Kütlə anlayışı insanın gündəlik həyatından tutmuş ən mürəkkəb elmi tədqiqatlara qədər hər sahədə qarşılaşdığı, fizikanın əsas kateqoriyalarından biri hesab edilən fundamental bir anlayışdır. Kütlə yalnız bir cisim və ya maddənin “ağırlığı” deyil, eyni zamanda onun fiziki varlığının, mövcudluğunun və təbiət qanunlarına tabe olmasının əsas göstəricilərindən biridir. Hər bir əşya, canlı və cansız obyekt, kosmosda ən kiçik zərrəcikdən tutmuş, nəhəng ulduzlara qədər, kütləyə malikdir və bu kütlə onun davranışını, enerji ilə qarşılıqlı əlaqəsini, hərəkət qabiliyyətini müəyyənləşdirir.
Kütlə həm məişətdə, həm də elmdə tez-tez qarışdırılan, bəzən isə yanlış anlaşmalara səbəb olan bir fenomendir. Onun klassik fizikadakı və müasir elm sahələrindəki izahı, həmçinin gündəlik həyatda, texnologiyada, mühəndislikdə və hətta dilimizdə işlədilməsi müxtəlif aspektlərdən maraq doğurur. Kütlə, cisimlərin hərəkət qanunlarından tutmuş, enerji mübadiləsinə, cazibə qüvvəsinin yaranmasından tutmuş, maddənin daxili quruluşuna qədər bir çox təbiət hadisəsinin başa düşülməsində açar rol oynayır.
Kütlənin elmi mənası və əsas xüsusiyyətləri
Kütlə ən sadə izahla, cismin və ya maddənin “miqdarı”, başqa sözlə desək, onun hərəkətə qarşı göstərdiyi müqavimət və cazibə qüvvəsinə tabe olma dərəcəsidir. Kütlənin əsas xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:
- İnertlik:
Kütlə cismin hərəkət vəziyyətini dəyişdirmək üçün tələb olunan qüvvəyə qarşı müqavimət göstərir. Yəni, kütləsi çox olan cismi hərəkətə gətirmək və ya dayandırmaq üçün daha böyük qüvvə lazımdır. - Cazibə:
Kütlə cazibə qüvvəsinin əsas mənbəyidir. Yerin, planetlərin və digər göy cismlərinin bir-birinə təsir etməsi kütlənin olmasından irəli gəlir. Cisimlər Yerin cazibə qüvvəsi səbəbindən yerə çəkilir. - Qorunma qanunu:
Klassik fizikanın ən əsas qanunlarından biri kütlənin qorunmasıdır. Qapalı sistemdə maddə yoxdan yaranmır və yoxa çıxmır, yalnız bir formadan digərinə keçir.
Kütlə heç də həmişə birbaşa hiss olunan və ya gözlə görünən bir parametr deyil. Məsələn, havada, qazlarda və ya şüa halında olan enerjidə də kütlə anlayışı elmi izahını tapır.
Kütlə və çəki fərqi
Gündəlik həyatda kütlə və çəki tez-tez sinonim kimi işlədilir, halbuki bu iki anlayış arasında fundamental fərq var. Kütlə cismin fiziki xüsusiyyətidir və dəyişməzdir, harada olmasından asılı olmayaraq eyni qalır. Çəki isə cazibə qüvvəsinin təsiri nəticəsində cismə təsir edən qüvvədir və Yerdən, digər planet və ya ayda fərqli olur.
Məsələn, bir insanın kütləsi Yerdə 70 kq-dırsa, Ayda da kütləsi eyni olacaq, amma çəkisi Yerdəkindən 6 dəfə az olacaq, çünki Ayda cazibə qüvvəsi zəifdir.
Aşağıdakı cədvəldə kütlə və çəki fərqləri göstərilib:
| Anlayış | Tərifi | Vahidi | Dəyişkənliyi |
|---|---|---|---|
| Kütlə | Cismin maddi məzmunu, hərəkətə qarşı müqavimət | Kiloqram (kg) | Hər yerdə sabitdir |
| Çəki | Cismə cazibə qüvvəsinin təsiri | Nyuton (N) | Yer, Ay və s. fərqli olur |
Kütləni ölçmək üçün tərəzi və ya xüsusi laboratoriya cihazları, çəkini ölçmək üçün isə dinamometr və ya yaylı tərəzilərdən istifadə olunur.
Kütlənin tarixi və elmi inkişafı
Kütlə anlayışı qədim dövrlərdən, ticarət və gündəlik məişət münasibətlərindən formalaşmağa başlayıb. Orta əsr alimləri, xüsusən də ərəb, yunan və çin filosofları kütlə və çəki anlayışlarını bir-birindən ayırmağa çalışıblar. Ancaq bu anlayış fizika elminin yaranması və inkişafı ilə elmi əsaslarını tapdı.
