מסה

מסה היא תכונה של גוף שמבטאת את הכמות של החומר שבו, ובמקביל את ההתנגדות שלו לשינוי במהירותו. מסה מסומנת באות \( m \) ויחידתה במערכת SI היא קילוגרם (ק"ג). מסה היא גודל סקלרי: יש לה גודל בלבד, ואין לה כיוון.

מסה והתמד (אינרציה)

ככל שמסת הגוף גדולה יותר, קשה יותר לשנות את מהירותו - להאיץ אותו, לעצור אותו או לשנות את כיוון תנועתו. התכונה הזו נקראת התמד (אינרציה), והמסה היא המדד שלה. הקשר הכמותי בין הכוח, המסה והתאוצה נתון בחוק השני של ניוטון:

$$ \sum \vec{F} = m\vec{a} $$

מהחוק נובע שאותו כוח שקול גורם לגוף קל לתאוצה גדולה יותר מאשר לגוף כבד: \( a = \frac{F}{m} \). לדוגמה, דחיפה באותו כוח של עגלת קניות ריקה ושל עגלה מלאה תאיץ את הריקה הרבה יותר.

מסה לעומת משקל

מסה ומשקל הם שני גדלים שונים, ובבחינות הבגרות חשוב להבדיל ביניהם.

• מסה: כמות החומר וההתמד של הגוף. גודל סקלרי, יחידתה ק"ג, וערכה קבוע בכל מקום.
• משקל: כוח הכבידה שהפלנטה מפעילה על הגוף. גודל וקטורי (כלפי מרכז הפלנטה), יחידתו ניוטון (N), וערכו משתנה בין פלנטות.

הקשר ביניהם:

$$ W = mg $$

כאשר \( g \) היא תאוצת הנפילה החופשית (על פני כדור הארץ כ-\( 10 \, \frac{m}{s^2} \)). גוף שמסתו 5 ק"ג שוקל על פני כדור הארץ \( W = 5 \cdot 10 = 50 \, N \), ובירח, שבו \( g \) קטנה בערך פי 6, משקלו קטן בהתאם - אך מסתו נשארת 5 ק"ג.

מסה בחוקי הכבידה

המסה קובעת גם את גודל הכוח שמפעילים זה על זה שני גופים בכוח הכבידה:

$$ F = G\frac{m_1 m_2}{r^2} $$

ככל שהמסות גדולות יותר, כוח המשיכה ביניהן גדול יותר. מסה זו נקראת מסה כבידתית, והיא שווה בגודלה למסה האינרציאלית שמופיעה בחוק השני של ניוטון - עובדה שעומדת ביסוד עקרון השקילות.

מסה בבעיות בגרות

• בכל משוואת כוחות לפי החוק השני, המסה היא זו שמחברת בין הכוח השקול לתאוצה.
• במערכת של כמה גופים המחוברים בחוט, המסה הכוללת היא סכום המסות, והתאוצה משותפת לכולם כל עוד החוט מתוח.
• מסה אינה משתנה כשמשנים מיקום או כשהגוף נע; משקל כן משתנה עם \( g \).

טעות נפוצה: להשוות בין מסה למשקל ביחידות. ק"ג הוא יחידת מסה, וניוטון הוא יחידת כוח - ולכן "משקל של 5 ק"ג" אינו ביטוי נכון בפיזיקה.