太空中测质量的方法都有哪些?

除了太空授课里说的那个测加速度的,还有哪些方法?
讨论向,最好描述一下具体怎么去操作

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5个答案
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章鱼喵.时见疏星理论物理专业,西夏文爱好者

2013-06-20 11:52

理论上说,基本上涉及到质量的物理原理都能用。例如,


0. 质量 = 体积*密度

例如一个水球,我们可以测量出体积,知道水的密度,就可计算质量了。

( 惯性质量还是引力质量取决于使用的密度是怎么来的)


## 惯性质量


1. 牛顿第二定律( 惯性质量)

我们拉着物体运动,我们可以测量加速度,可以测量力,就能够算出质量。


或者如果能够准确的知道质心的位置,可以利用圆周运动:

测出圆周运动的频率,然后测出向心力,就知道质量了。


或者,其它的方法包括使用流体的粘滞阻力,对于一个已知速度的物体,在水中走多远等等,也归到这一类吧。
或者对于带电物体,借用电磁场,凡是用到下面的公式的,都归进来。






2. 冲量定理( 惯性质量)

动量的改变量等于力乘以力的作用时间。


当然,力可能不是恒定的,严格的计算应该是:

质量不变的情况,动量的改变量可以简化成:速度改变量乘以质量。

这样如果我们利用一个已知的力,看一个过程的速度改变量,就能计算物体的质量。


3. 动量守恒( 惯性质量)

体系所受到的合外力为零的时候,动量是守恒的。

这样如果我们有一个质量已知的物体,知道这个物体的速度,用来撞击被测量的物体,并且发生完全非弹性的碰撞,使得两个物体最终一起运动,并且测出速度,这样就可以知道被测物体的质量了。


我们的被测物体的质量就是:

(当然,这个能量守恒也能算。)


4. 振动( 惯性质量)

例如比较简单的弹簧谐振子:

谐振子的频率是


如果我们知道弹簧的劲度系数k,测出谐振子的频率,就可与算出物体的质量m

5. 角动量定理( 惯性质量)

角动量的变化率等于作用在这个体系上的力矩的大小。

给一个规则形状的物体一个初始的角速度,然后测量改变这个物体的角速度的困难程度:力矩的大小。

(因为我们对于一些规则物体的角动量的计算是比较简单的。)


(角动量守恒没想到怎么用)


6. 平行轴定理( 惯性质量)


如果我们已知一个物体的质心为轴转动惯量Ic,那么我们在另一个与这个轴平行的轴上的转动惯量可以给出,与原来的差异是由质量和两个轴的距离决定的。




## 引力质量

各种扭秤。例如卡文迪许钮秤。

如果我们有已知质量的标准件,然后利用扭秤可以测量物体的质量。然后没有必要用两个物体。

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ProtossProbe工程力学专业,果壳SpaceX小组组长

2013-06-20 13:35

虽然测的方法很多,但是目前真正投入太空实际应用的装置,原理主要是振动原理以及牛顿第二定律了。

理论上很多公式都可以,但是还是要考虑测量精确度以及装置的大小、重量等其他因素。

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scythe7三只脚的猫

2013-06-21 17:25

大部分测量方法都是实验室方法,更应被称作检验方法,而非测量方法

作为测量方法,首先你要有较大的量程,能涵盖可能出现的质量偏差(因此碰撞交换动量的方法就是不合格的)

接下来,直接测量的物理量必须有可执行性(类似测个速度这种测量,需要借助的参照物太多,实际误差很大,除非是实验室环境)

最后,不能引入被测量物的质量相关参数(我都知道密度了还测个屁质量啊)


然后,我怀疑这是题意没有说清楚,这是说的太空舱里面玩杂耍测质量呢?还是对太空中的不明物体测质量?

前者的话,我推荐沙发上第一种方法的第二种小类

后者的话,还只能靠碰撞了,但是基于小天体的质量一般都很大,搞到能影响其速度到可观测程度的碰撞物又很难弄到。。。。。所以还是一种空想。

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测量其引力波吧亲~【我来捣乱的

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太空舱应该是平的无突出物的才安全,在来测质量。

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