宇宙の無重力空間で質量は計れるのか

重さと質量の関係を調べていて疑問に思うことがあります。
　ある解説に、「質量600gの物質なら、上皿天秤を使うと地球上でも月面でも無重力の宇宙空間でも、600gで釣り合う」と書いてありました。
　重さの概念との違いとして、理屈は分かるのですが、宇宙空間ではそもそも上皿天秤自体が機能しないのではと思うのですが、どうなんでしょう。全て宙に浮いてしまうと思うのですが。
　どなたか教えていただけると、ありがたいです。50過ぎのオッサンですので、学校等で聞けません。

No.1 ベストアンサー 回答者： sumbody 回答日時： 2022/05/07 04:55

＞宇宙空間ではそもそも上皿天秤自体が機能しないのではと思うのですが

私もそう思います。
＞無重力の宇宙空間でも、600gで釣り合う
は間違いだと思います。
天秤は、左右の皿が重力で下方向に引っ張られる力の差により
左右の重さの違いを知るものです。

まぁ重力ゼロでも天秤を適当な加速度で上方向に移動してやるとか
ぶん回して遠心力を使うとかすれば
それなりに機能するでしょうけど

静止状態では無理だと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございました。無重力空間でゼロで釣り合うように書いてあったので、頭が混乱した次第です。混乱した自分で良かったと思えました。

お礼日時：2022/05/07 08:11

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2022/05/07 06:40

物体をばねの片端に取り付け、バネの反対端を

充分に重いものにとりつけます。
物体をひっぱって離すと
バネが伸び縮みして振動します。

ばねの自然長との差をxとすると
F=ma=-kx → ω=√(k/m)→m=kT²/(4π²)

つまりバネにとりつけた物体の振動周期とバネ定数から
質量を計算出来ます。

この回答へのお礼

ありがとうございました。勉強になります。

お礼日時：2022/05/07 08:06

No.2 回答者： Tacosan 回答日時： 2022/05/07 05:20

上皿天秤は「双方の皿に乗っているものに対する重力の違い」を検出するものなので, 指摘の通り無重力の状態では使えない.

ISS ではバネを使って体重を測る BMMD とかいう装置があるらしい. こいつはバネの振動する周期がバネの強さと体重 (質量) で決まるという性質を使っているようだ. なお, これで得られるのは「慣性質量」であって地球上で測る「重力質量」と一致する理由は本来ないのだが, 今住んでいるこの世界では (少なくとも一定の精度で) 一致する (等価原理) ことが知られている.

この回答へのお礼

やはりそうですよね。ありがとうございました。スッキリしました。

お礼日時：2022/05/07 08:07