缺斤短两现象的科学解释

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：有一天，一个爱占小便宜的人四处宣扬：“我知道在买东西时做到缺斤短两，而且不算欺诈的方法。这种方法的奥秘就是，去赤道附近的国家买东西，然后去两极附近的国家卖。”一艘战舰在阿尔汉格尔斯克时质量约为20000吨，行驶到赤道附近的海域时，质量大约会减少80吨。假如地球自转的速度迅速增快，一个昼夜缩短为4小时而不是24小时，物体的质量在赤道地区和两极地区时会有更明显的差别。此时，物体对自身支撑物的压力为零。

有一天，一个爱占小便宜的人四处宣扬：“我知道在买东西时做到缺斤短两，而且不算欺诈的方法。这种方法的奥秘就是，去赤道附近的国家买东西，然后去两极附近的国家卖。”其实，人们早就知道在赤道附近称东西比在两极附近轻。赤道地区1千克的东西，到两极地区后会增重5克。

对卖家来说，要记住一点，那就是必须使用弹簧秤，而且要在赤道上规定秤的刻度，千万不要用普通秤，否则对他自己没有任何好处。因为货物变重的同时，普通秤上的码也会随之变重。如果你在秘鲁买1吨黄金，然后去西班牙卖（运费忽略不计），那你还是有利可图的。

如此交易虽然无法让人一夜暴富，但我们不得不承认，这个爱占小便宜的人用的方法确实是对的：物体与赤道离得越远，受到的重力越大。原因很简单，地球自转时位于赤道地区的物体绕的是大圈，地球在赤道附近是凸出的，而且物体在地球自转时会变轻，所以物体的质量在赤道附近时比在两极时轻。

假设有一个质量很小的物体，我们从一个纬度拿到另一个纬度，它的质量变化几乎可以忽略不计。但如果是一个庞大的物体，这个质量差别就会非常明显。你们可能无法想象，一艘轮船在莫斯科时的质量为60吨，一到阿尔汉格尔斯克就会增加160千克，而到敖德萨又会减少60千克。人们每年都会将300000吨煤炭从斯匹次卑尔根群岛运到南方各港口，如果将这些煤炭运送到赤道的某个港口，然后用一个来自斯匹次卑尔根群岛的弹簧秤来称重，煤炭就会减少1200吨。一艘战舰在阿尔汉格尔斯克时质量约为20000吨，行驶到赤道附近的海域时，质量大约会减少80吨。但令人惊讶的是，谁都没有意识到战舰变轻了，因为不只是大洋里面的水，其他的物体全都变轻了。之所以没有人发现，是因为船只在赤道附近时，水面吃水深度与在两极地区时没有变化。吃水深度一样，是因为船只变轻的同时，被船只排开的水的质量也变轻了。

假如地球自转的速度迅速增快，一个昼夜缩短为4小时而不是24小时，物体的质量在赤道地区和两极地区时会有更明显的差别。若一昼夜只有4小时，一个在两级时质量为1千克的砝码，到赤道时就会缩减为875克。在土星上，物体的质量情况大致如下：

土星上的所有物体，在这颗行星的赤道上都比两极附近轻。

前面已介绍过，地球自转导致物体的质量在赤道时比在两极时轻，因此，赤道上的物体受到的向心加速度为重力加速度的。所以，如果赤道的向心加速度增快290倍，就变得和重力速度一样了。请问，要想使赤道上的向心加速度变为到原来的290倍，等于地球的重力加速度，那么地球的旋转速度是多少呢？由向心加速度与速度的平方成正比可知，地球自转的速度必须大约或等于现在的17倍（17×17约等于290）。此时，物体对自身支撑物的压力为零。意思就是，假如地球的自转速度为现在的17倍，位于赤道上的物体的质量就为零。而要出现同样的情况，土星的自转速度只需达到目前速度的2.5倍即可。(www.chuimin.cn)

【注释】

[1]虽然一直有哥伦布竖鸡蛋的传说，但并没有历史根据。这是摩尔瓦硬加在这位著名的航海家身上的。真正竖鸡蛋的是意大利建筑家布鲁涅勒斯奇，他是佛罗伦萨教堂巨大圆屋顶的建造者。他曾说：“我的圆屋顶是那样坚固，就好像竖起来的鸡蛋！”

[2]亚历山大·谢尔盖耶维奇·普希金（1799—1837），俄国著名诗人、作家，现代俄国文学创始人。

[3]这位哲人指的是古希腊哲学家芒诺。他提出了一系列关于运动不可分性的哲学悖论，其中以“飞矢不动” 最为著名。他还认为世界是静止的，人们觉得物体在运动是源于错觉。

[4]第欧根尼是古希腊哲学家，“犬儒学派”代表人物，这里隐喻他像狗一样走来走去。

[5]伽利略·伽利雷（1564—1642），意大利数学家、物理学家、天文学家、科学革命的先驱。

缺斤短两现象的科学解释

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