Объяснение:
Буду считать то что опыты ( по определению массы ) провожу с не упругим материалом заранее зная его плотность
Поставить тело электронные весы и определитить массу
Для начала можно измерить объём шарика как минимум
1) по формуле
V = ¾πR³
( радиус шарика можно измерить штангенциркулем )
затем зная что масса вычисляется по формуле
m = pV
m = p¾πR³
опредеим массу
2) Положить шарик в мензурку ( имеющую деления шкалы ) с водой и измерить изменения объёма воды
Изменение объема воды будет равняться объему шарика .
Затем подвесить шарик на пружину с заранее известной жесткостью ( и определить максимальное удлинение пружины )
Итак как система неподвижна , тогда
Ox : kx - mg = 0
kx = mg
m = ( kx ) / g
По закону сохранения импульса
К примеру между двумя неупругими шарами ( двигающихся в направление друг друга ) происходит абсолютно неупругое центральное соударение
по закону сохранения импульса можем выразить ( массау одного из шаров мы знаем , и скорости их до соударения были равные ( однако m(1) > m(2) ) ( надо определить массу шара m(2) ) и общую скорость после соударения также знаем )
Оx : m(1)v - m(2)v = ( m(1) + m(2) )v'
m(1)v - m(2)v = m(1)v' + m(2)v'
- m(2)v - m(2)v' = m(1)v' - m(1)v
- m(2)( v + v' ) = m(1)( v' - v ) | * ( -1)
m(2)( v + v' ) = - m(1)( v' - v )
m(2) = ( - m(1)( v' - v ) ) / ( v + v' )
так и вычисляем по этой формуле
m(2) = - m(1) ( v' - v ) / ( v + v' )
поэтому можно получить по крайней мере три 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 очень 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 взвешивания тела - измерение/сравнение его инертной массы. И именно такой очень часто используется в физических измерениях (и не только в невесомости) .
из курса физики, 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 пьезоэлектрический).. . Такие "весы" очень чувствительны и позволяют определять очень малые концентрации водяного пара или некоторых других газов в воздухе. вот