新華網(wǎng)北京6月20日電在20日上午舉行的“臺(tái)空教學(xué)活動(dòng)中，我國(guó)第一位“臺(tái)空教師王亞萍通過(guò)質(zhì)量測(cè)量、單擺運(yùn)動(dòng)、陀螺運(yùn)動(dòng)、水膜、水球等5項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)，演示了失重環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象，并通過(guò)視頻通話與地面教室?guī)熒?dòng)。

這些奇妙的實(shí)驗(yàn)反映了什么物理原理？天地物理特性的差異給太空飛行帶來(lái)了什么影響，在太空活動(dòng)中有什么樣的應(yīng)用？清華大學(xué)航空航天研究所副教授王兆奎解釋了這些問(wèn)題。

圖表：天宮一號(hào)太空授課：太空質(zhì)量測(cè)量 新華社記者 張勛 林漢志 編制圖表:天宮一號(hào)泰空教學(xué):泰空質(zhì)量測(cè)量新華社記者張編譯

實(shí)驗(yàn)一:質(zhì)量測(cè)量——牛頓第二定律

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:王亞平首先展示了兩個(gè)相同的彈簧，固定了兩個(gè)質(zhì)量不同的物體。圖為兩個(gè)彈簧在同一位置平衡，物體的質(zhì)量差無(wú)法測(cè)量。然后，鏡頭轉(zhuǎn)向了天宮一號(hào)用來(lái)測(cè)量質(zhì)量的“質(zhì)量測(cè)量?jī)x”。聶海勝把自己固定在支架的一端，王亞平輕輕把支架拉開(kāi)。當(dāng)他松開(kāi)時(shí)，支架在彈簧的作用下回到了原來(lái)的位置。LED屏幕顯示聶海勝的質(zhì)量:74kg。王亞平解釋說(shuō)，質(zhì)量測(cè)量?jī)x通過(guò)彈簧產(chǎn)生力，測(cè)量力的加速度，然后根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算質(zhì)量。

專家解讀:這個(gè)實(shí)驗(yàn)形象地說(shuō)明了牛頓第二定律的基本原理——“物體的加速度與施加在物體上的力成正比，與物體的質(zhì)量成反比?！边@是一個(gè)普遍適用于所有慣性空的基本物理定律，不會(huì)因引力環(huán)境和物體運(yùn)動(dòng)速度而改變，所以在Tai 空和地面也成立。

在地球表面，由于地球引力的作用，物體的質(zhì)量反映為重量。當(dāng)物體懸掛在彈簧秤上時(shí)，彈簧的張力和地球的重力是平衡的，所以物體的重量可以從彈簧秤的讀數(shù)中得到。在繞地球高速運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船中，地球的引力被宇宙飛船的離心力所平衡。飛船內(nèi)部沒(méi)有地球引力的影響，也沒(méi)有重量的概念，所以彈簧秤上沒(méi)有讀數(shù)。

天宮一號(hào)中的“質(zhì)量測(cè)量?jī)x”直接利用物體的作用力與加速度的關(guān)系，利用牛頓第二定律來(lái)確定物體的質(zhì)量。這一原則廣泛應(yīng)用于空間活動(dòng)。比如航天器總質(zhì)量在燃油消耗一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生變化，可能會(huì)影響軌道控制的精度。此時(shí)，可以打開(kāi)推進(jìn)器，同時(shí)測(cè)量航天器的加速度，從而計(jì)算出航天器的質(zhì)量。