Wikipedia

Massa (muinaiskreikaksi μάζα, tunnus m) on fysiikan perussuure, joka kuvaa aineen määrää ja sen hitautta voiman vaikuttaessa siihen.

Klassisessa mekaniikassa massa kertoo miten suuri voima tarvitaan antamaan kappaleelle tietyn suuruinen kiihtyvyys. Massan SI-järjestelmän mukainen perusyksikkö on kilogramma, joka on tuhat grammaa. Suurten massojen yksikkönä käytetään yleisesti tonnia. Atomimassoja mitattaessa käytetään atomimassayksikköä.

Newtonin gravitaatiolain mukaisesti massat vaikuttavat toisiinsa gravitaatiovoimalla, joka on suoraan verrannollinen keskenään vaikuttavien kappaleiden massojen tuloon. Tästä seuraa, että kappaleen paino ja massa ovat suoraan toisiinsa verrannollisia. Arkikielessä käsitteitä käytetään usein synonyymeinä. Arkielämässä tästä sekaannuksesta ei yleensä ole sanottavasti haittaa, mutta esimerkiksi fysiikassa, tähtitieteessä ja avaruustekniikassa ero massa- ja paino-käsitteiden välillä on oleellisen tärkeä.

Massaa on totuttu pitämään aineen olennaisimpana tunnusmerkkinä ja sen määrän mittana. Tätä käsitystä tukee varsinkin se, että sitä koskee yleinen, myös kemiallisissa reaktioissa pätevä säilymislaki, joka tunnetaan myös aineen häviämättömyyden lain nimellä. Suhteellisuusteoria on kuitenkin edellyttänyt tämän käsityksen tarkistamista.

[muokkaa] Massa suureena ja massan mittaaminen

Kappaleen massaa voidaan mitata erilaisilla vaaoilla - sanotaan että kappale punnitaan. Vaa'at perustuvat kappaleen massan ja painon verrannollisuuteen. Kappaleen paino (mutta ei massa) tosin riippuu myös sen sijainnista, sillä painovoima ei ole kaikkialla aivan yhtä suuri. Kuitenkin tasapainovaaka antaa kappaleen massalle kaikkialla saman arvon, sillä paikasta toiseen siirrettäessä myös toiseen vaakakuppiin sijoitettavien punnusten paino muuttuu samassa suhteessa. Sitä vastoin jousivaa'alla punnittaessa tulos riippuu painovoiman paikallisesta suuruudesta. Tällä perusteella voidaan sanoa, että tasapainovaaka mittaa massaa, jousivaaka painoa. Ilman painovoimaa massaa voi mitata kiihdyttämällä sitä tunnetulla voimalla.

Kappaleen massa kuvaa kappaleen hitautta muuttaa liiketilaansa ja toisaaltaan se kuvaa kappaleen käyttäytymistä painovoimakentässä. Tarvitaan voima muuttamaan massallisen kappaleen liiketilaa.

[muokkaa] Massa ja suhteellisuusteoria

Suhteellisuusteorian mukaan massa ja energia ovat itse asiassa sama asia. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että kappaleen massa oikeasti kasvaisi sen nopeuden (ja liike-energian) kasvaessa. Tarkasteltaessa liikkuvaa kappaletta massan ja energian yhteys saadaan suoraviivaisesti neliliikemäärävektorin pituudesta.

,

eli

,

missä m on kappaleen massa, p liikemäärä ja c valonnopeus.

Näin ollen silloinkin, kun kappale on levossa eli sen liikemäärä on nolla, sillä on energiaa, joka on suoraan verrannollinen sen massaan, minkä osoittaa tunnettu yhtälö E=mc². Liikkuvan kappaleen energia on tätä suurempi. Tämä erotus on kappaleen liike-energia, ja jos sen nopeus v on paljon valonnopeutta pienempi, liike-energialle on likipitäen voimassa jo ennen suhteellisuusteoriaa tunnettu kaava .

Toinen esimerkki massan ja energian yhtenevyydestä on se, kun voimakenttään putoaminen sitoo energiaa, on se havaittavissa massan muutoksena. Vain vahva ydinvoima on niin voimakas, että tämä voidaan havaita suoraan: atomiytimen massa on pienempi kuin sen muodostavien nukleonien massojen summa niiden ollessa toisistaan erillään. Edelleen, yksittäisen nukleonin sisäinen vahvan ydinvoiman kenttään sitoutunut energia selittää 90-prosenttisesti¹ havaitun massan. Ei ole kuitenkaan saatu tyhjentävää vastausta siitä, mitä energiaa jäljelle jäävä massa vastaa. "Massattoman massan" (mass without mass) teoriaa ei siis ole saatu luotua.

Nykyisin vallitsevan käsityksen mukaan alkeishiukkasten massa syntyy hiukkasten vuorovaikuttaessa Higgsin kentän kanssa. Hypoteesin todentamiseksi etsitään Higgsin kentän kvanttia, Higgsin bosonia. Higgsin fysiikka on olennainen osa supersymmetrian teoriaa.

[muokkaa] Vanhoja massan yksiköitä

• naula, lb 453,6 g
• unssi, oz 28,35 g
• sentner, cwt 50,802 kg
• bahar noin 808 kg (Omanissa); pituusmittana (Iranissa) noin 3,25 cm.^[1]

[muokkaa] Katso myös

• Energia
• Lepomassa
• Liikemassa
• Massaprosentti
• Säilymislaki

[muokkaa] Lähteet

• Wilczek, Frank: Mass without Mass I: Most of Matter 1999. Physics Today on the Web. Viitattu 23. syyskuuta 2005. (englanniksi)

[muokkaa] Viitteet

[muokkaa] Aiheesta muualla

• Flores, Francisco: The Equivalence of Mass and Energy The Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Metaphysics Research Lab. Stanford University. (englanniksi)