QotW:在太空中,你是如何给物体称重的?

在太空中给物体称重有可能吗?
2018年6月26日

WEIGHING_SCALES

5公斤显示在磅秤的表盘上。

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问题

如果太空中没有重力,那么宇航员如何称物体的重量?

回答

又到了本周问题环节,玛丽卡·奥特曼将带着克里斯·泰勒的问题加入我们的讨论。

三,二,一,零,发射。

重量是通过质量乘以重力加速度来计算的。然而,在太空中,重力很小,也被称为微重力。所以也许更重要的问题是我们如何测量空间中的质量?

在论坛上,Janus提出,由于质量不依赖于重力,而重量实际上只是作用在你的质量上的重力的一种度量,它们只是提供了另一种力来代替重力。

有谁比在太空中称重的人更适合问这个问题呢?我采访了前美国国家航空航天局宇航员、国际空间站指挥官迈克尔·福勒,评估了形势的严重性。

Michael -通常我们不给空间中的物体称重,我们用密度和体积来估计质量。然而,在国际空间站的长期探险中,了解宇航员的体重对于理解人类如何忍受微重力至关重要。

在国际空间站上,我使用了一种叫做“体重测量仪”的设备。它实际上是在俄罗斯建造的。美国还有一种叫做“SLAM D”的设备,它代表空间线性加速度质量测量设备。这两种方法都很相似,它们都是通过摇动物体来测量物体的惯性。

惯性是牛顿的第一运动定律。它指出运动中的物体将保持运动状态,除非受到外力的作用。假设你在一辆车里,它突然停下来,你的身体会继续向前运动,直到你的安全带阻止你,这是一种外力。你的惯性是衡量你的身体抵抗安全带的程度,它与你的质量成正比。

Michael -测量人体质量的方法是让一个人在固定在硬弹簧上的桌子上振荡,初始振幅约为0.3米。一旦质量,即人开始运动,运动的周期就会被计时——大约3秒——并用于确定质量,质量与振荡周期的平方成正比。

Marika -所以想象一下,把自己包裹在一个有节奏地上下移动的机械弹簧高跷的顶端。你最好抓紧。

Michael -这个手术最棘手的部分是让人体在摇晃的过程中尽可能的紧凑和坚硬。测量的精度大约是正负一公斤。当我第一次尝试使用它时,我发现我不由自主地动了很多。经过一些练习,我可以连续测量三次,误差在一公斤以内。

玛丽卡-谢谢迈克尔的回答。下周,我们将和这对父子一起对抗无聊:

西奥-嗨,裸体科学家,我是西奥·霍尔。

西蒙,还有西蒙·霍尔。

西奥:我们想知道为什么人们会感到无聊?

西蒙:无聊对人类的进化有什么好处?

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