Фізика. 7 клас. Шут

§ 16. Способи вимірювання мас

Метод зважування. Виконуючи досліди з візками (рис. 85), ми встановили, що в результаті взаємодії візки набувають однакової швидкості, оскільки їх маси є однаковими. Закріпимо ці однакові за масою візки на кінцях коромисла важільних терезів (рис. 91): терези перебуватимуть у рівновазі. З цього можна зробити зворотній висновок: якщо маси тіл, покладених на шальки терезів, однакові, то терези перебувають у рівновазі.

На цьому важливому висновку ґрунтується метод визначення маси тіл, який називають методом зважування. На практиці масу невідомого тіла визначають, порівнюючи її з масою еталона — тіла з відомою масою. Прикладом цього є зважування на важільних терезах (рис. 92, а) за допомогою гир (важків), маси яких відомі (рис. 92,6). Під час зважування виходять з того, що тіла з однаковими масами діють на терези однаково. А отже, маса невідомого тіла дорівнює масі гир, зрівноважених з ним. Є й інші способи вимірювання маси тіл, про які ви дізнаєтеся при подальшому вивченні фізики.

Рис. 91. Зрівноваження терезів однаковими за масою візками

Рис. 92. Обладнання для вимірювання маси методом зважування: а) важільні терези; б) набір гир

2. Принципи дії терезів, їх види та призначення. За принципом дії терези є різні, зокрема: важільні, у яких вимірювання маси здійснюється методом порівняння цієї маси з еталонними гирями; пружинні, у яких маса вимірюється за розтягом пружини. Способи і правила зважування на різних терезах відрізняються.

Терези бувають різних видів: аптекарські (рис. 93, а), лабораторні (рис. 93, б), вагонні (рис. 94, в), електронні (рис. 94, б), аналітичні (рис. 94, а) та інші. Кожний із видів терезів призначений для зважування різних тіл: як дуже великих мас, так і дуже маленьких. Так, наприклад, за допомогою вагонних ваг (рис. 94, в ) можна визначити масу вагона чи вантажівки до 150 т. Маси тіл, які мають дуже маленькі розміри, визначають за допомогою аналітичних ваг (рис. 94, а).

Проте визначити масу за допомогою терезів можна не завжди. Зокрема, не можна зважити дуже малі і дуже великі тіла, тому що не існує відповідних терезів. У таких випадках маси тіл можна визначити лише шляхом порівняння зміни їх швидкостей при взаємодіях.

Рис. 93. Важильні терези

Рис. 94. Пружинні терези

Подумайте і дайте відповідь

• 1. Що покладено в основу вимірювання мас методом зважування?
• 2. Як відрізняються терези за принципом дії?
• 3. Які види терезів ви знаєте? Яке призначення кожного з цих видів терезів?
• 4. Наведіть приклади вимірювання мас різних тіл за допомогою терезів.
• 5. Чи завжди можна визначити масу тіла за допомогою терезів? Якщо ні, то як поступають у такому випадку?

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 16.

• 1. Поясніть, на якому важливому висновку ґрунтується метод визначення маси тіл.
• 2. Вам вже відомо, що за принципом дії є два типи терезів. Обґрунтуйте, в чому полягає відмінність у вимірюванні маси різними типами терезів.
• 3. Ви купили у супермаркеті 1 кг хліба, 5 кг картоплі, 1 кг 500 г рису, 150 г сиру, 250 г сметани, 400 г масла і 2 кг 300 г м’яса. Які гирі вам треба взяти, щоб перевірити загальну масу своєї покупки на важільних терезах?
• 4. Тіло зрівноважене набором гир 100 г + 20 г + 10 г + 1 г. Чому дорівнює маса тіла? Якою є похибка вимірювання маси цим набором гир?
• 5. Маса тіла при зважуванні становила близько 25 г. Похибка зважування на даних терезах 2 %. З якою точністю слід провести вимірювання? Чи є сенс у цьому випадку користуватись гирками в 100 мг? 50 мг?
• 6. На одну шальку терезів помістили тіло, а на іншу — такий набір гир: 3 кг, 500 г, 200 г, 100 г, 50 г, 20 г, 20 г, 10 г. Після цього шальки терезів зрівноважилися. Яка маса тіла у кілограмах?
• 7. Одиниця маси, як і одиниця довжини, спочатку встановлювалась за природними еталонами. Найчастіше таким еталоном була маса зернини. Так, наприклад, масу дорогоцінних каменів досі визначають у каратах (0,2 г) — це маса насінини одного із видів бобів. Виразіть масу алмаза у каратах, якщо вона дорівнює 1000 мг.
• 8. У Київській Русі одиницею маси була гривна (409,5 г). Для визначення більших мас застосовувався пуд (16,38 кг), а менших — золотник (4,3 г). Виразіть масу тіла у золотниках, гривнах та пудах, якщо вона дорівнює 50 кг.