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孩子必须知道的科学知识(8)——伴随方位“变化”的质量

时间:2024-10-22 02:36 来源:网络整理 转载:我的网站
孩子必须知道的科学知识(8)——伴随方位“变化”的质量

第7篇文章,我们知道同一个物体的重量在不同的行星上是不一样的。但是需要明确的一点是,即使是在地球上不同的地点,同一物体的重量也是不一样的。

同样在上篇文章中,我们提到质量是不会发生变化。但是这边需要说明的是,事实上我们是通过测量重量来算得质量的。

在大部分情况下,我们默认重量和质量之间的关系是肯定的,这个关系就是质量乘以9.8即为重量。所以,事实上我们的测量仪器,比如说电子秤,是通过先测量出重量,然后除以9.8换算成质量的。

这就带来了一个极为严重的问题。

因为在我们星球上不同地点的重量是不一样的,导致物体的质量跟着发生变化。所以就出现了一个极为有趣的现象,明明质量的定义为质量是恒定不变的,但是因为我们测量的方式有一定的错误,导致质量在不同地方发生了变化。

比如说现在有一艘轮船,在北极它的质量是10000吨,结果跑到赤道上再测一遍它的质量,发现变成了9962吨。

然后人们就惊呼这艘轮船的质量发生了变化。但事实上,我们明白轮船的质量并没有发生变化。真正变化的是轮船的重量,只不过我们的测量方式是通过重量去计算质量,导致其相应的质量数值也发生了变化。

但是什么样的原因造成了以下的结果呢?

我们知道地球并不是一个标准的球体。事实上,我们一直生活的地球是一个稍微有点扁的椭球形。如下图所示,南北两极的半径要比赤道的半径大约小20公里。

我们为了好看,才把它画成球形,当然没有上图那么夸张,我为了让大家看清楚一点,故意弄得扁了一点。

我们在介绍万有引力的时候说过,两个物体相距的越远,则它们之间的万有引力的数值相对就会减少。因为在地球赤道上,地球的半径更长,所以物体和地球之间的相对距离就更远。这导致物体和地球之间的万有引力数值就更小。而我们清楚重量本质上就是万有引力产生的。因为万有引力变小了,所以相应的重力自然也会变小。

同样的道理,假如现在在沿海地区有一个重100kg的物体。我们把它拿到珠穆朗玛峰的峰顶,再去测量它的质量,也会发现它的质量相应减少了。

这边还需要补充的一点是,万有引力的减少并不是唯一的原因。

在第五篇文章的时候,我曾经提到过离心力。我说如果物体围绕地球运动的速度越快,那么这个物体所受到的离心力,也即离开地球的力就越大。

但影响离心力的因素还有一个。如果这个物体距离地球越远,那么这个物体所受到的离心力也就越大。

那么在这里我们就可以发现,距离地球越远,不仅使万有引力的数值减小,还会使离心力的数值增加。正是在这一此消彼长的共同作用下,使物体的重量发生了比较显著的变化。

最后还是要强调一下,物体的质量是永远不会发生变化的。这里之所以发生变化,是因为测量的方式有问题。

主要问题就在于质量和重量之间的关系,是会随着地点的不同而发生变化的。在不同的地点,他们之间的数值就不再是9.8,而是别的数了。至于到底是什么数字,这要根据地点的不同来进行选定。