Инерционные свойства массы в нерелятивистской (ньютоновской) механике определяются соотношением f=m*a. поэтому можно получить по крайней мере три способа определения массы тела в невесомости. 1.можно аннигилировать (перевести всю массу в энергию) исследуемое тело и измерить выделившуюся энергию -- по соотношению эйнштейна получить ответ. (годится для малых тел -- например, так можно узнать массу электрона) . но такого решения не должен предлагать даже плохой теоретик. при аннигиляции одного килограмма массы выделяется 2·1017 джоулей тепла в виде жесткого гамма излучения 2.с пробного тела измерить силу притяжения, действующую на него со стороны исследуемого объекта и, зная расстояние по соотношению ньютона, найти массу (аналог опыта кавендиша) . это сложный эксперимент, требующий тонкой методики и чувствительного оборудования, но в таком измерении (активной) гравитационной массы порядка килограмма и более с вполне приличной точностью сегодня ничего невозможного нет. просто это серьезный и тонкий опыт, подготовить который вы должны еще до старта вашего корабля. в земных лабораториях закон ньютона проверен с прекрасной точностью для относительно небольших масс в интервале расстояний от одного сантиметра примерно до 10 метров. 3.подействовать на тело с какой -- либо известной силой (например прицепить к телу динамометр) и измерить его ускорение, а по соотношению найти массу тела (годится для тел промежуточного размера) . 4.можно воспользоваться законом сохранения импульса. для этого надо иметь одно тело известной массы, и измерять скорости тел до и после взаимодействия. 5.лучший способ взвешивания тела - измерение/сравнение его инертной массы. и именно такой способ часто используется в измерениях (и не только в невесомости) . из курса , грузик, прикрепленный к пружинке, колеблется с вполне определенной частотой: w = (k/m)1/2, где k - жесткость пружинки, m - масса грузика. таким образом, измеряя частоту колебаний грузика на пружинке, можно с нужной точностью определить его массу. причем совершенно безразлично, есть невесомость, или ее нет. в невесомости удобно держатель для измеряемой массы закрепить между двумя пружинами, натянутыми в противоположном направлении. в реальной жизни такие весы используются для определения влажности и концентрации некоторых газов. в качестве пружинки используется пьезоэлектрический кристалл, частота собственных колебаний которого определяется его жесткостью и массой. на кристалл наносится покрытие, селективно поглощающее влагу (или определенные молекулы газа или жидкости) . концентрация молекул, захваченных покрытием, находится в определенном равновесии с концентрацией их в газе. молекулы, захваченные покрытием, слегка меняют массу кристалла и, соответственно, частоту его собственных колебаний, которая определяется электронной схемой (помните, я сказал, что кристалл .такие "весы" чувствительны и позволяют определять малые концентрации водяного пара или некоторых других газов в воздухе.
Для одноатомного газа внутреннюю энергию U определяют так: U=(3/2)(m/M)RT. Для одного моля U=(3/2)RT, согласно уравнению Менделеева-Клапейрона PV=RT также для одного моля и далее для одного моля количество тепла Q=cpMΔT. Согласно первому закону термодинамики изменение внутренней энергии ΔU=(3/2)RΔT, ΔU= Q - A. Работа А в изобарном процессе А=P(V2 - V0)=PΔV. Закон Гей-Люссака при постоянном давлении: V1/V2=T1/T2, по условию V2/V0=3, T2/T0=3, (T0+ΔT)/T0=3, ΔT=2T0 ΔV=2V0. Q=(3/2)RΔT+PΔV для трехкратного увеличения объема Q=3RT0+2PV0.
поэтому можно получить по крайней мере три способа определения массы тела в невесомости.
1.можно аннигилировать (перевести всю массу в энергию) исследуемое тело и измерить выделившуюся энергию -- по соотношению эйнштейна получить ответ. (годится для малых тел -- например, так можно узнать массу электрона) . но такого решения не должен предлагать даже плохой теоретик. при аннигиляции одного килограмма массы выделяется 2·1017 джоулей тепла в виде жесткого гамма излучения
2.с пробного тела измерить силу притяжения, действующую на него со стороны исследуемого объекта и, зная расстояние по соотношению ньютона, найти массу (аналог опыта кавендиша) . это сложный эксперимент, требующий тонкой методики и чувствительного оборудования, но в таком измерении (активной) гравитационной массы порядка килограмма и более с вполне приличной точностью сегодня ничего невозможного нет. просто это серьезный и тонкий опыт, подготовить который вы должны еще до старта вашего корабля. в земных лабораториях закон ньютона проверен с прекрасной точностью для относительно небольших масс в интервале расстояний от одного сантиметра примерно до 10 метров.
3.подействовать на тело с какой -- либо известной силой (например прицепить к телу динамометр) и измерить его ускорение, а по соотношению найти массу тела (годится для тел промежуточного размера) .
4.можно воспользоваться законом сохранения импульса. для этого надо иметь одно тело известной массы, и измерять скорости тел до и после взаимодействия.
5.лучший способ взвешивания тела - измерение/сравнение его инертной массы. и именно такой способ часто используется в измерениях (и не только в невесомости) .
из курса , грузик, прикрепленный к пружинке, колеблется с вполне определенной частотой: w = (k/m)1/2, где k - жесткость пружинки, m - масса грузика. таким образом, измеряя частоту колебаний грузика на пружинке, можно с нужной точностью определить его массу. причем совершенно безразлично, есть невесомость, или ее нет. в невесомости удобно держатель для измеряемой массы закрепить между двумя пружинами, натянутыми в противоположном направлении.
в реальной жизни такие весы используются для определения влажности и концентрации некоторых газов. в качестве пружинки используется пьезоэлектрический кристалл, частота собственных колебаний которого определяется его жесткостью и массой. на кристалл наносится покрытие, селективно поглощающее влагу (или определенные молекулы газа или жидкости) . концентрация молекул, захваченных покрытием, находится в определенном равновесии с концентрацией их в газе. молекулы, захваченные покрытием, слегка меняют массу кристалла и, соответственно, частоту его собственных колебаний, которая определяется электронной схемой (помните, я сказал, что кристалл .такие "весы" чувствительны и позволяют определять малые концентрации водяного пара или некоторых других газов в воздухе.