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关于单位的插曲

一位数学家也许会对形容一个线段的长度等于3感到满意。但是,一位物理学家或者工程师——甚至一个普通人都会想知道:3个什么单位?3米、3厘米,还是3光年?

同样地,形容一个物体的质量等于7或12也无法传递任何信息。为了给数字赋予意义,我们必须表明使用的单位。首先,让我们从长度单位讲起。

在巴黎存放着铂金制成的米原器,它被保存在密封恒温且与外界隔绝的容器中以确保长度不变。 本书中我们使用米原器作为长度(length)单位。

我们这样表示:

x ]=[length]=meters

虽然直观上这个公式像一个方程,但它不是通常意义上的方程。这个公式的读法是: x 有长度单位且用米(meters)度量。

与此类似, t 有时间单位(time)且用秒(seconds)度量。秒可以用某单摆摆动一次所用的时长定义:

t ]=[time]=seconds

单位米和秒的缩写分别是m和s。

当我们有了长度和时间的单位,就可以建立速度和加速度的单位了。为了计算物体的速度,我们用一段距离除以一段时间。得到结果的单位是长度每时间,或者用我们定义的单位描述——米每秒。

与此类似,加速度是速度的变化率,它的单位是速度每单位时间,或者长度每单位时间的平方:

我们使用的质量单位是千克(kg),它是由一块铂金 的质量定义的,它同样保存在法国。质量的单位可以写成:

m ]=[mass]=kilogram=kg

下面,我们考虑力的单位。有人也许会用某种特殊材料制成的特别的弹簧被拉长0.01米时所受的力,或类似的情形定义为1单位力。但事实上,不需要给力设定新的单位。我们已经有了一个定义——使1千克物体获得1米每秒平方加速度时需要的力。更确切地说是用牛顿第一定律来定义的。显然,力的单位由质量的单位乘以加速度的单位组成:

这个单位力即1千克每秒平方被称作1牛顿,简写为N。牛顿作为英国人,也许更喜欢英制单位——1磅力。1磅力大约等于4.4牛顿。 fB2DvgpSdvSDNkFtUyUghYellWF9g+71icNIFJkPFM+J+xhzPQR1h8+IMCslwcOr

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