基本定義
定義
彼此相等而單位不同的兩個同名物理量的比值叫做換算因子(conversion factor)。換算因子的值為1。例如,由於1min和60s是完全相等的時間間隔,可有關係(1min)/(60s)=1和(60s)/(1min)=1,因此,比值(1min)/(60s)=1和(60s)/(1min)=1可用作換算因子。
注意事項
數與單位必須視為一個整體,因此換算因子必須帶有單位。例如,(1min)/(60s)=1不同於1/60=1。
換算因子的用法
用法簡介
我們常需要變換物理量的單位。為此可用鏈環變換法,即將初始測量量乘以換算因子。因為等式兩端同乘1,結果不變,我們可以在任何需要它們的位置插入這樣的換算因子,利用該因子可消去欲消掉的單位。例如,若想將2min換算為秒,可用2min=(2min)(1)=(2min)(60s/1min)=120s。
假如你引入了換算因子,卻沒能消去不想保留的單位,不妨將該因子的分子分母的位置顛倒再試。在鏈環變換法中,單位遵循與變數和數相同的代數運算規律。
用法案例
例1.公元前490年,Pheidippides從馬拉松跑到雅典帶去希臘戰勝波斯的訊息。他以每小時約23圈(rides/h)的速度跑完全程。此處,圈(rides)和(stadium和plethron)一樣,是古希臘時期長度的度量單位:1ride=4stadia,1stadium=6plethron,而依據現代單位,1plethron=30.8m。那么,Pheidippies的速率應為每秒鐘多少公里呢?解.我們利用可以抵消欲消去單位的換算因子。所以我們可以寫出
23rides/h=(23rides/h)(4stadia/1ride)(6plethra/1stadium)(30.8m/1plethron)(1km/1000m)(1h/3600s)=4.7727km/s。
例2.鯡頭(cran)是英國稱量剛捕獲的新鮮鯡魚的體積單位,1cran=170.474L的魚,約為750條鯡魚。假構想要順利通過沙烏地阿拉伯的海關,一隻裝載1255鯡頭魚的船,需要折算為“covido^3”為單位申報才能獲得許可證。其中covido是一種沙烏地阿拉伯的長度單位,1covido=48.26m。那么,要申報的量為多少?
解.由於 1L=1000cm^3,所以我們可以寫出
1255crans=(1255crans)(170.474L/cran)(1000cm^3/1L)(1covido/48.26cm)^3=1.903*10^3 covidos^3。
常用換算因子
平面角
度(°) | 分(') | 秒('') | 弧度(rad) | 周(rev) |
1 | 60 | 360 | 1.745*10^(-2) | 2.778*10^(-3) |
立體角
1球面=4pi球面角=12.57球面角長度
厘米(cm) | 米(m) | 千米(km) | 英尺(in) | 英寸(ft) | 英里(mi) |
1 | 10^(-2) | 10^(-5) | 0.3937 | 3.281*10^(-2) | 6.214*10^(-6) |