XVI-XVII əsrlərdə Galileo Qaliley, İsaak Nyuton kimi alimlər kütlənin dinamik və statik xüsusiyyətlərini elmi əsaslandırdılar. İsaak Nyutonun II Qanunu (F = m·a) kütlənin qüvvə və sürətlənmə ilə əlaqəsini tam elmi şəkildə izah etdi. Albert Eynşteyn isə XX əsrdə “maddənin enerji ilə ekvivalentliyi” (E=mc²) nəzəriyyəsini irəli sürdü və kütlənin yalnız “maddə miqdarı” deyil, eyni zamanda enerji və hərəkət ilə sıx bağlı olduğunu göstərdi.
Bütün bu elmi inkişaflar kütləni yalnız fiziki ölçü deyil, kainatın quruluşu və fəaliyyəti üçün fundamental anlayış kimi qəbul etməyə imkan verdi.
Kütlənin növləri və ölçülməsi
Kütlənin bir neçə əsas növü var və hər biri fərqli aspektdən elmi izahını tapır:
- İnertial kütlə:
Cismin hərəkətə və ya sürətin dəyişməsinə qarşı müqavimətini ifadə edir. - Gravitasiya (cazibə) kütləsi:
Cismin digər cisimlərlə qarşılıqlı cazibə qüvvəsinin böyüklüyünü müəyyənləşdirir. - Relativistik kütlə:
Çox böyük sürətlərdə (işıq sürətinə yaxın) kütlənin artması, enerji ilə bağlılığı.
Kütlənin ölçülməsi üçün əsas beynəlxalq vahid kiloqramdır (kg). Metrologiyada, laboratoriyalarda yüksək dəqiqliklə kütlə ölçmək üçün xüsusi etalonlar, analitik tərəzilər, kvant əsaslı ölçü cihazları tətbiq olunur.
Aşağıdakı cədvəldə kütlənin bəzi növləri və əsas xüsusiyyətləri göstərilib:
| Növ | Xüsusiyyəti | Tətbiq sahəsi |
|---|---|---|
| İnertial kütlə | Hərəkətə qarşı müqavimət | Dinamika, mexanika |
| Gravitasiya kütləsi | Cazibə qüvvəsinin böyüklüyü | Astronomiya, fizika |
| Relativistik kütlə | Sürət artdıqca kütlənin dəyişməsi | Astrofizika, kosmologiya |
Kütlə və enerji arasında əlaqə
XX əsrdə Albert Eynşteynin nəzəriyyələri nəticəsində məlum oldu ki, kütlə ilə enerji arasında dərin əlaqə mövcuddur. “Eynşteynin kütlə-enerji ekvivalentliyi” (E=mc²) qanunu göstərir ki, hər bir maddənin kütləsi onun enerjisi ilə birbaşa bağlıdır və kütlənin itməsi zamanı (məsələn, nüvə reaksiyasında) böyük enerji ayrılır.
Bu konsepsiya nüvə texnologiyalarında, atom və günəş enerjisində, kosmik tədqiqatlarda əsas rol oynayır. Eyni zamanda, astrofizikada ulduzların enerjisi, partlayışları və qara dəliklərin formalaşması kimi hadisələrin izahında kütlə-enerji münasibəti əsasdır.
Kütlə və fundamental təbiət qanunları
Kütlə kainatdakı əsas fiziki qanunların (Nyutonun hərəkət qanunları, cazibə qanunu, termodinamikanın qorunma qanunları və s.) əsas komponentidir. Kütlənin mövcudluğu və dəyişməzliyi təbiət hadisələrinin öyrənilməsində, texnologiya və mühəndislikdə, hətta bioloji sistemlərdə də vacib rol oynayır.
Məsələn, raketlərin uçuşu, avtomobillərin hərəkəti, binaların dayanıqlılığı və hətta insan orqanizminin biyomekanikası kütlənin düzgün hesablanmasına və təhlilinə əsaslanır.
Kütlə ölçülərinin gündəlik həyatda rolu
Kütlə yalnız elmi laboratoriya və texniki hesablarda deyil, gündəlik həyatda da daimi istifadə olunan parametrlərdəndir. Bütün ərzaq məhsullarının, dərmanların, tikinti materiallarının, hətta uşaq və heyvanların çəkisinin (kütləsinin) ölçülməsi iqtisadiyyat və məişətdə böyük əhəmiyyət daşıyır.
Kütlənin ölçülməsi bazarda, aptekdə, zavodda, məktəbdə və evdə insan həyatının ayrılmaz hissəsidir. Qida rasionunun hesablanmasında, pəhriz və dietologiyada, idmanda və səhiyyədə kütlənin düzgün təyin olunması vacibdir.
