彼此相等而单位不同的两个同名物理量的比值叫做换算因子,英文名是conversion factor。
基本定义
定义
彼此相等而单位不同的两个同名物理量的比值叫做换算因子(conversion factor)。换算因子的值为1。
例如,由于1min和60s是完全相等的时间间隔,可有关系(1min)/(60s)=1和(60s)/(1min)=1,因此,比值(1min)/(60s)=1和(60s)/(1min)=1可用作换算因子。
注意事项
数与单位必须视为一个整体,因此换算因子必须带有单位。
例如,(1min)/(60s)=1不同于1/60=1。
换算因子的用法
用法简介
我们常需要变换物理量的单位。为此可用链环变换法,即将初始测量量乘以换算因子。因为等式两端同乘1,结果不变,我们可以在任何需要它们的位置插入这样的换算因子,利用该因子可消去欲消掉的单位。
例如,若想将2min换算为秒,可用2min=(2min)(1)=(2min)(60s/1min)=120s。
假如你引入了换算因子,却没能消去不想保留的单位,不妨将该因子的分子分母的位置颠倒再试。在链环变换法中,单位遵循与变量和数相同的代数运算规律。
用法案例
例1.公元前490年,Pheidippides从马拉松跑到雅典带去希腊战胜波斯的消息。他以每小时约23圈(rides/h)的速度跑完全程。此处,圈(rides)和(stadium和plethron)一样,是古希腊时期长度的度量单位:1ride=4stadia,1stadium=6plethron,而依据现代单位,1plethron=30.8m。那么,Pheidippies的速率应为每秒钟多少公里呢?
解.我们利用可以抵消欲消去单位的换算因子。所以我们可以写出
23rides/h=(23rides/h)(4stadia/1ride)(6plethra/1stadium)(30.8m/1plethron)(1km/1000m)(1h/3600s)=4.7727km/s。
例2.鲱头(cran)是英国称量刚捕获的新鲜鲱鱼的体积单位,1cran=170.474L的鱼,约为750条鲱鱼。假设想要顺利通过沙特阿拉伯的海关,一只装载1255鲱头鱼的船,需要折算为“covido^3”为单位申报才能获得许可证。其中covido是一种沙特阿拉伯的长度单位,1covido=48.26m。那么,要申报的量为多少?
解.由于 1L=1000cm^3,所以我们可以写出
1255crans=(1255crans)(170.474L/cran)(1000cm^3/1L)(1covido/48.26cm)^3=1.903*10^3 covidos^3。
常用换算因子
平面角
立体角
1球面=4pi球面角=12.57球面角
长度
1埃=10^(-10)m,1飞米=10^(-15)m,1寻=6ft,1杆=16.5ft,1海里=1852m,1光年(ly)=9.460*10^12km,1波尔半径=5.292*10^(-11)m,1mil=10^(-3)in,1秒差距(Parsec)=3.084*10^13km,1码=3ft,1nm=10^(-9)m。