算法"急轉彎"——巧稱手鐲密度

小編在刷抖音的時候,看到一個簡易的測量翡翠手鐲密度的時頻,大致分為兩個步驟:


算法


第一步:將裝水的玻璃缸放在電子稱上,並將電子稱歸零;

第二步:將手鐲放入玻璃缸中,記錄電子稱的數值A;

第三步:用細繩拉起手鐲,使其懸浮在水中,記錄電子稱的數值B;

第四步:手鐲密度ρ=A÷B

那麼這個算法計算的結果到底正確嗎?我們來分析一下。首先我們定義以下幾個變量:

  • m杯子:杯子的質量
  • m水:水的質量
  • m鐲:鐲子的質量
  • V鐲:鐲子的體積
  • g:重力加速度
  • F支撐:歸零條件下電子稱對於水和杯子的支撐力
  • F拉力:歸零條件下電子稱對於水和杯子的支撐力
  • ρ鐲:鐲子的密度
  • ρ水:水的密度

第一步,沒有手鐲時,計算電子秤的支撐力 Eq.(1):

F支撐=(m杯子+m水)g

第二步,手鐲沉底時,計算電子秤的支撐力 Eq.(2):

F支撐+A×g=(m杯子+m水+m鐲)g

第三步,繩子的拉力 Eq.(3):

F拉力=(m鐲-V鐲×ρ水)g

第四步,手鐲懸浮時,計算電子秤的支撐力 Eq.(4):

F支撐+B×g=(m杯子+m水+m鐲)g-F拉力

化簡上述的公式可以得到:

A=m鐲,B=V鐲×ρ水

所以我們可以得到

ρ鐲=m鐲÷V鐲=ρ水×(A÷B)

由於由ρ水=1,所以

ρ鐲=A÷B


分享到:


相關文章: