“天宮課堂”測(cè)量?jī)x測(cè)質(zhì)量
天宮一號(hào)航天員的表演給同學(xué)們帶來(lái)了疑問(wèn)：在地面上，人們一般用天平、臺(tái)秤、托盤(pán)秤、桿秤、彈簧秤測(cè)量物體的質(zhì)量。那么，失重環(huán)境下，太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了，該怎么辦呢?
“質(zhì)量測(cè)量?jī)x”派上了用場(chǎng)，這是從天宮一號(hào)艙壁上打開(kāi)的一個(gè)支架形狀裝置。聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開(kāi)支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復(fù)原位。測(cè)量結(jié)果表明，聶海勝的質(zhì)量是74千克王亞平解釋說(shuō)，質(zhì)量測(cè)量?jī)x的原理是通過(guò)彈簧產(chǎn)生力并測(cè)出力的加速度，然后根據(jù)牛頓**定律計(jì)算出質(zhì)量。
王亞平向同學(xué)們解釋道，天宮中的質(zhì)量測(cè)量?jī)x，應(yīng)用的物理學(xué)原理是牛頓**運(yùn)動(dòng)定律：F(力)=m(質(zhì)量)×a(加速度)。質(zhì)量測(cè)量?jī)x上的彈簧能夠產(chǎn)生一個(gè)恒定的力F，同時(shí)用光柵測(cè)速裝置測(cè)量出支架復(fù)位的速度v和時(shí)間t，計(jì)算出加速度(a=v/t)，就能夠計(jì)算出物體的質(zhì)量(m=F/a)。
專(zhuān)家解讀：實(shí)驗(yàn)生動(dòng)地說(shuō)明了牛頓**定律的原理“物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。”這是在一切慣性空間內(nèi)普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環(huán)境、運(yùn)動(dòng)速度而改變，因此在太空和地面都成立。
在繞地球高速運(yùn)動(dòng)的飛船里，地球引力被飛船的離心力所平衡，飛船內(nèi)部不再有地球引力的影響，也就沒(méi)了重量，因此彈簧秤沒(méi)有讀數(shù)。“質(zhì)量測(cè)量?jī)x”直接運(yùn)用了牛頓**定律，利用作用力和物體加速度的關(guān)系確定物體質(zhì)量。這個(gè)原理在航天活動(dòng)中被廣泛應(yīng)用。例如，航天器的燃料消耗一段時(shí)間后，總質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，可能影響軌道控制的**度。這時(shí)就可以開(kāi)啟推力器并同時(shí)測(cè)量航天器的加速度，從而計(jì)算出航天器的質(zhì)量。
