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“體重魔術(shù)”:人站在赤道和北極 哪個(gè)區(qū)域體重更大?
查字典地理網(wǎng) 來(lái)源|2018-04-11 發(fā)表|教學(xué)分類:地理科普

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“體重魔術(shù)”:人站在赤道和北極 哪個(gè)區(qū)域體重更大?1

? ? ? ? ?當(dāng)一個(gè)人分別站在赤道和北極,他在哪個(gè)區(qū)域的體重更大?

北京時(shí)間4月11日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,作為一名“合格”家長(zhǎng)是很難的,有時(shí)需要輔導(dǎo)孩子完成物理作業(yè),同時(shí)家長(zhǎng)們還必須表現(xiàn)得物理學(xué)知識(shí)豐富。然而,有時(shí)孩子們提出的問(wèn)題會(huì)令家長(zhǎng)們十分棘手,例如:當(dāng)一個(gè)人分別站在赤道和北極,他在哪個(gè)區(qū)域的體重更大?

通常家長(zhǎng)們很難立即給出答案,家長(zhǎng)們心里有自己的答案,但他們也想知道老師的答案結(jié)果,這兩個(gè)答案可能并不相同。事實(shí)上,這并不是一個(gè)很好的問(wèn)題,有些模糊,以下是通過(guò)科學(xué)方式徹底分析解答這個(gè)問(wèn)題。

人們所說(shuō)的“重量”是什么?

事實(shí)上有兩種關(guān)于“重量”的定義,首先,讓我們從最接近物理學(xué)概念進(jìn)行了解,這也是從技術(shù)上最接近正確數(shù)值的。

重量:是物體和行星(通常這里指的行星是地球)之間的引力量級(jí),在地球表面,一個(gè)物體的重量大約是物體質(zhì)量(m)和引力常數(shù)(g)的乘積,這里的g是每千克9.8牛頓。

我們?cè)囍鴮?duì)其進(jìn)行形式定義——只是為了完成任務(wù),簡(jiǎn)而言之,重量是重力。這是另一個(gè)可用于衡量體重的定義。

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? ? ? 人造衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示地球引力場(chǎng)的差異性,事實(shí)上,北極體重大于赤道體重并非“完美答案”,首先,地球不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓球體,其次,地球不具有均衡密度。

重量:當(dāng)你站在體重秤上顯示的指數(shù)。

這兩個(gè)重量定義不是一樣的嗎?假設(shè)人們站在體重秤上存在的兩個(gè)可能,首先,一個(gè)人站在體重秤上,此時(shí)處于一顆非旋轉(zhuǎn)行星,這種情況下,人類是靜止的,而不是加速。意味著人們的全部作用力總和為零,有一個(gè)向下的引力作用,在體重秤上還會(huì)體現(xiàn)出一個(gè)向上的推力(體現(xiàn)為體重秤的刻度指數(shù))。這兩種作用力必須有相同的大小才能將其總和成為零,這時(shí)體重秤作用力和人體體重?cái)?shù)值才是相同,使用哪一種重量定義并不重要。

接下來(lái),假設(shè)人們?nèi)匀徽驹隗w重秤上,但此時(shí)他處于赤道地區(qū)一座大樓第9層,他在第9層是非常重要的,人們讓電梯門關(guān)閉,之后按下電梯按鈕,向下抵達(dá)一樓。此時(shí)電梯很快就會(huì)加速下來(lái),人體正在加速向下,這意味著向下引力必須大于體重秤上的向上推力,體重秤上的指數(shù)將低于引力。所以,在不同的環(huán)境下,依據(jù)哪個(gè)重量定義進(jìn)行衡量是很重要的。

當(dāng)你從赤道轉(zhuǎn)移至北極,體重秤會(huì)有什么變化嗎?

明顯的變化是從赤道至北極地區(qū)人們所穿著的衣服,因?yàn)楸睒O氣溫更寒冷,以及北極沒(méi)有陸地,僅有冰層覆蓋。此外,兩個(gè)地區(qū)還有另一個(gè)差別,在赤道,你可能繞著一個(gè)巨大的圓圈移動(dòng),因?yàn)榈厍蚶@著地軸自轉(zhuǎn)一周(理論上少于24小時(shí)),你如果你在北極,你可能是在一個(gè)半徑為零的圓上旋轉(zhuǎn)。

那么,一個(gè)圓的運(yùn)動(dòng)與體重有什么關(guān)系嗎?當(dāng)你處于圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),你會(huì)加速——這是真的?;叵胍幌履阍?jīng)開(kāi)車?yán)@圈子的時(shí)候,當(dāng)你的車加速時(shí),你一定會(huì)感覺(jué)身體朝向圓圈中心的推力。一個(gè)物體以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),在一個(gè)圓圈上運(yùn)動(dòng)的確會(huì)產(chǎn)生加速度,這個(gè)加速度值指向圓中心,并且隨著速度的增大而增加,但是隨著圓圈半徑的增大而減小。

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? ? ? 事實(shí)上,相同體重的兩個(gè)人分別位于赤道和北極,他們?cè)隗w重秤上體現(xiàn)的重量數(shù)值是不一樣的,在赤道地區(qū)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度,通常體重會(huì)略輕一些。

當(dāng)你在赤道地區(qū)時(shí),你就像身處向下加速的電梯里,引力應(yīng)當(dāng)大于實(shí)際的體重秤指數(shù),從而使合力朝向地球中心,人們站在體重秤上指數(shù)會(huì)少一些,意味著人們站在赤道會(huì)體重輕一些,這可能是你要找到的答案。

兩個(gè)體重相同的人分別站在赤道和北極,他們體現(xiàn)的引力作用是完全相同的,但是北極地區(qū)的體重秤上顯示指數(shù)會(huì)更大。我猜測(cè)這個(gè)問(wèn)題的“正確答案”是你的體重會(huì)在北極更重一些,我希望能夠正確地回答這個(gè)問(wèn)題。

但是這并非是“完美答案”,我越思考這個(gè)問(wèn)題,就越感覺(jué)答案的不準(zhǔn)確性。我認(rèn)為有兩個(gè)因素可能對(duì)該問(wèn)題產(chǎn)生影響,首先,地球不是球形的,相反,它是一個(gè)扁球體,意味著地球赤道的周長(zhǎng)大于兩極之間的周長(zhǎng),地球就像一個(gè)被輕微壓扁的球體。地球的非球面性質(zhì)意味著引力場(chǎng)(真實(shí)的重量數(shù)值)在極地和赤道是不相同的。

其次第二個(gè)因素是地球不具有均衡密度,這意味著地球上不同位置的引力場(chǎng)是不相同的,當(dāng)然這個(gè)變化差異很小,但是該差異仍然存在。如果你在山區(qū),由于該區(qū)域密度大于地球普通密度,體重也會(huì)有所不同。(葉傾城)

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