Puede la masa se mide directamente sin medir su peso?

Question

De Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Mass

Masa inercial medidas de un objeto resistencia a ser acelerado por una fuerza (representada por la relación F=ma).

Activo gravitacional medidas de masa la fuerza gravitatoria ejercida por un objeto.

Pasivo gravitacional de la masa mide la fuerza de la gravedad experimentada por un objeto en un conocido campo gravitacional.

Masa-Energía mide el total la cantidad de energía contenida en un cuerpo, mediante la fórmula E=mc2

Para todas las mediciones de masa, en realidad estamos midiendo su fuerza y dividiéndolo por la aceleración de la gravedad, $g$. Los dispositivos actuales para la medición de la masa (balanza de equilibrio de masas, etc) todas las obras mediante la medición de la fuerza en lugar de la masa (ya que g es que se supone constante, $F{\alpha}m$).

Como para la Masa-Energía de las mediciones, es difícil medir la cantidad total de energía que se compone de muchos factores (que es la razón por la ${\Delta}E$ nos dice más de la energía total $E$.)

Incluso para la medición de la masa de los objetos celestes (como la luna), la ley de Newton de la gravitación se utiliza, que también mide la fuerza y la aplicación de la ecuación para obtener su masa.

Hay métodos o dispositivos que miden directamente la masa, sin medir la fuerza y la manipulación para obtener la masa?

Answer 1

Su posición de que la medición de la masa se realiza mediante la medición de la fuerza gravitacional no es del todo correcta. Un balance de las medidas de la masa de un objeto por la comparación de la fuerza de gravedad sobre la masa en cuestión a la fuerza de gravedad ejercida sobre una masa de referencia. En algunos casos también hay un factor basado en la geometría de la escala. La medición se basa en el conjunto de referencia de masas empleadas. No es necesario conocer el valor de los locales $g$; la escala daría exactamente el mismo resultado en cualquier lugar en la tierra, en la luna o en Marte, sin necesidad de saber dónde está. La única suposición es que el $g$ es constante a lo largo de las dimensiones de la escala.

si usted realmente necesita para medir la masa inercial, simplemente poner una bandeja sobre una superficie sin fricción. Montaje de los resortes en cada lado de la bandeja, de modo que la pelota rebota de ida y vuelta horizontalmente. Poner la masa se mide en la bandeja, y medir la frecuencia de vibración. Ver este video, https://www.youtube.com/watch?v=8rt3udip7l4 para una similar ejemplo del mundo real...

Answer 2

No estoy seguro de si estas ideas teóricas que se está incluida en lo que usted tiene en mente. Ellos sólo son buenos (y el primero , que yo sepa, sólo en teoría) de las partículas fundamentales y no para la medición de masas de las cosas cotidianas, pero aquí va. La segunda inferencia a partir de acoplamiento cruzado co-eficiente entre otra manera dispersionless, masa estados - es en realidad el método que utilizamos para mostrar que los neutrinos tienen masa, pero hasta ahora no hemos refinado es suficiente para medir con precisión la masa. Aún así, una inferencia que el resto de la masa es distinto de cero es todavía muy importante y cuenta algo de la OMI. Por otra parte, podemos perfeccionar este método para obtener números en el futuro.

Método 1: Partícula Fundamental De La Dispersión De Las Relaciones

Este método es deducir la masa de una partícula fundamental de los medidos experimentalmente la dispersión de las relaciones.

Un posible cuarto calidad para agregar a la lista es que las medidas de masa lo que yo llamo una partícula fundamental de la "estancia-puttability". Esto es en realidad la generalización $E^2 = p^2 c^2 + m_0^2 c^4$ de la masa-energía de equivalencia se citan en el disfraz. (la ecuación es simplemente el pseudo-norma del impulso del 4-vector reescrito).

Mirar esta idea, pensemos en el de Klein-Gordon ecuación para un solitario, la primera cuantifica de partículas, que cada spinor componente de algo el cumplimiento de la ecuación de Dirac debe cumplir:

$$\left(-\hbar^2 \partial_t^2 + \hbar^2\,c^2 \nabla^2 - m_0^2\,c^4\right)\psi = 0\tag{1}$$

Espero que usted puede recoger $E^2 - p^2 c^2 - m_0^2 c^4=0$ de la insólita forma en que lo he escrito la ecuación: recall $i\hbar\partial_t$ es simplemente el lado izquierdo de la general de la ecuación de Schödinger, de modo que, por la ecuación de Schödinger, $\hat{H}$ y por lo tanto equivalente a la energía observable; también se $-i\hbar\nabla$ es el impulso observable. Las ecuaciones de Maxwell también puede ser pensado como una especie de ecuación de Dirac sin masa, de modo que los componentes de los potenciales cuatro-vector también cumplir con (1) y podemos pensar que el fotón como se incluye en esta discusión.

