Wiki90: Encyklopedie stylu 90. let na webu
Hmotnost je dnes velmi aktuální téma, protože má přímý dopad na naše životy. V průběhu historie byl Hmotnost předmětem studia, debat a sporů a není divu, protože jeho význam je nepopiratelný. V tomto článku prozkoumáme různé aspekty Hmotnost a analyzujeme jeho zapojení do různých aspektů společnosti. Od jeho vzniku až po projekci do budoucnosti, včetně jeho vlivu na kulturu, politiku a ekonomiku, se ponoříme do hloubkové analýzy, která nám umožní lépe porozumět důležitosti Hmotnost v dnešním světě.
Hmotnost | |
---|---|
Název veličiny a její značka | Hmotnost m |
Hlavní jednotka SI a její značka | kilogram kg |
Rozměrový symbol SI | M |
Dle transformace složek | skalární |
Zařazení jednotky v soustavě SI | základní |
Hmotnost je fyzikální veličina (značka m) užívající základní jednotku kilogram (kg). Je aditivní vlastností hmoty (hmotných těles), která vyjadřuje míru setrvačných účinků či míru gravitačních účinků hmoty. Ekvivalence setrvačných a gravitačních sil je postulována obecnou teorií relativity a je s velkou přesností experimentálně ověřena.
Hmotnost je obdobná charakteristika hmoty jako např. energie, elektrický náboj apod. Podle speciální relativity je hmotnost tělesa přímo úměrná jeho energii (E = mc²). Relativistická hmotnost se zvyšuje s rostoucí rychlostí z pohledu pozorovatele.
Jen v některých (praktických) případech na zemském povrchu je zaměnitelná hmotnost a váha, což je veličina měřená vážením. Vhodnější je termín tíha měřená v newtonech (N). Předmět o hmotnosti 1 kg má např. na Měsíci kvůli nižší gravitaci několikanásobně nižší tíhu (váhu) než na Zemi.
Hmotnost se fyzikálně projevuje dvěma způsoby, podle nich se označuje jako setrvačná resp. gravitační.
Jako setrvačná hmotnost se označuje míra, kterou je silovým působením měněn pohybový stav hmotného tělesa. Základním vztahem pro setrvačnou hmotnost je 2. Newtonův zákon, který lze zjednodušeně zapsat ve tvaru:
Kolikrát větší setrvačnou hmotnost má těleso, tolikrát menší zrychlení mu udělí působící celková síla. Z toho plyne i stejný vztah pro setrvačné síly: Ve zrychleně se pohybujících vztažných soustavách je působící setrvačná síla přímo úměrná setrvačné hmotnosti tělesa.
Jako gravitační hmotnost se označuje míra, kterou na sebe gravitačně působí hmotná tělesa. Základním vztahem pro gravitační hmotnost je Newtonův gravitační zákon, který lze zjednodušeně zapsat (pro tělesa zanedbatelných rozměrů) ve tvaru:
Kolikrát větší gravitační hmotnost má těleso, tolikrát větší silou bude gravitačně působit na jiná hmotná tělesa.
Albert Einstein postuloval v obecné teorií relativity ekvivalenci setrvačných a gravitačních sil (tedy kvalitativní i kvantitativní shodnost jejich projevů). Tato rovnost je s velkou přesností experimentálně ověřena. Lze tedy hovořit o hmotnosti, aniž by bylo nutné rozlišovat, zda se jedná o míru setrvačných či gravitačních účinků.
Ve speciální teorii relativity se používají dva principiálně odlišné koncepty hmotnosti.
Klidovou a relativistickou hmotnost tělesa můžeme vzájemně přepočítávat, pokud známe rychlost tělesa ve zvolené vztažné soustavě.
V tomto vztahu značí relativistickou hmotnost. Při nízkých rychlostech (v klasické fyzice) je jmenovatel zlomku velmi přesně roven 1, takže relativistická a klidová hmotnost jsou zaměnitelné. Při vysokých rychlostech je relativistická hmotnost větší než klidová a když se rychlost tělesa blíží , roste relativistická hmotnost dokonce nade všechny meze, zatímco klidová hmotnost se nemění.