Номер 3, страница 64 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Движение и взаимодействие тел. Параграф 17. Взаимодействие тел. Масса. Темы докладов - номер 3, страница 64.

Условие.

Решение.

3. Может ли изменяться масса?

Да, масса может изменяться. Ответ на этот вопрос зависит от того, в рамках какой физической теории мы его рассматриваем: классической механики или теории относительности.

В классической (ньютоновской) механике масса тела считается его фундаментальной, неизменной характеристикой. Она является мерой инертности тела и количества вещества в нем. В этом контексте масса замкнутой системы сохраняется. Масса отдельного объекта может измениться только в том случае, если от него отделить какую-то часть или, наоборот, что-то к нему присоединить (например, масса ракеты уменьшается по мере сгорания топлива).

В современной физике (согласно теории относительности Эйнштейна) понятие массы более сложное, и она может изменяться в следующих случаях:

1. Эквивалентность массы и энергии. Согласно знаменитой формуле Эйнштейна $E=mc^2$, масса ($\text{m}$) и энергия ($\text{E}$) взаимосвязаны (где $\text{c}$ — скорость света в вакууме). Это означает, что любое изменение полной энергии системы приводит к изменению ее массы.
Например:
• При нагревании тела его внутренняя энергия увеличивается, что приводит к незначительному увеличению его массы. Так, при нагревании 1 литра воды от 0°C до 100°C ее масса увеличится примерно на $4.6 \times 10^{-12}$ кг. Это изменение чрезвычайно мало, но оно существует.
• В ядерных реакциях (синтез и деление) изменение массы становится заметным. Масса ядра атома всегда меньше, чем сумма масс составляющих его протонов и нейтронов. Эта разница, называемая дефектом масс, соответствует энергии связи, которая удерживает ядро целостным. При делении тяжелых ядер или синтезе легких ядер выделяется огромное количество энергии именно за счет превращения части массы в энергию.
• При аннигиляции частицы и античастицы (например, электрона и позитрона) их массы полностью превращаются в энергию в виде фотонов.

2. Зависимость от скорости. В специальной теории относительности также вводилось понятие «релятивистской массы», которая зависит от скорости движения тела $\text{v}$ относительно наблюдателя:
$m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$
Здесь $m_0$ — это «масса покоя», то есть масса тела в системе отсчета, где оно неподвижно. Согласно этой концепции, с увеличением скорости масса тела растет и стремится к бесконечности, когда скорость приближается к скорости света. Однако в современной физике чаще используется понятие инвариантной массы (массы покоя), которая не зависит от скорости, а рост инертности тела описывается через релятивистские формулы для энергии и импульса. Тем не менее, концептуально, инертные свойства тела, которые мы связываем с массой, изменяются со скоростью.

Таким образом, в рамках современной физической картины мира масса не является абсолютно постоянной величиной. Она может изменяться при изменении энергии системы.

Ответ: Да, масса может изменяться. В классической физике это происходит при изменении количества вещества в теле. В релятивистской физике масса изменяется при изменении полной энергии системы (согласно формуле $E=mc^2$), а также инертные свойства тела (связанные с так называемой релятивистской массой) увеличиваются с ростом его скорости.