Aşağıda kütlənin gündəlik həyatda tətbiq sahələri cədvəl şəklində verilib:
| Tətbiq sahəsi | Kütlənin rolu və əhəmiyyəti |
|---|---|
| Qida və bazar | Məhsulların miqdarı və qiyməti |
| Səhiyyə və dietologiya | Dərman dozası, pəhriz, bədən kütləsi |
| Tikinti və mühəndislik | Materialların miqdarı, dayanıqlıq hesablaması |
| Texnologiya | Cihazların çəkisi və stabil fəaliyyəti |
Kütlə ilə bağlı maraqlı elmi faktlar
- Kainatın ən böyük kütləyə malik obyektləri ulduzlar və qara dəliklərdir.
- İnsan bədəninin orta kütləsi 60-80 kq arasındadır.
- Hidrogen atomunun kütləsi təqribən 1,67×10⁻²⁷ kq-dır.
- Dünyada istifadə olunan etalon kiloqram Parisdə Beynəlxalq Kiloqram Etalonudur.
- Kosmosda “qaranlıq kütlə” adlı görünməyən, yalnız cazibə təsiri ilə aşkar edilən maddə mövcuddur ki, kainatın 80%-dən çoxunu təşkil edir.
Kütlənin gələcək elmi tədqiqatlarda və texnologiyada rolu
Müasir elm və texnologiya kütləni təkcə klassik anlayışda deyil, kvant fizikası, kosmologiya və yüksək texnologiyalı cihazların inkişafında yeni baxışlarla araşdırır. “Qravitasiya dalğaları”, “kütlənin kvantlaşması”, “antimaddə” kimi anlayışlar gələcəyin elmi axtarışlarında mərkəzi yer tutur. Kütlə həmçinin müasir materialşünaslıqda, robotexnikada, süni intellektdə və kosmik layihələrdə prioritet parametr kimi çıxış edir.
Kütlə təbiətin və insan həyatının ayrılmaz, universal və çoxşaxəli anlayışıdır. Onun elmi, məişət, texnoloji və hətta fəlsəfi izahı həyatımızın hər sahəsinə toxunur. Kütlənin düzgün başa düşülməsi və tətbiqi müasir insanın texniki savadlılığının əsas şərtidir və o, cəmiyyətin bütün inkişaf mərhələlərində öz rolunu qoruyub saxlayacaq.
Ən Çox Verilən Suallar
Kütlə maddənin əsas fiziki xüsusiyyətidir, cisimlərin hərəkətə qarşı müqavimətini və cazibə qüvvəsinə tabe olma dərəcəsini müəyyənləşdirir. Hər bir obyektin kütləsi onun fiziki varlığını və təbiət qanunlarına uyğunluğunu göstərir.
Kütlə cismin dəyişməz fiziki parametri, çəki isə cazibə qüvvəsinin təsirindən asılı olaraq dəyişən qüvvədir. Kütlə hər yerdə eyni qalır, çəki isə Yerdə, Aydakı cazibə qüvvəsinə görə fərqli olur.
Kütlənin əsas ölçü vahidi kiloqramdır (kg). Bəzən qram, ton və ya mikrokütlə üçün milliqram kimi vahidlər də istifadə olunur.
İnertial kütlə (hərəkətə qarşı müqavimət), cazibə (gravitasiya) kütləsi və relativistik kütlə (sürət artdıqda dəyişən) əsas növlər hesab edilir.
Kütlə yüksək dəqiqlikli tərəzi, laboratoriya və ya elektron cihazlar vasitəsilə birbaşa və ya dolayısı ilə ölçülür. Etalon kiloqram Parisdə saxlanılır.
Eynşteynin E=mc² düsturuna görə, kütlə ilə enerji bir-birinə çevrilə bilər və hər bir maddənin kütləsi ona uyğun enerji ehtiyatı deməkdir.
Kütlənin qorunması qanunu deyir ki, qapalı sistemdə maddə yoxa çıxmır, yaranmır, yalnız bir formadan digərinə keçir.
Qida, tikinti, səhiyyə, idman və texnologiya sahələrində məhsulların, materialların, dərmanların, bədən çəkisinin və bir çox digər parametrlərin müəyyən edilməsində kütlə əsas göstəricidir.
Kütlə mexanika, dinamika, kosmologiya, materialşünaslıq və digər sahələrdə elmi araşdırmalar və yeni texnologiyaların inkişafında fundamental rol oynayır.
Kainatın ən böyük kütləyə malik obyektləri ulduzlar və qara dəliklərdir, kosmosda isə görünməyən qaranlıq kütlə mövcuddur və kainatın əsas hissəsini təşkil edir.
