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上秤只有一个感觉:我可能量了假体重。没准你真是量错了

(2017-01-16 15:32:33)
标签:

杂谈

【​作者:PanSci 】

“今天是个美好的早晨,但是当我站上体重计,却忽然发现我又胖了10千克!”,对于正在进行体重控制的人来说,这种状况可能是个梦魇,不过如果发生了这种情况,先检查一下你的体重计是不是不小心放在了地垫或地毯上,或者你根本就在床上量体重?

大家大多知道体重计要放在坚硬平整的地板上,不然显示的体重会不准,而且通常会比实际体重更重,但很少人知道为什么。这个生活化且看似简单的问题,其实是一个物理问题。

细心的读者应该可以发现,虽然体重计是通过测量嵌在内部的弹簧的压缩量来换算体重的,但并不像弹簧床的压缩那么简单。体重计真正测量的,是你站上去后,施加在弹簧上的“力矩”。换句话说,体重计有点像跷跷板,它的支点在体重计的四个角落,施力点是你的脚所在位置,抗力点则是弹簧。整体的受力情况就有点像是图1与图2:脚的受力点离支点比较近,而弹簧(抗力点)离支点比较远。


图1:体重计内部支撑的结构示意,支点有4个,因此实际上脚的施力会产生对弹簧产生4个作用的力矩,为了方便解说,这张图只画出其中一个。


在坚硬地板上量体重时,体重计的表面难免会因为受到压力而向下凹陷,连带使得内部的杠杆也弯曲。由于施力臂的长度是从施力点出发,沿着施力的垂直方向到支点的距离,因此如果杠杆弯曲了,施力臂的长度会略微缩小,如图2所示。由于力矩的算法是力×力臂,在施力臂变小的情况下,会有比较小的力矩。


图2:体重计的侧面图。在硬地板上称体重时,内部结构类似这种情况。注意:杠杆有些微的弯曲,使施力臂的长度稍微缩短。

体重计在制造完成后,会先在硬地板上进行校正。生产商希望让这个“比较小的力矩”产生之后,造成弹簧的压缩大小能够直接对应你的体重。这就是为什么虽然杠杆弯了,但量出的体重却还是准的原因。

但如果把体重计拿到地垫上然后站上去,由于地垫的表面比较软,体重计的某些部份(尤其是靠近支点的角落)会陷到地垫里面,将杠杆折弯的力分散掉。在这种情况下,杠杆比较不会弯曲,就如同图3的模样。因为施力臂没有缩小,体重计就会受到一个“比较大的力矩”,因此量出来的体重读数自然就比较高。

图3:上述体重计的侧面图。在地垫上称体重时,比较类似这种情况。

但有没有办法可以在地垫上量体重,却不会变胖10千克?虽然这个要求听起来很奇怪,但确实有人找到了解决方案,具体的步骤是:

  1. 先确定自己的体重到底有多重,好像还是需要把体重计拿到硬地板上量才行;
  2. 把体重计搬到地垫(或任何软质表面如地毯等)上
  3. 站上体重计,但双脚的重心要越靠近体重计的边沿越好,像图4那样;
  4. 你会发现困扰你的“地垫上称体重会变胖”问题不见了。


图4。一定要把体重称放在地毯或是地垫上称体重,还想得到准确计数的技巧就是站在体重称的边沿地带。

P.S.本文描述的体重计是传统的机械式体重计,如果是其他种类如电子式体重计,因内部机械结构不同,在地垫或地毯上量测体重时可能会有不一样的情况出现,不在本文探讨的范围。


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