Khối lượng

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Khối lượng là thước đo về lượng (nhiều hay ít) vật chất chứa trong vật thể, có thể tính từ tích phân toàn bộ thể tích của vật:

$m=\int_{}^{} \rho\, dV$

Với ρ là khối lượng riêng.

Đơn vị tiêu chuẩn đo khối lượng ở Việt Nam, tuân theo hệ đo lường quốc tế, là kilôgam. Các quốc gia khác trên thế giới có thể sử dụng đơn vị đo khác. Tham khảo thêm tại trang đơn vị đo khối lượng.

Tính chất

Công thức liên hệ khối lượng và năng lượng của Albert Einstein; E là năng lượng, m là khối lượng và c là tốc độ ánh sáng.

Khối lượng của một vật là một đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ quán tính của vật đó. Vật có khối lượng lớn có sức ì lớn hơn và cần có lực lớn hơn để làm thay đổi chuyển động của nó. Mối liên hệ giữa quán tính với khối lượng được Isaac Newton phát biểu trong định luật 2 Newton. Khối lượng trong chuyển động thẳng đều còn được mở rộng thành khái niệm mô men quán tính trong chuyển động quay.

Khối lượng của một vật cũng đặc trưng cho mức độ vật đó hấp dẫn các vật thể khác, theo định luật vạn vật hấp dẫn Newton. Vật có khối lượng lớn có tạo ra xung quanh trường hấp dẫn lớn.

Khối lượng hiểu theo nghĩa độ lớn của quán tính, khối lượng quán tính, không nhất thiết trùng với khối lượng hiểu theo nghĩa mức độ hấp dẫn vật thể khác, khối lượng hấp dẫn. Tuy nhiên các thí nghiệm chính xác hiện nay cho thấy hai khối lượng này rất gần nhau và một tiên đề của thuyết tương đối rộng của Albert Einstein phát biểu rằng hai khối lượng lượng này là một.

Khối lượng tương đối tính

Trong vật lý cổ điển người ta coi khối lượng của một vật là một đại lượng bất biến, không phụ thuộc vào chuyển động của vật. Tuy nhiên đến vật lý hiện đại người ta lại có cách nhìn khác về khối lượng, khối lượng có thể thay đổi tùy theo hệ quy chiếu. Khối lượng trong vật lý hiện đại bao gồm khối lượng nghỉ, có giá trị trùng với khối lượng cổ điển khi vật thể đứng yên trong hệ quy chiếu đang xét, cộng với khối lượng kèm theo động năng của vật.

Khối lượng toàn phần lúc này, m, còn gọi là khối lượng tương đối tính, liên hệ với khối lượng nghỉ, m₀, qua vận tốc chuyển động, v, theo m = γ m₀ với:

$\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$

v² = v.v

Khối lượng toàn phần có ý nghĩa tương đương năng lượng toàn phần chứa trong vật, qua mối liên hệ được thể hiện qua công thức của Einstein:

E=mc²

Với c là tốc độ ánh sáng.

Khối lượng toàn phần, m, cũng được dùng để định nghĩa xung lượng tương đối tính, p:

p = m v

Ví dụ: hạt photon có khối lượng nghỉ bằng 0, nhưng có khối lượng toàn phần khác không. Nó do vậy cũng có năng lượng tương đối tính và xung lượng tương đối tính.

Định luật bảo toàn

Khối lượng toàn phần của một hệ vật lý kín, xét trong một hệ quy chiếu cố định, là không đổi theo thời gian.

Ví dụ: khi vật chất thường gặp phản vật chất, chúng sẽ bị biến thành các photon. Khối lượng toàn phần của hệ gồm vật chất thường và phản vật chất trước lúc gặp nhau bằng khối lượng toàn phần của các photon. Chú ý trong ví dụ này, khối lượng nghỉ cổ điển không bảo toàn, vì trước khi gặp nhau, vật chất và phản vật chất có khối lượng nghỉ lớn hơn không, còn sau khi gặp nhau, các photon có khối lượng nghỉ bằng 0.

Xem thêm

Liên kết ngoài

Bài giảng về Động lực học tại trường Đại học Cần Thơ

(Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%E1%BB%91i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng)