的确,在地球上称重会受空气浮力影响,但这种影响对密度大的物体极小,甚至远远小于由于地球自转离心力的影响;而密度小的物体,如棉花泡沫塑料等,受到浮力影响就大多了,超过了地球自转离心力。
![]()
为了说清楚这个问题,我们分三个层次来解释。
一,质量与重量的区别
物质质量是物体所含物质总量,是物质的固有属性,不随星球、位置、真空或空气、运动改变。比1kg铁包含的原子总数约为1.075*10^25个;棉花是生物化合物,并非单一原子构成,以碳、氢、氧等原子为主,1kg棉花包含的原子总数约为7.81^10^25个。
将1kg质量的铁与1kg质量的棉花放在天平的两边,天平保持平衡,这种平衡不管在地球还是月球,亦或到火星,都不变,这就是物质质量的属性。
所谓称重,是物体质量在一定重力条件下向下的作用力,人们用称量器具托住物质向下之力的平衡力,就是物体的重量。所以质量与称重或重量是不同的,质量不受重力影响,在哪里都一样;称重则是不同重力条件下对质量的托举度量,不同星球或地域都会有差别。
![]()
二、地球自转离心力的影响
在地球上,平均重力加速度g≈9.80665m/s^2,这种重力条件下,人类将1kg质量在标准g环境下定义为9.80665N,也就是称重为1kg。这是在地球重力前提下的称重值,而月球上,重力只有地球约六分之一,火星上重力只有地球约38%,因此1kg质量的物质在这两个星球称重,就分别只有约0.17kg与0.38kg。
由于地球在自转,作为球体,不同位置自转线速度就不一样,受到的离心力也不一样,而离心力会相应抵消部分重力,因此在地球不同纬度的重力也略有区别。地球自转产生的离心加速度随纬度变化,其大小与纬度 φ 的关系为:a = ω^2R cosφ,其中 ω ≈ 7.27×10^-5rad/s,R ≈ 6.378×10^2m(赤道半径)。
地球的重力加速度的标准地域在南纬或北纬的45°,这两个区域称重最接近标准值。我国黑龙江的哈尔滨市、吉林松原市、新疆阿勒泰市正好处于北纬45度左右,所以那里的称重最标准,买卖最公平哈。
![]()
由于这种离心力作用,称重时在赤道显示的重量最轻,在南北极则最重,其余随着纬度的变化而渐变。如1kg质量的物体,在赤道称重只有0.9973kg;在南北极则达到1.0026kg。因此,同等价格买同样的东西,在赤道称重最划得来哈。
三、空气浮力的影响
在日常生活中,称重并不考虑空气浮力,因为影响很小,可以忽略不计。不过在精密的科学实验中,这个就必须考虑进去了,因此一般都会在真空中进行,如原子级别的实验,都是在高度真空中进行。
那么空气浮力有多大呢?其计算公式为:F 浮=ρ气 gV 排,这里的“ρ气”是空气密度;g是地球重力,通常取 9.8 N/kg;V排是物体撑开的空气体积 。我们可以从公式中看出,浮力大小是以物体撑开空气的体积成正比的,也就是说同等质量物体,体积越大浮力就越大。
![]()
由此我们可以计算出,在地球海平面称重,1kg铁因受到的浮力减重约为0.135克,1kg棉花的减重则可达到12克。因此浮力的确对物体称重产生影响,如1吨铁就会减轻135克,1吨棉花则减轻了12kg!
那么在日常生活中,人们会不会考虑呢?实际上并每人考虑这种影响,一是由于影响很小,可以忽略不计,二是人们做生意买卖本来就是在这种环境中长期形成的惯性,自古以来就没有考虑这种影响,大家都一样,就谁都不吃亏。
但这种影响,包括重力在不同地域、浮力在不同海拔的影响,在严谨的科学实验和试验中,是必须考虑的因素了,且有些实验,正是研究和验证这些影响因素呢。
时空通讯原创文章,欢迎讨论,感谢阅读。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.