מסה ומשקל-שאלה בפיזיקה

[magal101]

מסה ומשקל-שאלה בפיזיקה

חומר, נניח לבנת בטון, בנוי ממוליקולות שבנויות מאטומים שבתוך גרעיני האטום יש פרוטונים שהם בעיקר קובעים את משקל הלבנה. ככל שיש יותר אטומים- משמע יותר חומר, כך הלבנה יותר כבדה, משמע נמשכת יותר לקרקע- משמע המסה שלה גדולה יותר ולכן היא נמשכת יותר לקרקע בגלל כוח הכבידה- זה נכון?
ועוד שאלה- האם בחלל תהייה משמעות לאובייקט עם מסה גדולה יותר לעומת אובייקט עם מסה קטנה יותר בהתייחס לכך שאין כוכבים שמשפיעים עליו ומושכים אותו (רוב החלל...).

 

[deathcaster]

תגובה

א. מה שקובע את עיקר המסה של האטום זה לא רק פרוטונים אלא גם נויטרונים.

ב. כן, יותר אטומים (מאותו סוג) = יותר חומר (מאותו סוג)= יותר מסה = יותר כוח כבידה פועל על הלבנה

ג. חלל- באופן עקרוני- בכדי שיהיה כוח כבידה צריכים 2 גופים בעלי מסה, אם האובייקט שאתה מתאר יהיה רחוק מספיק מכל גוף אחר, שום כוח כבידה לא יפעל עליו ולכן גודל המסה שלו לא ממש משנה.

 

[deddy]

זה כן ישנה אם אתה רוצה לשנות את המהירות/כיוון

של הגוף, על מנת להעניק תאוצה לגוף כבד תצטרך להפעיל כוח גדול יותר וזה לא קשור לקיומה של כח כובד כלשהו.

 

[deathcaster]

תגובה

השואל שאל על "משמעות" מבחינת כח כבידה. הנחתי שמדובר בגופים במנוחה.

כמובן שאם הגופים בתנועה או שרוצים לגרום להם לתנועה, יידרש כוח שונה.

 

[מילטון גון]

בהמשך להערת דת'קאסטר

המסה של האטום נקבעת לא רק לפי מספר האטומים אלא גם תלויה במשקל האטומי שלהם, כלומר - מעט אטומים המכילים כל אחד מספר גדול של פרוטונים וניוטרונים בגרעין עשויים להיות בעלי מסה גדולה יותר מהרבה אטומים בעלי משקל אטומי נמוך.

בהיעדר מסות נוספות קיימים הבדלים זניחים בין עצם עם מסה גדולה לכזה עם מסה קטנה במשיכה ההדדית (כלומר עוצמת ההשפעה של כוח המשיכה על הקשר בין החלקים שלו), אולם זו תבוא לידי ביטוי בעצמים גדולים או דחוסים מאד בלבד.

בנוסף לכך אכן קיים אפקט שונה לחלוטין הקשור למסה והוא חוק ההתמדה, הקובע שהיחס בין עוצמת הכוח שהשקעת לעוצמת התאוצה שתקבל פרופורציוני למסה שתקבל, והשאלה מדוע אותו הגודל רלוונטי לשני תחומים מנותקים לכאורה בפיזיקה הוא תעלומה מרתקת, שנפתרה ברמה כזו או אחרת רק באמצעות תורת היחסות הכללית.

 

[sivan120]

למה בעצם?

"מעט אטומים המכילים כל אחד מספר גדול של פרוטונים וניוטרונים בגרעין עשויים להיות בעלי מסה גדולה יותר מהרבה אטומים בעלי משקל אטומי נמוך"- לא פשוט סופרים את מספר הפרוטונים וזהו.....

מה שאני מתכוונת זה לקחת חומר עם אטומים, לספור את מספר הפרוטונים+הנויטרונים שבו ואז להגיד שבחומר X יש מיליון פרוטונים+נויטרונים ובחומר Y יש 2 מיליון פרוטונים+נויטרונים
ולכן חומר Y כבד פי 2 מחומר X (זאת כמובן בהנחה שמשקל פרוטון=למשקל נוירון ושמשקל האלקטרונים הוא זניח).

 

[deathcaster]

לא

כי לכל חומר יש צפיפות (משקל סגולי) שונה ולכן היחס של המסות אינו בהכרח ליניארי

 

[uzi2]

אפשר לספור את מספר הנייטרונים + פרוטונים

ולהכפיל במסה של פרוטון (או נייטרון, שהיא דומה).
עכשיו, השאלה היא באמת כמה חשוב לדייק.
אם רוצים רק סדר גודל של המסה, אז מה שאת מציעה נכון, ונותן בקירוב "לא רע" את המסה של הגוף. לגבי משקל - משקלו בחלל בכל מקרה יהיה בקירוב אפס, כי משקל מוגדר ככוח בניגוד למסה.

אם רוצים קירוב יותר טוב, אז צריך להתייחס להבדל בין מסת הנייטרון למסת הפרוטון, צריך אולי לא להזניח את מסת האלקטרונים, וחייבים לקחת בחשבון גם את אנרגיית הקשר בין החלקיקים, שמפחיתה את המסה של החומר. (כי מה שאנחנו קוראים לו מסה, אז בעצם האנרגיה של החומר כשהוא במנוחה (ביח' של מסה - המעבר מיח' של אנרגיה ליח' של מסה הוא דרך המשוואה המפורסמת E=Mc^2).

