Todas las partículas tienen masa, o no existirían. Las partículas con masa en reposo cero solo pueden observarse moviéndose a la velocidad de la luz, por ejemplo, fotones.
La masa de una partícula le confiere dos propiedades; 1. Inercia, y 2. Gravedad.
A cualquier velocidad que no sea muy alta, la Segunda Ley de Newton muestra cómo la masa inercial, m (i), resiste la aceleración; a = F / m (i), donde a es la aceleración en m / s ^ 2, y F es la fuerza resultante que actúa sobre la partícula.
Para cualesquiera 2 partículas de masa gravitacional, m (g1) y m (g2), la fuerza gravitacional de atracción, F (g), se da, en una buena aproximación, por:
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F (g) = Gm (g1) m (g2) / r ^ 2, donde G es la constante gravitacional universal, igual a 6.67 × 10 ^ -11 m ^ 3 kg ^ -1 s ^ -2, y r es el distancia de distancia, en m. Debido a que G es tan pequeño, F (g) también es pequeño, pero la masa es aditiva, por inercia y gravitación. Entonces, la masa total de cualquier objeto es igual a la suma de las masas de sus partículas constituyentes. Debido a esto, la gravedad es la fuerza que domina la estructura del universo.
He dado las fórmulas clásicas, no relativistas para estas propiedades, por 3 razones.
1. Son más simples.
2. Son muy buenas aproximaciones, para casi todas las condiciones extremas.
3. Ilustran, de manera más comprensible, las propiedades de tener masa.
La intensidad del campo gravitacional también se puede definir como la fuerza gravitacional por unidad de masa, en un campo gravitacional, y se le da el símbolo g. En la superficie de la tierra, g = GM (g) / R ^ 2, donde M (g) es la masa gravitacional de la tierra y R es su radio. Para una partícula en caída libre, donde la resistencia del aire es despreciable, la fuerza sobre el objeto, F (g) = m (g) .g, entonces, a = F (g) / m (i). Por lo tanto, a = m (g) .g / m (i). Se ha encontrado por experimento, que todos los objetos caen con la misma aceleración en un campo gravitacional uniforme, lo que significa que m (i) es proporcional a m (g). En aras de la simplicidad, esta constante de proporcionalidad se ha definido como 1, en unidades SI, pero esto no altera el hecho de que son cantidades fundamentalmente diferentes.
Una de las conclusiones más importantes de la Relatividad Especial es que la masa y la energía son la misma cantidad, y están relacionadas por la fórmula; E = mc ^ 2. La m en esta fórmula es la masa inercial m (i), ya que la masa gravitacional no aparece en la derivación de la fórmula. Pero, es probable que todavía tengamos m (g) = m (i), y por lo tanto los fotones también deberían generar campos gravitacionales.