在電梯中，想出愛因斯坦廣義相對論的假設

正經玩每周六上午會推送一個好玩的科學實驗，可以由家長大朋友帶著小朋友在家裡動手操作。希望正經玩陪您度過每一個溫馨的親子周末，讓小朋友的童年充滿知識、愛和陪伴。

引子與先睹為快

本期正經玩將會帶大家認識

物理所的另一個高端的「實驗器材」

雖然它從不起眼

但是所有3樓以上的老師同學

幾乎沒人可以離開它一天

它就是我們的——電梯君

說到電梯，大家可能都會有自己的體驗

比如封閉的空間恐懼症啊

《無間道》里一直關不上的電梯門啊

最直觀的一定是那種眩暈的感覺

就像在坐飛機一樣

（什麼？你說你沒坐過飛機？）

其實眩暈就是電梯不斷上升或下降的過程中

加速度帶給我們的直觀感受

下面我們一起來看看

實驗過程

實驗器材：電梯，彈簧秤，水瓶，繩子

此處為了省事

小編直接找了一根導線代替繩子了

現在，我們用彈簧秤把這瓶水掛起來

發現其重力在5N左右

現在我們將整個系統帶進電梯里

向下按一層

當電梯開始運行時

我們發現彈簧秤的示數會變小

小於原本的重力

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中間有一段時間

彈簧秤的示數恢復原狀

後來，彈簧秤的示數又變大了

超過了原來的重力

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減小和增大的最大值幾乎相同

大概在0.3~0.4N之間

原理解說

我們將電梯向下按了一層

因此電梯先向下運動

即有了一個向下的加速度

因此，重力的一部分提供物體向下的加速度

物體處於「失重」狀態

稱量的重力（彈力）必然小於原本的重力

當電梯由向下運動到準備停下來時

必然會有一個向上的加速度

因此，彈力的一部分提供物體向上的加速度

物體處於「超重」狀態

稱量的重力（彈力）必然大於原本的重力

一個0.5kg的物體受到0.4N的力

因此，根據牛頓第二定律F=ma

電梯的加速度約為0.8m/s^2

現在，大家跟小編思考這樣一個問題

如果我們的電梯向下行駛時

加速度即為重力加速度

那麼彈簧秤的示數是怎樣的？

當電梯內的我們鬆開彈簧秤時會發生什麼？

一個在電梯外的人觀看電梯內的我們時

又會觀察到什麼？

在一百多年前，愛因斯坦也開始思考這個問題

他這樣想，在一座很高很高的理想大廈里

物理學家在電梯里做實驗

突然電梯的鋼纜斷了

這時電梯就開始自由落體運動

物理學家扔出手中的物體

這時電梯外的參考系將看見電梯和電梯內的人和物都在相同的加速運動

而電梯內的人卻發現物體不受任何力，處於靜止狀態

於是愛因斯坦提出了引力場和加速度是等價的

非慣性系被納入相對論的範疇

這就是愛因斯坦電梯思想實驗

隨後就建立了以空間彎曲代替引力場的廣義相對論

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