Para la energía pura autoestados, $i\hbar\partial_t = \hbar \omega$ y si nos transformada de Fourier (1) en el impulso de espacio, podemos obtener a partir de (1) la relación de dispersión de la partícula fundamental:

$$\omega^2 = k^2\,c^2 +\frac{m_0^2\,c^4}{\hbar^2}\tag{2}$$

de modo que la velocidad de grupo es:

$$v_g = \frac{\mathrm{d}\,\omega}{\mathrm{d}\,k} = \frac{c}{\sqrt{1+\frac{m_0^2\,c^2}{\hbar^2\,k^2}}}\tag{3}$$

Partículas sin masa siempre debe ser observado que viaja a la velocidad de la $c$, como se muestra en (3). Ellos siempre están dispersionless. Sin embargo, si $m_0$ es distinto de cero en (3) se puede reducir la velocidad de un objeto hacia abajo, o "hacer que la estancia de poner" haciendo el impulso $\hbar\,k$ muy pequeño. Ahora se puede ver a partir de (3) lo que quiero decir con medidas de masa de una partícula de la "estancia puttability".

Así que ahora usted puede, en teoría de la medida $k$ de la materia experimentos de difracción, o seleccione un estrecho $k$ a partir de un flujo de partículas cuya masa está tratando de medir el uso de una rejilla de Bragg (para los electrones o neutrones, leer casi perfecto materia de cristal). A continuación, puede presumiblemente medir sus velocidades, dentro de los límites del principio de incertidumbre de Heisenberg, mediante el uso de una cuestión versión de algo así como un Fizeau-aparato de Foucault: es decir, una secuencia de chopper ruedas con desplazamientos angulares entre sus rendijas, de modo que sólo las partículas de una cierta velocidad, proporcional a la chopper de la rueda de la velocidad angular, puede hacerlo a través de la chopper ruedas. A continuación, se varía el chopper de velocidad para observar que las velocidades de detectar las partículas, y esto va a dejar de trabajar la $v_g$. Sabiendo $v_g$ $k$ ahora vamos a trabajar la $m_0$ a partir de (3).

Método 2: Acoplamiento Cruzado Co-eficiente de Medición

Esto, según lo que puedo entender, es en realidad el método que utilizamos para saber que los neutrinos tienen masa. Hasta el momento no es muy precisa: sólo podemos inferir distinto de cero a la misa, pero no hemos refinado el método suficiente para decir lo que la misa es. Sin embargo, podemos hacerlo en el futuro. El punto de inicio de esta discusión es la ecuación de Dirac para el electrón escrito de una manera particular: podemos escribir las ecuaciones para el llamado Weyl spinors, que son un tipo de polarización circular para el electrón:

$$\begin{array}{lcl}\partial\!\!\!/ \psi_L &=& -m\,\psi_R\\\partial\!\!\!/ \psi_R &=& +m\,\psi_L\end{array}\tag{4}$$

Las ecuaciones de Maxwell escrito en la misma forma son:

$$\begin{array}{lcl}\partial\!\!\!/ \psi_L &=& 0\\\partial\!\!\!/ \psi_R &=& 0\end{array}\tag{5}$$

Es decir, en la comparación de (4) y (5), el electrón puede ser considerado como lo contrario de dos masa, de dispersionless partículas, mutuamente atados entre sí por la cruz de término $m$; tenga en cuenta las dos de primer orden ecuaciones están desacoplados en la ecuación de Maxwell caso. La primera masa de la partícula "intenta" zip a la velocidad de la luz. Antes de esta partícula llega muy lejos, en el acoplamiento cruzado plazo $m$ (4) significa que los cambios en las otras partículas, que luego también "intenta" zip en la velocidad de la luz, sólo para ser convertida de nuevo a la primera partícula y el ciclo se repite. Este es el fenómeno que Schrödinger llamado el "Zitterbewegung" (en alemán para quivvering movimiento) (se puede decir esta palabra en voz alta sin sonreír? - ¡No puedo! Es un maravilloso ejemplo de onomatopeya). El resultado neto es que las condiciones mutuamente atados sistema - el electrón tiene una masa de reposo: confinado partículas sin masa siempre tiene una inercia, como les comente en mi respuesta aquí.

Asimismo, para el neutrino. Se creía que la Weyl ecuación para el neutrino fue el mismo que en (4): tres desacoplado, masa Weyl ecuaciones para el neutrino sabores. Pero podemos observar experimentalmente que un neutrino turnos entre sabores a medida que se propaga. Por lo tanto sabemos que no es un cero de acoplamiento co-eficiente entre los sabores, y por lo tanto una masa. Así que el sabor de oscilación puede en el futuro ser otro método para la medición de la masa.

Answer 3

Bueno, hasta donde yo sé masa se calcula normalmente el uso de la fuerza ejercida y la calibración de los locales de la gravedad. Supongo que si realmente quería usted podría construir un dispositivo para medir la masa basado en su inercia, pero es probable que sea grande y difícil de usar. La forma más conveniente y la más fácil, es probablemente la escala que utiliza la fuerza ejercida. Hizo que responder a su pregunta?

*Después de que escribí el anterior, me re-leer tu pregunta y decidí que no era lo contestan. La respuesta correcta sería que no, que no, que yo sepa. Yo digo que no, porque no hay una manera directa de medir la energía del objeto en cuestión (que yo sepa.) Con suerte, esto es mejor que mi última respuesta.