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惯性质量与引力质量

(2015-11-06 11:42:15)
标签:

杂谈

分类: 物理教研

质量指的是物质的量,然而,这样的世俗理解并不严谨,其测量也没有可操作性。在物理上,物质的量是可以通过两种方式来判断的,并且这两种方式都存在于人们对物理知识早期的认识中。一是通过牛顿第二定律判断,二是通过万有引力判断。人们知道物质的量在上面这两个规律中起作用,但是却无法严格判断其物理意义是否一致。牛顿第二定律中,F=ma,力和加速度都是人们可以知道的量,与这个规律联系的质量称为惯性质量(具体理解见文章最后说明一);万有引力中,F=Gm1m2/r2,与这个规律对应的质量称为引力质量。因为万有引力的方程中涉及到两个物体,施加引力和被施加引力的质量有时也称作主动引力质量和被动引力质量。考虑到作用力与反作用力大小相等,引入第三个物体,我们可以证明主动引力质量和被动引力质量等价(具体理解见文章最后说明二),可以统一简称为引力质量。

关于引力质量的感知,对于人类是自然的,因为我们生活在地球上,地球与表面物体的相互作用体现在人人可以感知的重力上。从说不清楚的过去到现在,生活中最直观的测量质量的方法就是重力。当一个人说自己多重时,除了专业运动员,大部分人并不在意地球对自己的作用力,他们在意的是自己的质量增加,俗称胖了。惯性质量的感知可能很早,但是伽利略的比萨斜塔自由落体实验可能是第一个认真去考虑惯性质量的实验。这个实验中,地球的引力与引力质量成正比,运动的加速度与惯性质量成正比,从而可以推出惯性质量和引力质量之比为一个常数。从方便的角度,这个常数被定义为1(具体理解见文章最后说明三),因此惯性质量和引力质量被统一称为质量。

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