 

[sivan120]

אם נדבר על מסה, קודם כל...

משקל פרוטון/נויטרון/אלקטרון, אם אני מבינה נכון, הוא זהה בכל היסודות.
עכשיו אתה אומר שגם הקשר משפיע- זאת אומרת קשר קוולנטי או מימני?
ומה הכוונה אנרגיה- אם יש לי יסוד X נניח ברזל בכמות של 1000 פרוטונים+נויטרונים
וברזל בכמות 2000 פרוטונים+נויטרוניים-האם המשקל של השני יהיה כפול מהראשון
והאם שינוי טמפ' יכול לשנות את המאזנים הללו?

 

[uzi2]

תשובות

אנרגיית הקשר, כאן היא לא אנרגיית הקשר בין האטומים, אלא ביחוד אנרגיית הקשר בין המרכיבים בגרעין של כל אטום. פורמלית גם אנרגיית הקשר בין האטומים, אך השפעתה של זו זניחה.
כנ"ל טמפרטורה - פורמלית כן, מעשית - אולי בטמפרטורות מאוד גבוהות לא (לא חישבתי).
אם יש לך פי 2 יותר נוקליאונים מאותו החומר, גם המסה תהיה פי 2 יותר גדולה.
נוקליאון הוא שם כולל לפרוטון ולנייטרון, כך שאם למשל לאטום אורניום שמשמש לפצצות יש 143נייטרונים, ו- 92 פרוטונים אזי אומרים שיש לו 143+92=235 נוקלאונים.

 

[ranisharoni]

מה המסה של כפית פרוטונים?

 

[שם מקורי 19]

מה יותר כבד - ק"ג פרוטונים או ק"ג נוצות?

 

[ranisharoni]

זה לא אותו דבר...

אני לא זוכר מהי מסת כפית פרוטונים\ניוטרונים אבל זה יותר ממסת כדו"א מה שמבהיר איזה ריווח עצום יש בין החלקיקים - אלקטרונים-גרעין ואטום-אטום.

מה הרדיוס המינימלי של כדור המכיל רק ניורונים במסה כוללת של 1 ק"ג?

 

[שם מקורי 19]

ניוטרונים, לא ניורונים, נכון?

אם נניח שהדחיסות היא כמו של של כוכב ניוטרונים (כ- 4-5X10^17 ק"ג\ממ"ק), אז לכפית (5CC) יש מסה של כ- 2X10^12 ק"ג.

המסה של כדה"א היא כ- 6X10^24 ק"ג - רק 12 סדרי גודל יותר

 

[ranisharoni]

יותר מידי בלגן של ביולוגיה ופיזיקה בראש

בכוכב ניוטרונים אין רווחים בין החלקיקים?

 

[שם מקורי 19]

לא בטוח, אבל נראה לי שהמינימום לפי חוק האיסור

של פאולי.

 

[ranisharoni]

החוק הזה מופר בחור שחור?

כלומר נובע מהחוק שאין שם ניוטרונים?
כמה ליטר זה 12^10 כפיות? משהו בחישוב שלך לא נראה לי...

 

[uzi2]

תגדחר "כפית פרוטונים"

אם בכפית פרוטונים, אתה מדבר על כפית של גז מימן מיונן, אז זה לא הרבה.
אם אתה מדבר למשל על נייטרונים במקום פרוטונים, בליבות של כוכבי נייטרונים, צפיפות המסה מגיעה ל- 10 בתשיעית טון בכל סמ"'ק של ליבה.
ס"דג המרחק בין נוקלאונים בגרעין הוא 10 בחזקת מינוס חמש-עשרה מטר, כך שהצפיפות באופן גס היא (10 בחזקת 45) נוקלאונים במטר מעוקב (10 בחזקת 39 בכל סמ"ק). אפשר להכפיל את זה במסת נוקלאון ממוצעת: 1.67 כפול 10 בחזקת מינוס 27 ק"ג, ולקבל באופן גס: את הצפיפות בליבה של כוכב נייטרונים.

 

[ranisharoni]

תודה - כפית ניוטרונים שוקלת מיליארד טון!

יותר "קל" ממה שחשבתי אבל עדיין נותן פרספקטיבה למהי מסה ולכך שרוב החומר מורכב בעצם מכלום:
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/pulsars.html

This means that a neutron star is so dense that on Earth, one teaspoonful would weigh a billion tons

 

[מילטון גון]

כמו שעוזי כתב - כן

עד כדי אי דיוקים קטנים.

זה כמובן מתאים למה שכתבתי לך, כי ב-1000 אטומי מימן יש 1000 פרוטונים ו-0 נויטרונים (באיזוטופ הרגיל), ואילו ב-10 אטומי אורניום יש 920 פרוטונים ו-1460 ניוטרונים (באיזוטופ הנפוץ), ולכן תהיה להם בסך הכל מסה גדולה יותר מזו של אטומי המימן.