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  • 1 # 物原愛牛毛1

    逐漸接近光速的飛船中,用電子秤去測物體的質量會發生變化嗎?

    我們平時秤量物體的質量(慣性質量)大多都是利用重力,由於地球上任何物體的重力加速度g在同一地點都是相同的,因此對比了重力的大小就知道了物體質量m物的大小:即m物g=kmg,m物=km(注意這裡得到的質量是引力質量,但由於引力質量等於慣性質量,因此可以用這種方法得到慣性質量),其中m為標準量器質量,k為比例係數,用天平秤量時K取1,左盤中放入待測物體,右盤放入標準法碼,直到指標指向中間時右盤法碼的總質量就是待測物體的質量。天平秤量物體就是利用槓桿平衡原理。而電子秤也是利用胡克定律或力的槓桿平衡原理測定物體質量的工具,無論是胡克定律還是槓槓平衡原理都是力的定律,無論是天平還是電子秤秤量物體質量說到底都是利用重力。因此使用這些工具測質量的前提就是這個參考系中必須存在重力或者叫引力。換句話說必須在有引力的慣性系,或者是直線運動的非慣性系。所以在近地軌道飛行的宇宙飛船裡用電子秤是沒法測量物體質量的,因為飛船繞地球的圓周運動產生的離心趨勢抵消了飛船的重力,使飛船系統處於“失重”狀態。在飛船裡測物體質量當然也有方法,大家還記得中國航天員聶海勝在神舟六號和神舟十號載人飛船上兩次量過他的體重(質量),那個測量儀是利用牛頓第二定律F=ma,即m=F/a來測量的,在飛船裡測量儀對聶海勝施加一個恆力,測出聶獲得的加速度,用F/a計算出他的質量。

    說了這麼多現在回到題目上來:如果接近光速的飛船是勻速直線運動,在茫茫太空中是產生不了一點引力的,因此用電子秤是測不出物體的質量的,更別說質量變化了。如果逐漸接近光速的飛船是加速運動(應該是加速運動,因為有個逐漸),根據廣義相對論的等效原理――引力場等效於局域加速度場,飛船這個非慣性系相當於一個有引力場的慣性系,那用電子秤是可以測質量的,測得的物體質量是靜質量,質量不會發生變化,不會趨向於無窮大。狹義相對論的質量效應公式

    所顯示的質量m是相對於相對靜止的參考系的觀察者而言,不是相對於飛船自身。

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