“天宮課堂”測量儀測質(zhì)量
天宮一號航天員的表演給同學們帶來了疑問：在地面上，人們一般用天平、臺秤、托盤秤、桿秤、彈簧秤測量物體的質(zhì)量。那么，失重環(huán)境下，太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了，該怎么辦呢?
“質(zhì)量測量儀”派上了用場，這是從天宮一號艙壁上打開的一個支架形狀裝置。聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復原位。測量結(jié)果表明，聶海勝的質(zhì)量是74千克王亞平解釋說，質(zhì)量測量儀的原理是通過彈簧產(chǎn)生力并測出力的加速度，然后根據(jù)牛頓**定律計算出質(zhì)量。
王亞平向同學們解釋道，天宮中的質(zhì)量測量儀，應用的物理學原理是牛頓**運動定律：F(力)=m(質(zhì)量)×a(加速度)。質(zhì)量測量儀上的彈簧能夠產(chǎn)生一個恒定的力F，同時用光柵測速裝置測量出支架復位的速度v和時間t，計算出加速度(a=v/t)，就能夠計算出物體的質(zhì)量(m=F/a)。
專家解讀：實驗生動地說明了牛頓**定律的原理“物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。”這是在一切慣性空間內(nèi)普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環(huán)境、運動速度而改變，因此在太空和地面都成立。
在繞地球高速運動的飛船里，地球引力被飛船的離心力所平衡，飛船內(nèi)部不再有地球引力的影響，也就沒了重量，因此彈簧秤沒有讀數(shù)。“質(zhì)量測量儀”直接運用了牛頓**定律，利用作用力和物體加速度的關系確定物體質(zhì)量。這個原理在航天活動中被廣泛應用。例如，航天器的燃料消耗一段時間后，總質(zhì)量會發(fā)生變化，可能影響軌道控制的**度。這時就可以開啟推力器并同時測量航天器的加速度，從而計算出航天器的質(zhì)量。
