gibt einige Unklarheiten, da es Trägheitsmasse und aktive Gravitationsmasse und relativistische Masse und mehr gibt. Aber heutzutage, wenn wir Masse ohne Einschränkung sagen, meinen wir Ruhemasse. Und das ist nicht kompliziert.

Ich habe viele Bücher ausprobiert, aber ich habe immer noch keine gute Vorstellung davon, wie die Masse eines Objekts relativ zu einem anderen bestimmt wird.

Die Masse eines Körpers ist sein Widerstand gegen Bewegungsänderungen. Das ist alles. Wenn wir die Reibung ignorieren, können Sie ein Dreirad leicht genug schieben. Ein Auto ist schwieriger, weil es eine größere Masse hat. Es weist einen größeren Widerstand gegen Bewegungsänderungen auf.

In The Science of Mechanics von Mach sagt er, dass zwei von allen anderen isolierte Körper die gleiche Masse haben, wenn sie einander gleiche und entgegengesetzte Beschleunigungen verleihen. Ich denke, dies setzt das dritte Gesetz voraus. Auch ist es nicht so einfach, ihre Beschleunigungen zu messen.

Das spricht von aktiver Gravitationsmasse, die eigentlich ein Maß für Energie ist. Ein masseloses Photon hat eine aktive Gravitationsmasse ungleich Null. Und es ist eine Welle, kein Körper. Ein Elektron ist jedoch ein Körper, und es ist einfach, seine Beschleunigung als Reaktion auf eine bekannte Kraft zu messen. So wurde die Elektronenmasse gemessen.

Haben wir eine bessere und nützlichere Definition von Masse?

Siehe oben und werfen Sie einen Blick auf Einsteins E=mc²-Papier , in dem er „Körper“ und „Elektron“ auf derselben Zeile sagte. Er sagte : „Die Masse eines Körpers ist ein Maß für seinen Energiegehalt“ . Wenn Sie ein masseloses Photon in einem Spiegelkasten einfangen, erhöht es die Masse dieses Systems. Siehe Light is Heavy von van der Mark und (nicht Nobel) 't Hooft. Du kennst dich aus mit Paarbildung und Elektronenbeugung und Elektronenspin und der Wellennatur von Materie. Das Elektron ist wie das Photon in der Box, minus der Box. Wie in einer Kiste seiner Herstellung. Und die Elektron-Positron-Vernichtung ist wie das Öffnen einer Kiste mit einer anderen, woraufhin jeder ein strahlender Körper ist, der an Masse verliert. All das .

Stellen Sie sich den Photonenimpuls als Widerstand gegen die Bewegungsänderung einer Welle vor, die sich auf einem linearen Weg ausbreitet, stellen Sie sich die Elektronenmasse als Widerstand gegen die Bewegungsänderung einer Welle auf einem geschlossenen Weg vor, und stellen Sie sich dann vor, dass Ihr Auto aus besteht Elektronen und ähnliche Dinge, weil wir auch Protonen und Neutronen beugen können. Es ist keine Raketenwissenschaft. Es ist einfach.