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第8926期 总第总第58期期 2024年04月29日 星期一
今日古诗词
| “绞尽脑汁”的称重方法 |
| 来源：本站原创 作者：佚名 发布日期：2024-04-29 17:04:31 |
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你的体重是多少？当你想知道答案时，只要站上体重秤马上就能知道，虽然它也许会变成只有你和体重秤知道的秘密。人类体型适中，很容易就能进行称重，那些“超重”或者“过瘦”的东西该怎么称重呢？ 无人机测重
要说世界上最大最重的动物是谁，那就非蓝鲸莫属了，那么我们怎么给这样巨大的动物称重呢？也许你第一个想到的是“曹冲称象”的故事，刚好鲸鱼本身就生活在水中，排水太容易了。但是鲸鱼的体重比大象还要大几倍到几十倍，称量排出的水也并不容易，还有没有更好的办法呢？
这个问题要向养猪的农民请教，他们有自己的妙方。准备一根卷尺，先量一头猪的体长，即从头部到臀部的长度，再量猪的“胸围”，约在身体正中的位置，由此推算出这头猪的体积，而正常猪的密度基本都是差不多的，拿已知的猪密度乘以这头猪的体积，就得到了它的重量。这个方法算出的猪的体重误差只有几百克左右，方便又快捷。
给鲸鱼称重的方法与之类似，不过量鲸鱼体长的工具从卷尺变成了无人机。运用这个方法，研究人员最近给阿根廷的一群露脊鲸测了体重。当露脊鲸游到海面上换气时，就会被游弋在空中的无人机拍下一组组“裸照”，研究人员从这些照片中计算鲸鱼们的长度和宽度，然后用圆柱体的计算公式算出它们的体积。鲸鱼的密度同样靠估算，他们查找到之前被捕杀的鲸鱼的重量和“三围”，以此计算出它们的密度，最后用体积乘上密度就得到露脊鲸的估算体重了。
病毒重量知多少
量出了地球上最重的生物的重量，那最轻的生物——病毒，它的重量又该怎么量呢？
如果有一只蚊子落在手臂上，它静止不动时，几乎感觉不到它的存在，但如果它振动翅膀或在手臂上“漫步”时，就能感觉到它的重量。病毒的测量也借鉴了类似的方法，不过量病毒重量的可不能是手臂，而是激光束，麻省理工学院的一个小组制造了这样一个病毒（细胞）称量仪。为了减少空气流体和微粒的干扰，称量仪需要放在真空环境中，但是病毒又不能生活在真空中，所以研究人员在硅片天平的一端先滴上一滴水滴，再将样品放在水滴里。一束蓝色激光照射在水滴上，在样品放入水滴的过程中，光束的频率会发生变化，通过测量光线频率的变化可以计算出样品的质量，最后算出来，单个病毒的质量只有8.5×10-19克。
粒子怎么称
别看病毒这么“苗条”，其实还有比它更“瘦弱”的东西，那就是组成物质的粒子——原子、中子和电子，科学家们想出了好几种方法给它们称重。
早在1912年，物理学家汤姆森就发明了粒子的“体重秤”——质谱仪，它是这样工作的：研究人员在它“肚子”里塞满了氢气，然后向氢气中注入一束质子束。质子与部分氢原子相遇后会夺取这些氢原子的电子，将氢原子变成氢质子（氢离子）。根据物理公式，在电场和磁场中，粒子所受到的电场力和磁力的强度与离子的电荷成正比，电场力使离子加速或减速，而磁力将使它们拐弯。因此接下来，当氢气通过一根受到电场和磁场作用的管道时，带有电荷的氢离子将被“吸走”，而那些未与质子相撞的中性氢原子在这根管道中是畅通无阻的。
被“吸走”的离子最终将撞上管道的另一头，通过测量不同离子的撞击地点和时间，物理学家可以确定由于电场力和磁力的作用，离子们的速度大小和方向发生了什么改变。最后，通过牛顿第二运动定律的公式F=ma，用作用在离子上的总力除以速度改变程度就知道了离子的质量。
有了这么多的奇思妙想，不管什么物体的重量，对我们来说都不再是秘密了。
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