正当我们讨论力学的时候,嫂子拎着一条鲤鱼,乐呵呵地进门了。我故意问她,这条鱼有多重。她说:“在农贸市场买的,没有称,约莫有2斤(1斤=500克)。”
哥哥冲着她说:“约莫个啥,拿秤来称一称,不就知道了!”
书戎转身拿了杆秤来,一称正好是2斤。这时候我也从手提包里掏出旅行秤,递给书戎:“你再用这个秤称一下看看。”
“叔叔,这是什么秤啊?”
“旅行秤,就是一种弹簧秤。它可以随身携带,用起来很方便。”
书戎把鱼往弹簧秤秤钩上一挂,看到指针正好指在1千克的刻度上,就说:“1千克等于2斤,这旅行秤还挺准的,称出的数和杆秤一样!”
“两个数真的一样吗?”我突然问。
“当然一样!”书戎毫不犹豫地说,“因为它们都表示鱼的质量是2斤。”
“不对!”我郑重其事地说,“这两个数代表的意义不同!”
书戎愣住了,低声地嘟囔说:“明明都是2斤,怎么不一样呢?”
“你想想,用弹簧秤称物体,测出的数应该表示什么?”我问。
他脱口而出:“重量,也就是重力。”
“那么用杆秤或者天平称出的数呢?”
他想了一下说:“表示物体的质量。”
“是呀,质量和重力是两个不同的概念。质量表示物体所含物质的多少,是一个恒量,在任何地方都不会变化。重力表示物体受到地球吸引力的大小,计算公式是 G=mg ,其中 G 表示重力, m 表示质量, g 表示重力加速度,大小约为9.8牛/千克。 g 的值还随着纬度变化而改变,在赤道上最小,约为9.78牛/千克;在两极上最大,约为9.83牛/千克。例如刚才这条鲤鱼,不管在什么地方称,质量都是1千克(2斤),但是重力就不同了,在赤道上测是9.78牛,在北极测就变成9.83牛。”
“既然这样,在日常生活里为什么可以用弹簧秤称出的数值来代表质量呢?”书戎问。
我笑着说:“这是因为弹簧具有受力后产生与外力相应的形变的特性。根据胡克定律,弹簧在弹性极限内的形变量与所受力的大小成正比。称重时,弹簧形变所产生的弹力与被测物的重量(重力)相平衡,故从形变量的大小即可测得被测物的重力,进而再确定其质量。例如一个弹簧原长10厘米,受到9.8牛的拉力作用后的长度为11厘米,则弹簧的伸长量为1厘米,这个拉力就近似等于质量为1千克物体产生的重力,所以就可以在刻度上伸长量为1厘米处标为1千克;当弹簧受到19.6牛的拉力作用后它的长度为12厘米,则弹簧的伸长量为2厘米,可以在刻度上伸长量为2厘米处标为2千克。以此类推,我们还可以在1千克和2千克之间进行10等分,表示0.1千克,这样弹簧秤的刻度就可以直接显示为质量值了。”