生活中有许多人恐高,到了一定的高度就会有眩晕、心慌等各种感觉,我也有点恐高症,开车走高架桥时,如果不走最高一层,没什么感觉,一旦开到最高层,心里总有点慌慌的。当然,我最严重恐高还不是走到很高的地方,而是见到能力比我强的、地位比我高的人,我会吓得话也说不出来的,这是另一种恐高。但换了另一种情况我就不恐高了,比如我乘坐封闭电梯时,尽管知道我的位置在渐渐升高,而且升得很高,但并无任何不适;当一个大人物和我面对面交谈,但我并不知道他是谁时,估计也能够将牛吹得天花乱坠,说得头头是道而无任何不适。
不闲扯了,还是说点与高有关的,人体感知高度主要靠视觉,通过外界物体在人眼中形成像大小来判断自身所处的高低,这种比较是相对的。郭敬明和姚明在一起,立刻会感到小四的矮小,但如果和潘长江在一起,小四还是不错的。站在山脚看泰山比喜马拉雅高大威武得多,就是因为相对海拔高的原因。人体有没有对高度绝对感知的器官呢?当然有,海拔越高,气压越低,人呼吸就会困难,但这种感觉不会太明显,几百米的变化范围人可能没有感觉,更别说几十米乃至几米的变化了。
那么问题来了,究竟该如何测量高度呢?这里有两种思考问题的方法:一是直接用尺子测量,或者用转换的方法将高度测量变成长度测量;另一种方法就是将由于高度变化而引起其它量的变化,测出其它量的变化值进而计算出高度值。
尼尔斯-玻尔在答题时就用了这两种思考方法,直接测量长度他用三种方法:一、用绳子系住气压计将气压计垂到地面,然后提上来,测量绳子放下的长度,该长度便是大楼的高度,这就是直接测量;二、在一个阳光灿烂的日子,把气压计拿到户外,测量出气压计的高度和其阴影的长度,以及大楼所投射出的阴影的长度,通过运用简单的比例法,就可以算出大楼的高度,这是用平面几何的知识将高度转化长度;三、拿上气压计,开始爬楼梯,并在墙上依次标出气压计的长度,记住你一共做了多少个记号,这是将气压当尺子用了,有点无厘头,除了开脑洞之外没有价值。
转换的方法,即由于高度的变化会导致其它物理量发生变化,因为这种变化是单调的,故可以通过测量其它物理量的值来计算高度值。
一、将气压计从楼顶自由下落,因为下落所用时间和下落的路程之间有关联,高中物理中给出了对应公式:h=0.5×g×t2(高度=0.5×重力加速度×时间的平方);二是测量重力加速度g,随着高度的增加重力加速度的值会发生变化,它们之间有着对应公式,g=4π2l/T2 (重力加速度的值等于4乘以π的平方乘以摆长l除以周期的平方)根据另一个公式,g=GM / (R+h)^2 【G是引力常量 G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2,M是地球质量=5.965*20^24千克,R是地球半径6371000米】这样可以计算出所在位置的高度;三是故事中没有说,但老师最想得到的答案是利用气压计分别测出楼底和楼顶的气压值,根据气压变化与高度之间的关系来计算楼层的高度,这是一个简单方法,h=(p2-p1)*12m/133pa。
测量一个物理量一般来说也就两种方法,一是直接测量,比如测长度;二是间接测量,测量的量与其它量之间有关联,只要测出其它量,就可以得到想要得到的量,比如测密度,其实测量的就是质量和体积,因为密度与质量及体积两者有关,也可以测得重力和浮力,运用重力、浮力以及液体密度的相关知识来计算所要测的物质密度。