地面上,我们是如何测量物体质量的呢?在地面,我们可以采用很多种方法测量物体质量。比如,在地面实验室,用台秤来测物体的质量;买菜的时候,我们用台秤、托盘称、电子称来测量菜的质量;在药房用杆秤来测量药材,用弹簧秤测量重力可以算出质量。之所以可以这样测量,是因为有地球引力的存在。那么,地面上测量质量的方法,在太空失重环境下还能用吗?太空中是如何来测量物体质量的呢?
航天员老师用天宫一号上的质量测量仪现身说法。他们从天宫一号的舱壁上打开一个支架形状的装置,航天员聂海胜把自己固定在支架一端,王亚平轻轻拉开支架,一放手,支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏上显示出数字:74.0,这表示聂海胜的实测质量是74千克。
王亚平向同学们解释道,天宫中的质量测量仪,应用的物理学原理是牛顿第二运动定律:F(力)=m(质量)×a(加速度)。质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F,同时在质量测量仪中,设置一个弹簧凸轮机构,能够产生一个恒定的力,另外再通过光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t,计算出加速度(a=v/t),就能够计算出物体的质量(m=F/a)了。
认真的王亚平老师还给同学们布置了一道课后思考题:除了运用牛顿第二定律,还有什么办法可以在失重环境下测量物体的质量?