在窗户前观察远处的一栋高层建筑,你可能会好奇它到底有多高呢?你可能不能准确地猜测出来,但现在我们有一个更好的、更奇妙的方式来计算出答案。
本次实验使用的是一种被称为hypsometer的简单仪器(hyps在希腊语中表示“height”,height是高度的意思)来估计远处无法进行物理测量的物体的高度。当你知道你与物体间的距离和看到它的最高点的角度时,你就可以使用一个简单的数学原理来计算它的高度。
掌握这些知识后,你就可以用吸管、纸板和回形针制作一个奇妙的高度测量计。
需要什么
▲吸管
▲纸板
▲胶带
▲剪刀
▲带有厘米刻度的直尺
▲回形针
▲计算器
▲钢笔
怎么做
将吸管水平放置在距离纸板顶部2厘米的地方,用胶带固定好。然后,在纸板右侧10厘米高度的地方刺出一个小孔,拉直回形针并弯曲一端,如图2-15所示。
图2-15
将纸板顶端沿着吸管卷起粘好,将拉直的回形针钩入孔中,如图2-16所示。注意回形针要能够前后摆动,如图2-17所示。
图2-16
图2-17
接下来,在纸板下端回形针悬挂处下方从0写到12画上刻度,每个刻度间间隔为1厘米,如图2-18所示。
图2-18
要测试高度计的准确度,你需要知道你离另一个人的距离。在这个例子中,用一只手握住纸板成一定角度,然后通过吸管观察位于3米远的你的朋友的头部。你会注意到当你倾斜头部(以及纸板的位置)时,回形针将以一定角度向左移动并垂直向下。查看回形针指向的数字。在这个例子中,它是数字1.5。
通过计算两者间的距离以及刻度板上显示的倾斜角度,你就可以计算你的朋友的身高了。
图2-19
注意:使用测高计可以更容易地计算公制测量值,因为它使用十进制的计数方式,而英寸/英尺/码等都不太适合科学计算。许多网站提供标准单位转换为公制计算器。如果你没有公制标尺,可以使用计算器和以下图表来帮助您估算:
1英寸=2.5厘米
1英尺=30厘米
3.3英尺=1米
1000米=1公里
1毫米=0.001米=0.04英寸
1厘米=0.01米=0.4英寸
图2-20
你也可以将这些数字写在高度计背面,以便随时参考。
你需要两个指标来估算物体高度:视线高度以及纸板的高度。只需测量从头顶部到眼睛的距离(通常为9到15厘米),然后从你的身高中减去此数。例如,如果你的身高为170厘米,眼睛距离头顶10厘米,则眼睛高度为160厘米。纸板的高度是10厘米。利用这些数字,你就可以用高度计来估计你朋友的身高。
本例中把距离你朋友的距离(300厘米)乘以回形针指向的刻度(1.5)再除以纸板的高度(10),得到的结果加到你的视线的高度上,共计205厘米。
300cm×1.5=450cm
÷10
=45cm
+160cm
=205cm
你可以将此数字转换成标准英尺或英寸,大约82英寸高。
用高度未知的物体(如门、墙和建筑物)测试你的高度计,校准高度计提高测量精确度。