Bài viết hoặc đoạn nàycần người am hiểu về chủ đề này trợ giúp biên tập mở rộng hoặc cải thiện. Bạn có thể giúpcải thiện trang này nếu có thể. Xemtrang thảo luận để biết thêm chi tiết.
Trongvật lý, khối lượng kháctrọng lượng, mặc dù khối lượng thường được đo bằng cân lò xo hơn là cân thăng bằng đòn bẩy so với một vật mẫu. Một vật sẽ nhẹ hơn khi ở trên mặt trăng so vớiTrái Đất, tuy vậy nó vẫn sẽ có cùng một lượng vật chất. Điều này là do trọng lượng là một lực, còn khối lượng là một tính chất (cùng với trọng lực) quyết định độ lớn của lực này.
Trongcơ học cổ điển, khái niệm khối lượng có thể hiểu là số vật chất có trong một vật. Mặc dù vậy, trong trường hợp vật di chuyển rất nhanh,thuyết tương đối hẹp phát biểu rằngđộng năng sẽ trở thành một phần lớn khối lượng. Do đó, tất cả các vật ở trạng thái nghỉ sẽ có cùng một mức năng lượng, và tất cả các trạng thái năng lượng cản trở gia tốc và các lực hấp dẫn. Trongvật lý hiện đại, vật chất không phải là một khái niệm cơ bản vì định nghĩa của nó khá là khó nắm bắt.
Có một số hiện tượng khác biệt có thể được sử dụng để đo khối lượng. Mặc dù một số nhà lý thuyết đã suy đoán rằng một số hiện tượng có thể là độc lập với nhau,[2] các bài kiểm tra hiện tại không tìm thấy sự khác nhau trong kết quả mặc dù được đo như thế nào:
Khối lượng quán tính đo khả năng chống đối của vật đối với một lực tạo gia tốc (đại diện bởi mối quan hệ F = ma).
Khối trọng lực chủ động đo trọng lực do vật tác dụng.
Khối trọng lực bị động đo trọng lực tác dụng lên vật trong một trường hấp dẫn đã biết.
Khối lượng của một vật quy định gia tốc của một vật nếu vật đó bị tác động bởi ngoại lực. Quán tính và khối lượng quán tính miêu tả cùng một tính chất vật lí cả về hai mặt định tính và định lượng. Theo nhưcác định luật về chuyển động của Newton, nếu một vật có khối lượngm và bị tác động bởi lựcF, gia tốc của nó được tính bằng công thứcF/m. Khối lượng cũng quyết định tính chất hút vật và bị hấp dẫn bởi một trường hấp dẫn. Nếu vật một có khối lượngmA được đặt cách vật khối lượng 2mB một khoảngr (tính từ tâm của mỗi vật), chúng sẽ hấp dẫn nhau tạo ra lực hấp dẫn với công thứcFg =GmAmB/r2, trong đóG =6,67×10−11 N kg−2 m² làhằng số hấp dẫn.[note 1] Các thí nghiệm lặp đi lặp lại từ thế kỷ 17 đã chứng minh rằng khối lượng quán tính và lực hấp dẫn là giống hệt nhau; kể từ năm 1915, quan sát này đã được kéo theomột tiên nghiệm trongnguyên lý tương đương củathuyết tương đối rộng.
Kilôgam là một trong bảyđơn vị cơ sở SI và một trong bađơn vị được xác địnhad hoc (nghĩa là không tham chiếu đến đơn vị cơ sở khác).
Đơn vị khối lượng tiêu chuẩn củahệ thống quốc tế (SI) làkilôgam (kg). Kilôgam là 1000 gam (g), lần đầu tiên được xác định vào năm 1795 là một mét khối nước tạiđiểm nóng chảy của băng. Tuy nhiên, do việc đo chính xác một mét khối nước ở nhiệt độ và áp suất phù hợp là khó khăn, năm 1889, kilôgam được xác định lại là khối lượng củanguyên mẫu quốc tế của kilôgam được làm bằng gang, và do đó trở nên độc lập với đơn vị mét và tính chất của nước.
Tuy nhiên, khối lượng của nguyên mẫu quốc tế và các bản sao quốc gia được cho là giống hệt nhau của nó đã được phát hiện là đang giảm dần theo thời gian. Dự kiến, việcđịnh nghĩa lại kilogam và một số đơn vị khác đã diễn ra vào ngày 20 tháng 5 năm 2019, sau cuộc bỏ phiếu cuối cùng củaCGPM vào tháng 11 năm 2018.[3] Định nghĩa mới sẽ chỉ sử dụng các đại lượng bất biến của tự nhiên:tốc độ ánh sáng,tần số siêu mịn Caesium vàhằng số Planck.[4]
Các đơn vị khác được chấp nhận để sử dụng trong SI:
electronvolt (eV) là một đơn vịnăng lượng, nhưng do sựtương đương năng lượng khối lượng, nó có thể dễ dàng được chuyển đổi thành một đơn vị khối lượng và thường được sử dụng như một đơn vị khối lượng. Trong bối cảnh này, khối lượng có đơn vị eV /c2 (trong đóc là tốc độ ánh sáng). Electvolt và bội số của nó, như MeV (megaelectronvolt), thường được sử dụng trongvật lý hạt.
