最近網路上流傳《電子秤下放泡沫箱,見到就走,讓更多人知道吧》,甚至連一些V號都在轉發。然而作為一名化學專業學生,在電子秤下墊泡沫有助於商家短斤少兩,而有權威人士解釋說這是有道理的——「秤下墊了泡沫、紙板,會引致變形緩衝,產生向上的加速度,導致托盤對物體的支持力大於物體的重力,出現超重現象,所以秤的指針讀數偏大。」
從來只聽說過稱要放平,沒聽說過必須把稱放在堅硬物體上稱量。翻過無數了電子天平說明書,也只說「要把天平放置在平穩的工作檯上操作,避免機械震動、氣流等影響。」感覺這事不太對勁。
為了讓更多人直觀地理解,本文討論的「短斤少兩」是指「秤的示數高於實際質量/重量」。實驗方法很簡單:將電子稱放置于堅硬平面和不同厚度泡沫平面上稱量同樣質量的物體,看放置在泡沫板上的電子稱是否會示數偏大。
1.墊泡沫沒有什麼卵用,從左至右依次為放置在亞克力板上、薄泡沫板上、厚泡沫板上稱量100g砝碼的結果。分別為100.07g,100.07g,100.08g。僅有萬分之一相對誤差,在測量允許範圍內。
可能會有人說在厚泡沫板上示數還是偏高了0.01g呀!但這個誤差是正常且隨機產生的,因為所有電子天平最後一位都是不可靠的,它的示數會隨機地偏差±1數值。所以最後一位被稱為「可疑數字」,在科學計量中會被近似到前一位。比如,我們化學分析常用的分析天平可以顯示到0.00001g,假如我某次稱量樣品示數為0.34521g,但我在記錄數據時只能寫0.3452g。
2.傾斜天平放置的平面只會對商家不利,不會有助於短斤少兩。標準化學實驗室會嚴格要求天平水平放置,那麼是不是傾斜可以導致短斤少兩呢?注意觀察天平示數隨傾斜度的變化。
越傾斜數值越小,傾斜的天平稱到的「重量」小於實際重量,這只會對商家不利。這也是為什麼高精度分析天平都自帶水平儀,每次稱量前都要確認水平儀顯示天平已放平。
實驗表明不同兩個100g砝碼在托盤不同位置均稱得100.07g,但兩個砝碼同時稱量時,數值比單一砝碼示數的兩倍略小,說明該天平響應曲線略不線性。
1.受力分析
令秤的質量為M,砝碼質量為m。只要整個系統處於平衡狀態,那麼秤除重力外還受到桌面/泡沫板對它的支持力=秤的重力+砝碼重力,和砝碼對其的壓力=砝碼重力,示數則等於秤對砝碼的支持力,平衡=砝碼重力。所以無論下面用什麼支撐,測得的值都不變。
2.無論如何傾斜,測得的力都不可能大於砝碼重力
如果一個砝碼放在斜面上,那麼秤稱到的力並不是該砝碼重力,而是砝碼在垂直於斜面方向上的分量=mg·cosθ<mg
所以,只有天平/秤水平放置時稱到的是準確數值(公平合理,誰都沒虧),只要有傾斜,測到的數值都會小於實際值(商家虧損,消費者占便宜)。