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宇宙中沒重力的情況下如何測量物體的質量?

在月球上,重力加速度大約只有地球的1/6,被測重物的質量是不變的,產生的重力只有地球的1/6,但是別忘了,太平上的砝碼產生的的重力也會只有原來的1/6,兩者放到天平上,天平依然可以保持平衡。

就是說,天平稱質量,只看是否兩邊是否平衡,一旦平衡,重物的質量就等於砝碼的質量。跟你在哪測量是沒有關係的。

只要還有那麼一丁點重力(引力),只要保證砝碼和重物能壓在天平上而不至於飄起來,就可以進行測量操作。

你到了太空,太空也不是完全沒有任何引力,照樣可以在天平上準確地測量質量。

只要你用的測量工具是基於兩端等重達到平衡這種測量原理的,不論在地球還是月球,都能準確測量質量,包括以前用的那種長杆子外帶一個鐵秤砣的稱。

如果你用的菜場上的電子秤,你到了月球,測量到的質量就不準了,需要根據月球的重力加速度對稱進行重新標定。因為電子秤不是基於兩端等重的測量原理,他是基於應變片產生的應變來測量的,而應變與受到的重力(引力)是有關的。

在太空中確定物體的質量方法很多,比如可以根據牛頓第二定律F=ma,測出合力F,測出加速度a,即可知道的物體的質量。

1966年,美國的雙子星號飛船曾經在太空中基於F=ma完成了測量軌道上無動力火箭質量的實驗。待測火箭的質量實際上是已知的,經實驗測得的質量和已知的質量正好處在誤差允許的範圍內。這個實驗的目的不是為了驗證牛頓第二定律,而是為了發展測定人造天體質量的方法。宇航員的太空行走,尤其是機動式的太空行走都是按照F=ma設計好的方案完成的。

中國的王亞平曾在天宮一號中進行過太空授課,授課中就完成了測量失重狀態下宇航員聶海勝質量的實驗。實驗就是基於F=ma完成的。

在空間站或飛船中,也可以讓物體做圓周運動,向心力公式裡面有m,根據向心力推出物體的質量。

天體的質量也不是用天平測出來的,有衛星的天天的質量往往是根據萬有引力計算出來的,需要知道衛星的公轉周期、公轉半徑等數據,根據萬有引力提供向心力計算出天體的質量。

沒有衛星的天體,其質量往往靠估算,或者給它發射一個人造天體計算它的質量。彗星的質量往往也是靠估算,根據密度和體積進行估算。太陽系外恆星的質量往往根據質光關係公式估算。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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