【质量】
物理学中基本概念之一,在牛顿定律中质量的概念是作为物体的惯性的量度而提出的。在牛顿第二定律中,关于“质量”的阐述是:若作用力
不变,那么物体获得的加速度与它的质量成反比。这一质量是物体惯性大小的量度,称之为“惯性质量”。物体 A 和 B 的惯性质量 mA 和 mB 之比,定义为在同一作用力下它们所获得的加速度 CA 和 aB 的反比,即
mA∶mB=aB∶aA
用一选定的标准体为惯性质量的标准,其它物体的惯性质量的大小, 可根据上述关系式,用测量加速度的办法与标准体的惯性质量加以比较来求出。
物体都是引力场的源泉,都能产生引力场,也都受引力场的作用。通过万有引力定律将物体的这一属性表现出来:
F = G m1 m2
r 2
其中 m1 和 m2 代表两个物体各自产生引力场和受引力场作用的本领,也
叫做两物体各自的“引力质量”。r 代表两物体间的距离,F 是作用于两个物体间的万有引力,G 是一个常数,其大小由选择 F、r、m1 和 m2 的单
位而定。由万有引力定律公式知,物体A和B的引力质量m' 和m' 之比,
A B
定义为它们各自与另一物体的万有引力 FA 和 FB 之比,即
m′ ∶m′ =F ∶F
A B A B
所以用测得引力的方法,可把一待测物体的引力质量与一标准体的引力质量加以比较的方法来测量引力质量。这就是用天平来测物体质量的办法。所以说,天平测的是引力质量的大小。
同种物质质量的大小和该物质的多少成正比,有时亦可将质量定义 为:物体所含物质的多少。后来质量的值一般用物体所受外力和由此得到的加速度之比来表示。在同样外力作里下,惯性较大的物体得到的加速度较小,也就是它的质量较大。当物体作高速(即其速度ν接近光在真空中
的速度c)运动时,物体的质量m与其速度ν有关,其关系为m= ,
式中 m0 为物体在静止状态(ν=0)时的质量,称为“静止质量”。根据
这一关系式,质量随速度的增大而增加,但只有ν接近光速 c 时才显著, 通常ν比 c 小得多,m 和 m0 相差很微小,故质量可看做是一个不变的恒量。
由于惯 质量同它的引力质量在数值上相等,故在物理学中,惯性质量和引力质量统称为质量。