Инертная масса есть мера инерции объекта, она характеризует сопротивление изменению состояния движения, когда к телу приложена внешняя сила. Чем меньше инертная масса объекта, тем быстрее изменяется его скорость. Понятие (инертной) массы в специальной теории относительности является источником некоторых терминологических разногласий. Подавляющее большинство физиков называет массой характеристику тела, которая не зависит от движения тела. Эта масса есть константа; она является как бы эквивалентом количества вещества, содержащегося в теле, а потому не зависит от скорости. Иногда, для того, чтобы подчеркнуть постоянность массы в этом определении, для неё используют термин инвариантная масса. Некоторые исследователи предпочитают использовать релятивистскую массу, которая растёт с увеличением скорости и её приближении к скорости света. Инвариантную массу они называют массой покоя.
Как установлено экспериментально, эти две массы (гравитационная и инертная) пропорциональны друг другу. Не было обнаружено никаких отклонений от этого закона, поэтому коэффициент пропорциональности обычно выбирают равным единице и говорят о равенстве инертной и гравитационной масс. Равенство инертной и гравитационной масс составляет содержание слабого принципа эквивалентности — составной части Эйнштейновского принципа эквивалентности, который является одним из основных положений общей теории относительности. На равенство инертной и гравитационной масс обратил внимание ещё Ньютон, он же впервые проверил этот закон с точностью порядка 10−3. С другой стороны, можно сказать, что первая проверка принципа эквивалентности была выполнена ещё Галилеем, который открыл универсальность свободного падения — как стало понятно позже, независимость ускорения свободного падения от материала, из которого состоит тело, является следствием равенства инертной и гравитационной масс. На сегодняшний день слабый принцип эквивалентности экспериментально проверен с очень высокой степенью точности (3×10−13).
- Если одна и та же сила (кроме гравитации) одинаково ускоряет разные тела, этим телам приписывают одинаковую массу.
- Масса тела не зависит от того, какие силы и в какой момент на него действуют.
Понятие массы было введено в физику Ньютоном, до этого естествоиспытатели оперировали с понятием веса. В труде «Математические начала натуральной философии» Ньютон сначала определил «количество материи» в физическом теле как произведение его плотности на объём. Далее он указал, что в том же смысле будет использовать термин "масса ". Наконец, Ньютон вводит массу в законы физики: сначала во второй закон Ньютона (через количество движения), а затем — в закон тяготения, откуда сразу следует, что масса пропорциональна весу.Фактически Ньютон использует только два понимания массы: как меры инерции и источника тяготения. Толкование её как меры «количества материи» — не более чем наглядная иллюстрация, и оно подверглось критике ещё в XIX веке как нефизическое и бессодержательное.
Масса в классической механике есть величина аддитивная (масса системы равна сумме масс составляющих её тел) и инвариантная относительно смены системы отсчёта. Масса инвариантна и в релятивистской механике, хотя здесь под массой понимается масса покоя определённого тела — абсолютная величина 4-вектора его импульса, лоренц-инвариантная но неаддитивная величина. Введение так называемой релятивистской массы, зависящей от величины скорости тела в рассматриваемой системе отсчёта, использовалось в ранних работах по теории относительности. В настоящее время термины «релятивистская масса» и «масса покоя» считаются устаревшими.
2.3 Масса форм в природе
Масса – понятие, встречающееся повсюду в природе… Во-первых, это понятие можно охарактеризовать со стороны физики и механики, во-вторых, в архитектуре, в-третьих, в астрономии, в географии и т.д:
· Масса тела
· Масса сооружения
· Масса человека (ближе к термину «вес»)
· Масса звезды
· Масса людей
· Водная масса
· Воздушные массы
2.4 Характеристики категории «масса»
Масса в архитектурной практике учитывается не столько физически (это делает инженер-строитель), сколько психологически. Большую по величине форму мы воспринимаем как большую массу. Более объемные формы (куб, шар) воспринимаются нами и более массивными, по сравнению с более линейными. На впечатление массивности влияет и заполнение формы. Мы говорим, что форма монолитная, если она заполнена целиком. Сильно влияют на массивность сооружения материал, цвет и фактура. Так одинаковые по величине кубы из стекла и дерева воспринимаются по-разному. Отдельного рассмотрения требует фактура материала, то есть характер расчленения поверхности на повторяющиеся элементы. Если такие элементы маленькие и их много, то вся поверхность воспринимается довольно гладкой. С другой стороны, при большом размере элементов поверхности и их немногочисленности они выглядят не как фактура данной поверхности, а как ее разбиение на более мелкие. Восприятие фактуры зависит и от удаленности зрителя. Выявляются же выразительные возможности фактуры светом и тенями.
