地球的重量怎样测量 把体重计翻过来能测出地球的重量吗?

首先,重量属于力的概念,由于物体有质量,受到地球的引力作用因而产生了重量 。在地面附近重量跟物体的质量成正比,所以测量出重量就知道了质量 。所以体重计实际上称量的是我们的重力,换算成质量显示出来 。

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怎样才能知道地球的质量呢?可以通过万有引力定律计算出来,原理非常简单 。我们都知道地面附近物体的重力(也就是重量)是因为受到地球的引力作用 。一般情况下重力与引力之间的差异非常非常小,可以认为是相等的,那么就有:
mg=GMm/R^2........(其中g是地面的重力加速度,G是万有引力常数,R是地球的平均半径,m是地面附近物体的质量,M是待求的地球质量) 。稍微整理一下可以得到:
M=gR^2/G
所以要计算地球质量关键要知道地球表面的重力加速度g,这个很早就由单摆实验测出,平均值为9.8m/s^2;地球半径很早也被测量出来大小为6300km,而万有引力常数就连牛顿本人也没有得出 。这个常数的测量相当困难,因为万有引力是万有的,实验室不能屏蔽别的物体对实验本身产生的引力影响 。只有巧妙的设计实验才有可能测出 。
这个问题后来被一个英国人卡文迪许通过扭秤实验测量了出来,万有引力常数目前公认值是:
顺带说一下,万有引力常数依然是目前已知各种物理常数当中精度最低的一个 。
好了,有了这些数据代入公式中即可计算出地球的质量了 。
用什么方法可以在宇宙飞船上产生重力?人造重力的意义极其重大 。人类不可能永远待在地球上,宇宙旅行势必是长期的 。依靠虫洞进行宇宙旅行在目前看来并没有可行性,如果人类未来1000年移居外太空就亟待解决人造重力问题 。
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除了,暗物质,负能量这些遥遥无期的技术 。目前为止,理论上只有三种办法可以人为制造重力 。
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最可行就是依靠离心力模拟重力其实离心力在高中并未涉及过多,因为它和惯性力一样,只是个虚拟力 。其目的就是在“平衡”参考系内的物体受力问题 。
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离心力对应的力是向心力 。大家可以想象一个场景 。现在有一个巨大的圆盘,直径10米,你可以坐在圆盘上 。
如果此时圆盘以低速转动,那么你除了一开始能感受到身体倾斜,等匀速转动后,你就可以静止坐在圆盘上了 。
如果在圆盘外面的人观察你,他会说,你受到了圆盘给你的摩擦力,这个力指向圆盘中心点,正是它拽着你旋转,这个力就是向心力 。
可是换个参考系,坐在圆盘上的你感受不到自己受力了 。因为你以圆盘为参照物会发现自己是静止的 。如果外面的人大声告诉你:你受到了圆盘的向心力,而你自己却认为自己静止 。那么你的脑海中就会设想:自己受到了与圆盘向心力相反的力并与其抵消了,其实这就是你为了解释自己静止不动而虚拟的假想力 。
同样地,我们可以让飞船旋转,制造离心力 。在飞船内部的人,感受到这种离心力就相当于重力 。我们可以调节旋转的速度和力矩,把这种离心加速度模拟到9.8m/s2 。这样宇航员就会感觉自己站在地面一样了 。
第二种方式就是应用等效原理的加速度制造重力广义相对论中的等效原理告诉我们:当飞船以9.8m/s2的加速度飞行时,其里面的人就会和站在地面上同样的感觉 。但是这种方式并不持久,因为一直维持飞船的加速需要巨大能量,考虑到狭义相对论的质速关系 。


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