đơn vị khối lượng nguyên tử (u) bằng 1/12 khối lượng của nguyên tửcarbon-12, xấp xỉ1,66×10−27 kg.[note 2] Đơn vị khối lượng nguyên tử thuận tiện cho việc thể hiện khối lượng của các nguyên tử và phân tử.
Ngoài hệ thống SI, các đơn vị khối lượng khác bao gồm:
pound (lb) là một đơn vị của cả khối lượng và lực, được sử dụng chủ yếu ở Hoa Kỳ (khoảng 0,45 kg hoặc 4,5 N). Trong bối cảnh khoa học, nơi phân biệtpound (lực) vàpound (khối lượng), đơn vị SI thường được sử dụng thay thế.
khối lượng Planck (mP) là khối lượng tối đa của các hạt điểm (khoảng2,18×10−8 kg). Nó được sử dụng trongvật lý hạt.
khối lượng mặt trời (M☉) được định nghĩa là khối lượng củaMặt Trời. Nó chủ yếu được sử dụng trong thiên văn học để so sánh các khối lượng lớn như sao hoặc thiên hà (≈1,99×1030 kg).
khối lượng của một hạt rất nhỏ có thể được xác định bằngbước sóng Compton nghịch đảo của nó (1 cm−1 ≈3,52×10−41 kg).
khối lượng của một ngôi sao hoặclỗ đen rất lớn có thể được xác định bằngbán kính Schwarzschild của nó (1 cm ≈6,73×1024 kg).
Khối lượng của một vật là mộtđại lượng vật lý đặc trưng cho mức độquán tính của vật đó. Vật có khối lượng lớn có sức ì lớn hơn và cần cólực lớn hơn để làm thay đổi chuyển động của nó. Mối liên hệ giữa quán tính với khối lượng đượcIsaac Newton phát biểu trongđịnh luật 2 Newton. Khối lượng trong chuyển động thẳng đều còn được mở rộng thành khái niệmmô men quán tính trong chuyển động quay.
Trongvật lý cổ điển người ta coi khối lượng của một vật là một đại lượng bất biến, không phụ thuộc vàochuyển động của vật. Tuy nhiên đếnvật lý hiện đại người ta lại có cách nhìn khác về khối lượng, khối lượng có thể thay đổi tùy theohệ quy chiếu. Khối lượng trong vật lý hiện đại bao gồmkhối lượng nghỉ, có giá trị trùng với khối lượng cổ điển khi vật thể đứng yên tronghệ quy chiếu đang xét, cộng với khối lượng kèm theođộng năng của vật.
Khối lượng toàn phần lúc này,, còn gọi làkhối lượng tương đối tính, liên hệ với khối lượng nghỉ,, và vận tốc chuyển động,, theo công thức:
với:
Khối lượng toàn phần có ý nghĩa tương đươngnăng lượng toàn phần chứa trong vật, qua mối liên hệ được thể hiện qua công thức của Einstein:
Nhưng theo quan niệm mới (xuất hiện trong vòng 20 năm trở lại đây) thì chỉ có một khối lượng gắn bó với hạt, khối lượng này là một cái gì đó giống như khối lượng của cơ học Newton. Vì chỉ có 1 khối lượng nên không cần thiết phải dùng thuật ngữ khối lượng nghỉ hay kí hiệu là.
Mặt khác, hệ thức củng cố thêm cho quan niệm khối lượng là 1 bất biến trong khi và thì phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Không có khối lượng tương đối tính mà chỉ có năng lượng tương đối tính và động lượng tương đối tính được viết là.
Ví dụ: khivật chất thường gặpphản vật chất, chúng sẽ bị biến thành cácphoton. Khối lượng toàn phần của hệ gồm vật chất thường và phản vật chất trước lúc gặp nhau bằng khối lượng toàn phần của các photon. Chú ý trong ví dụ này, khối lượng nghỉ cổ điển không bảo toàn, vì trước khi gặp nhau, vật chất và phản vật chất có khối lượng nghỉ lớn hơn không, còn sau khi gặp nhau, các photon có khối lượng nghỉ bằng 0.