Масса – это свойство объемно-пространственных форм, которое имеет ряд особенностей.
Оно может изменяться в следующих направлениях:
· С изменением формы по величине при прочих равных условиях (рис 7 а, б), то есть большей по величине форме соответствует большая масса.
· В зависимости от распределения массы по трем координатам пространства, то есть в зависимости от степени объемности, плоск5остности или линейности формы, а также ее характера…
Максимальной массой в данном случае обладает куб, шар или другие объемные формы, приближающиеся по соотношению величин их измерений в трех координатах к равенству.
Минимальной массой обладают формы, приближающиеся к соотношению своих измерений к линейным: данном случае имеются в виду равновеликие по площади или объему формы (рис.4).
· В зависимости от степени плотности заполнения формы. При развертывании в ряд формы одним пределом плотности массы служит минимальное (разреженное) заполнение формы, при котором зрительно обеспечивается сохранение вида данной формы; другой предел плотности массы – максимальное заполнение формы, при котором сохраняется восприятие строения данной формы (рис 5 а, б, в). Когда плотность заполнения массы формы такова, что эта структура массы не воспринимается (например, гладкая поверхность), то зрительно массивность формы уменьшается. На рис. 6 (план египетского храма) показано, что по мере движения человека в глубину пространства воспринимается более уплотненным в связи с увеличением числа колонн и стен.
· В зависимости от величины пространства в пределах данной формы. Предел минимума массы в этом случае – максимальное доминирование пространства. Предел максимума – минимальное доминирование пространства, минимальная величина пространства , сопоставленного с массой.
Более сложное состояние объемно-пространственных форм в зависимости от массы возникает при совокупности вышеуказанных типов случаев, а также в связи с другими свойствами . влияющими на выразительность восприятия массы.
Чаще всего в архитектуре используются формы, образованные параллельными и перпендикулярными плоскостями. Это происходит из-за того, что такие сооружения максимально удобны для внутреннего заполнения.
Вообще история изобразительных искусств показывает, что свет всегда был одним из главных выразительных средств. Предельно ясные, четкие формы архитектуры Древнего Египта, Греции, Ренессанса, порождают резкие светотени. А неопределенные, нечеткие формы архитектуры барокко или романтизма дают мягкие, расплывчатые тени. Архитектор всегда рассчитывает светотеневые эффекты зрительского восприятия сооружения. Ведь при очень ярком лобовом освещении или, наоборот, в глубоких сумерках форма практически теряет объем, становясь совершенно плоской.
2.5 Свойства категории «масса»
Архитектурно-пространственные формы (в частности, здания) обладают рядом зрительно воспринимаемых свойств, которые важны для их характеристики. Вот их главные свойства.
1. Геометрический вид - основное свойство формы архитектурного сооружения, он определяется соотношением размеров формы по трем координатам пространства (ширине, высоте, глубине). Если все три измерения относительно равны, форма имеет объемный характер. Если одно измерение намного меньше двух других, форма имеет плоский характер. Если одно измерение намного больше двух других, форма имеет линейный характер.
2. Размеры архитектурной формы - свойство ее протяженности по высоте, ширине, глубине по отношению к размерам человека и в сравнении с другими смежными формами.
3. Положение формы в пространстве по отношению к зрителю; фронтальное, профильное, горизонтальное;
ближе, дальше, выше, ниже зрителя или линии горизонта.
4. Масса здания в зрительном восприятии зависит от визуальной оценки количества материала архитектурной формы. Наибольшей массой обладают кубические или шарообразные плотные формы и меньшей - многопустотные, плоские и гладкие.
5. Фактура материала - важное свойство архитектурной формы, отражающее объемный характер поверхности, в то время как текстура (рисунок) отражает линейную структуру материала на поверхности (например, текстура древесины).
6. Цвет в архитектурных композициях - свойство поверхности отражать или излучать свет разного спектрального свойства. Его характеризуют цветовой тон (оттенки), насыщенность (степень яркости цвета), светлота (отражающая способность поверхности).