千克
公斤是国际单位制(SI)中的基本质量单位。它被广泛用于世界各地的科学、工程和商业。千克正好是一升水的质量。
截至2019年5月20日,公斤的定义是基于普朗克常数为6.62607015−34×10公斤2−1⋅米⋅秒。
有人试图以其他方式来定义公斤。一个例子是规定了某种物质的原子数(在一定温度下)。
一公斤是比2.2磅多一点。一吨是一千公斤。在海平面3.98 °C(39.16 °F;277.13 K)时,一升水的重量几乎正好是一公斤。这就是1795年克的定义的基础。
历史
1879年,这块金属被制成。1889年,它被正式选定为公斤。它是由90%的铂金和10%的铱金制成。选择这些金属是因为它们不像大多数金属那样会生锈或腐蚀。它被存放在法国塞夫勒的BIPM的一个金库里。从1795年到1799年,质量单位不叫 "公斤",而是叫 "墓"。
原始的千克被保存在钟罩内。随着时间的推移,灰尘会在上面聚集。在测量之前,要对其进行清洗以获得原始尺寸。
质量和重量
千克是一个质量单位。在通常的语言中,测量质量定义了某物的重量。这在科学上是不正确的。质量是一种惯性属性。它测量的是一个物体在没有力的作用下保持一定速度的趋势。
艾萨克-牛顿爵士的运动定律包含一个重要的公式。F=ma。F是力。m是质量。a是加速度。一个质量(m)为1公斤的物体在受到1牛顿的力(F)作用时,将以每秒1米的速度加速(a)。这大约是地球重力加速度的十分之一。
物质的重量取决于重力的强度。物质的质量则不然。一个物体的质量在任何地方都是一样的。物质具有不变的质量,前提是它不以相对于观察者的速度行驶。根据爱因斯坦的狭义相对论,静止质量为m的物体或粒子的相对论质量(相对于观察者的表观质量)随其速度0增加,即M=γm0(其中γ为洛伦兹系数)。这种影响在日常速度下很小,比光速小几个数量级,但在非常高的速度下变得很明显。例如,相对于观察者而言,以仅为10%的光速飞行--与日常速度相比非常快(约1.08亿公里/小时或67,000,000英里/小时)--会使物体的相对论质量仅增加0.5%以上。
至于公斤,相对论对物质质量不变性的影响只是一个有趣的科学现象,对公斤的定义及其实际实现没有影响。然而,物体仍然有其质量和惯性。宇航员必须使用十倍的力量来加速一个十公斤的物体,其速度与一公斤的物体相同。
一个常见的秋千,如图所示,可以显示出力、质量和加速度的关系。有人可以在秋千上推一个成年人。这个成年人会慢慢加速。在秋千改变方向之前,他们只会向前摆动一小段距离。如果一个孩子坐在秋千上,那么这个孩子会更快更远地向前摆动。
秋千上的铁链支撑着孩子的体重。如果有人站在她身后并试图阻止她,就会违背她的惯性行事。这种惯性来自于她的质量,而不是重量。
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问题和答案
问:国际单位制(SI)中质量的基本单位是什么?答:公斤是国际单位制(SI)中的基本质量单位。
问:目前公斤的定义是如何确定的?
答:截至2019年5月20日,千克的定义是基于普朗克常数为6.62607015×10-34千克⋅米2⋅s-1。
问:是否有其他定义公斤的方法?
答:是的,有人试图用其他方法来定义千克。例如,有一种方法规定了在某一温度下某种物质的原子数。
问:一公斤等于多少磅?
答:一公斤等于略多于2.2磅。
问:一吨有多少公斤?
答:一吨相当于一千公斤。
问:在海平面和3.98°C(39.16°F;277.13K)时,一升水的重量是多少?
答:在海平面和3.98°C(39.16°F;277.13K),一升水的重量几乎正好是一公斤。
问:这个定义克数的基础是什么时候建立的?
答:这个定义克数的基础是在1795年建立的。