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  • 1 # 艾伯史密斯

    答:按照題主的詳細描述,是想知道“質能守恆”的層面,是否造成彈簧的質量變化,答案是:是的!

    彈簧壓縮(或者拉伸)之後,在“質能守恆”的層面,彈簧肯定會變重,並滿足:彈簧增加的勢能Ek=Δmc^2,只是這種變化是非常微小的。

    “質能方程”指出,任何封閉系統能量的變化,都將導致相對論質量的變化,這樣才能滿足質能守恆。

    彈簧壓縮(拉伸)的微觀層面:是彈簧分子之間的分子勢能增加了,如果彈簧是鐵做的,即鐵原子之間的平均距離減小(增大),外界輸入的能量轉化成了鐵原子之間的勢能,這必將導致勢能增加的鐵原子的相對論質量增加,所以彈簧總的相對論質量也增加了。

    這裡可能有點顛覆中學的質量守恆定律,那是因為質量守恆定律,是在不考慮相對論的前提下成立的,在相對論體系中,修改為“質能守恆”。

    我們對一個彈簧進行壓縮,那麼肯定要從外界給彈簧輸入能量,這部分能量自然會造成相對論質量的增加,說到底,還是“質能方程”的物理意義問題。

    在化學變化中,每一種原子在不同分子中的質量,是有微小區別的,其中的差異就是化學鍵不同引起的,而化學鍵儲存化學能,相對論中化學能的本質就是質量的虧損。

    比如碳原子,在不同單質當中,其質量就存在微小區別。

  • 2 # 賽先生科普

    是的,質量會增加。其實理解這個問題的核心仍然是“質能方程”,我們只需要將質量和能量“混為一談”即可,因為彈簧壓縮,勢必增加彈性勢能,而能量的增加,就是質量的增加。

    下面我們來一步步說明這個問題(說的有些繁瑣):

    ①首先當彈簧處於正常狀態時,因為沒有形變的產生,它的彈性勢能為零

    ②當壓縮後,它的彈性勢能在一定範圍內,是和壓縮長度成正比的,也就是說它的能量上升了

    ④我們用壓縮後的彈簧去彈一輛靜止的小車,很顯然小車運動了,有了動能,而這個動能哪來的呢?

    由於能量守恆,小車的能量只能是彈簧提供的,而沒有壓縮的彈簧並沒有彈性勢能,因此這個能量只能是壓縮後得來的

    ⑤既然已經增加能量了,那麼現在你只需要承認“質能方程”的正確性即可

    ⑥你已經承認了“質能方程”,那麼壓縮後的彈簧確實增加了質量

    相同的道理,生活中,你在密閉空間燒開一杯水,那麼這杯水的質量也會增加。

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