小秤称大物

UFO爱好者

上海某实验学校小军、小红、小芬坐在实验室里完成老师布置的实验题。他们上周学习了杠杆原理，知道怎样用杆秤称出物体的重力。他们一会儿称出一本大书是2.4千克，一会儿称出一只小猫是1.8千克，一会儿又称出一个小桌子是9.5千克。要知道，用杆秤称不出物体的重力，要算出重力，必先要知道物体的质量，再乘以9.8牛顿/千克，就可以算出物体的重力。
例如：2.4千克的物重是2.4×9.8＝23.52（牛顿），这是以国际单位制为单位的重力。
“能称院子里那块大石头吗?”小军问。
“这里的秤最多才称10千克，看样子称不起来。”小红说。
“大石头是个长方体，量出长、宽、高，算出体积是多少立方米。每立方米的石头质量是2.5吨，用体积去乘石头的密度不就得出它的质量吗？”小芬脑子很灵。
小军、小红都说这是个好办法。可是小军转念一想，说：
“你怎么知道这石头的密度一定是2.5吨/米3呢?不同的石头，密度不同啊!”
“你说怎么办?”
“我们充分利用了杆秤的杠杆原理，用不到1千克的秤砣称起了10千克的大东西。咱们为什么不再用一次杠杆原理去称称大石头呢?”
小军说出两次利用杠杆原理的思路，一下子把小红、小芬的劲头提起来了。他们找来一根2米长的铁棍、几根绳子，喊来几个大人帮忙，称了起来。先用绳子拴好大石头，把它挂在铁棍中央。铁棍粗细均匀，中央正好是它的重心位置。几个人在紧靠铁棍中央5厘米的地方，用绳子拴个套，两个大人用棍抬起来；在铁棍的另一头，也用绳子拴个套，一个大人用杆秤钩住。小军喊一声：“起!”杆秤称出是10千克整。
“放!好了，我们能算出大石块的质量了。”小军说。
“以两个大人抬的地方为支点，”小红嘴快，“列出杠杆公式：
石重×5厘米＝10千克×（100+5）厘米
所以石头的质量是210千克（2058牛顿）。”
“不对!”小芬忽然说，“石头的质量不是210千克。”
“我算错了?”
“没算错，但没算完。”小芬说。
“噢!明白了!”小军经小芬一提醒，立刻悟出道理。
这时，小芬、小军突然想到一块去了，几乎齐声说：
“还没去掉铁棍的质量呢!”
“不用去!”小红不服气，“我们把石头挂在它的重心上了，这样，在杠杆平衡时，它的质量就可以不考虑了，因为它的力臂为0。”
“石头可以也应该挂在铁棍的重心上，但在计算时，支点不能选在重心上，真要这样，石块的质量也没法算了——它的力臂为0，力矩也为0，怎么算?”
“是啊!支点并不能选在铁棍的中心上，而是选在两个大人抬着的绳套处。所以铁棍的质量也起作用了。”
他们称出铁棍是7千克。
“那么，石头的质量是203千克（1989.4牛顿）。”三人异口同声地喊起来了。
【科学大揭秘】
你们知道杠杆有哪几种类型吗？
杠杆有三种类型，分别是：
１．省力杠杆：L1＞L2费距离例：撬棍
２．省距离杠杆：L1＜L2费力例：镊子
３．等臂杠杆：L1＝L2既不省力也不省距离例：天平
【知识小博士】
杠杆：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。