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同一块铁和秤,在赤道和北极点上称重,读数会一样吗?为什么?
赤道,北极,地球同一块铁和秤,在赤道和北极点上称重,读数会一样吗?为什么?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
同一块铁和秤,在赤道和北极点上称重,读数会一样吗?为什么?
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
肯定是不一样啰。无论这块铁在哪里,它的质量是恒定的,但它的重量是会发生一些变化的。你用称,称量的就是它的重量。
以前听过一个小故事,说一个商人在荷兰买了五千吨鱼,装上货轮运往索马里(这是要喂海盗???)的摩加迪沙。船到索马里后一卸货,港口称重的结果表明鱼竟然少了三十来吨。没靠过岸,没失过窃,三十吨鱼哪里去了呢?后来他们才知道,鱼没有丢,这是大自然开的一个小玩笑。
地球是个不规则的球体,因为自转,她的赤道要比两极隆起一些。这就造成了位于赤道的索马里和位于北纬53度的荷兰两地与地心的距离并不相同——索马里距离地心更远一些。而引力强度与距离的平方成反比,距离越远引力越弱,所以在距地心更远的赤道上,物体受到的引力影响肯定要略弱于在荷兰。
还有一个因素,同样与地球自转有关。无论在两极还是赤道,地球自转的角速度都是每小时15度,但线速度不一样。你站在北极点上的话,线速度为零,但要是站在赤道上,你的线速度则高达每秒465米。想象一下,你在赤道上是否会比在高纬度地区承受更大的“离心力”呢?这也会使你的重量略微减轻一些。
不用锻炼,不用挨饿,只要去三沙,立马轻一斤……
回答于 2019-09-11 08:43:50
直接答案:即使同一块铁和秤,在赤道和北极点称出来的结果也是不一样的,也就说即使同一个人,在两极和赤道处称得的体重结果也不一样。
那么到底在赤道还是北极点称体重更大呢?
我们知道地球是一个球体,且一直在自转,地球自转的角速度在全球各地都一样(除了两个极点),所谓角速度,就是指地球在单位时间内转过的角度。
地球自转的角速度虽然相同,但地球自转的线速度却并不相同,如下图所示,越是靠近赤道,线速度越快,最大可达1670千米/小时,越是靠近两极,线速度越小,两个极点处的线速度最小,线速度为零。
线速度越大的地方,受到的向心力(大小为质量m×向心加速度(w^2)*R)就越大,即赤道处的向心力最大。
以上是必须要知道的物理知识。下面介绍下弹簧称的原理。
如图所示为弹簧秤的结构图,弹簧秤的原理是胡克定律,即弹簧挂钩处的拉力与弹簧的形变成正比。
弹簧的形变越大,我们肉眼读出的示数也就越大。测量的重量用mg表示;
有如下关系:
(测量到的重量mg)=(万有引力)-(向心力m(w^2)*R);
由上面知道赤道处的向心力最大,故赤道处测量得到的重量mg就最小。
由上面还得出这样一个结论,同一个物体在地球上不同地点测量的重量不同,重力加速度g也是不同的,实际上也是这样的。地球表面的重力加速度是一个范围,介于9.78和9.83m/(s^2)之间,我们初中做题时使用的9.80 m/s^2,实际上是选用的纬度为45度处的重力加速度。
上图所示为个纬度加速度值,从上面可看出赤道和两极处重力加速度相差0.034m/s^2,一个体重80公斤的人在赤道和两极处体重大约相差0.278公斤。
问题来了,如果将弹簧秤换成天平,在赤道和两极处的测量的结果是一样的吗?
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回答于 2019-09-11 08:43:50
如果用弹簧秤来称读数不一样,如果用天平秤则读数一样。
首先,一个物体的质量是不会因为它所处的位置而发生改变的,质量只跟它的密度和体积有关。而重量则不一样,一个物体的重量会受到重力加速度g的影响,导致同质量的物体在不同地区会有不同的重量。
同质量的一个物体在地球赤道上的重量较轻,在地球北极点的的重量较重。因为它们所处的位置到地球引力中心的距离不一样,椭圆的地球导致了赤道离地球引力中心更远(重力加速度g更小),而北极离地球引力中心更近(重力加速度g更大)。
除此之外还有地球离心力的作用,相对于北极点,在赤道上的物体都会由于地球的自转而产生离心力,离心力会抵消一部分重力,这也会使赤道上的物体在弹簧秤上变得更加的轻。
如果用天平代替弹簧秤,最后在两地将会得出同样的结果,因为这个过程不会使用到引力加速度g进行计算。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
秤不一样!在地球上进行称重,此时物体的重量和地球的重力有关,也就是俗称的重力加速度G,因此我们只需要探究重力在地球的不同地方会有什么不同。同一块铁和秤,在赤道和北极点上称重,此时重力受到两个因素的影响!
海拔
假如在赤道和北极点的海拔高度不同,对于重力也会是不同的,重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。排除其他因素,也就是说假如北极点的海拔比赤道的海拔高很多,理论上赤道的铁会比北极点上的铁更重!但是这种对比的结果是非常细微的,因为当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大!所以这里的海拔我们可以忽略不计!
维度不同重力不同
距离地面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大,这是因为由于地球的自转,会对地面的物体产生离心力,速度越快,离心力越大!很明显赤道的离心力明显大于北极点的离心力(北极点几乎没有离心力)。就好比你站在赤道上一天,地球已经带着你转了一个赤道的长度,而你站在北极点,地球只带你转了一圈,旋转的速度更快!所以离心力会抵消一部分重力,也就是说同一块铁和秤,赤道上的铁轻于北极点上的铁!
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