高30厘米的埃菲尔铁塔模型的质量有多重

时间:2023-11-14 22:29:03

【题】埃菲尔铁塔高度为300米,质量是9000吨。现在有一个精确制作的铁塔模型(见图4),已知其高为30厘米,请问:这个模型的质量是多少?

高30厘米的埃菲尔铁塔模型的质量有多重

高30厘米的埃菲尔铁塔模型的质量有多重

【解】这个问题虽然属于几何学的领域,但引起了物理学领域的重点关注。因为在物理学中,时常会将几何形状相似的若干个物体的质量进行比较。于是,如何确定两个相似物体之间的质量关系(其中物体A和物体B的线性大小比例为1:1 000)就成问题的关键所在。按照上面这种比例关系,如果你以为微缩后的埃菲尔铁塔模型的质量应为实物的1/1000,也就是9吨的话,那么你就错了。事实上,几何形状相似的物体的线性比例的立方就等于它们的质量比。换而言之,模型质量的109倍(即10亿倍)等于实物的质量:

9 000 000 000:1 000 000 000=9(克)

模型为铁制品,长度是30厘米时,质量是相当小的。因为模型仅为实物厚度的1/1000,所以模型的框架会非常薄,这就要求模型要如丝般精细。因而,模型就如同一件精细的纺织品——由最细的丝线制作而成的纺织品,那么模型质量之小也就在预料之中了。