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Posts from the ‘Magical Physics’ Category

8
Feb

初等数学证明开普勒第二定律

开普勒第二定律是这么说的:在相等的时间内,行星与恒星的连线扫过的面积相等。当我第一眼看到这条定律的时候,觉得非常神奇,而当我看到了这个定律的证明时,不禁更觉神奇了!下面我把从《物理定律的本性》上看到的关于这个定理的证明简要写下来供大家欣赏。

如图,O为恒星,直线AC为行星不受引力时的轨迹。设行星从A到B、从B到C所用的时间间隔Δt相等,A处的时刻为t1,B为t2,C为t3。现在假设行星不受O的引力作用,那么这时扫过的面积SΔABO和SΔBCO相等(等底同高)。现在行星受到引力作用了,因为引力的方向时刻指向恒星,所以在从t1到t3这段时间里,行星所受的引力的方向的总效果应该沿着BO方向(这需要一点向量的知识)。因此,t3时刻行星的位置C’应该由两个向量相加而得到:向量AC+向量CC’(作CC’平行于BO,因此沿BO方向的向量等价于CC’)。这样,SΔBCO=SΔBC’O(同底等高)。因此,SΔBC’O=SΔABO。因为Δt是任取的,所以在相等的时间内,行星与恒星的连线扫过的面积相等。

14
Jan

A Funny Mistake

At noon that day, we found a strange phenomenon. She Fei’s bottle, which was half filled with boiled water, had many bubbles going up from the bottom to the top, with the sound of ‘zizizizi’. It’s so interesting that Zhang Cheng , Wang Wenkai and I came to explain it. I observed the bottom of the bottle, and found that there was a scratch on the bottom. I remembered a TV show, which said a scratch may cause water boil if the water has a high enough temperature and a too smooth pot cannot boil the water. So I guessed that phenomenon might be cause by the scratch, the scratch made the water boil. Wang said the scratch might cause the pressure decrease, so the lower decrease cause the water reach its boil temperature. Then he thought of a method to prove his assume. He asked Zhang to open the cap of the bottle to see whether he was correct. Zhang opened it carefully, and he was surprised that his left hand beneath the bottle felt very hot at the moment the cap was opened and the bubble stopped to travel! He was puzzled. I observed the bottle again, and I found that there was some water on my hand beneath the bottle! Ahhhh, I made the final correct conclusion: the bottle leaked!!!

According to this funny mistake, I know that we shouldn’t make a conclusion too quickly without thinking deeply, and we shouldn’t believe an assumption without experiment. We should observe a phenomenon carefully, think about it deeply, and have a small experiment to prove the assumption. Maybe a reason of a strange thing is very easy, and we should remember it forever!

14
Jan

找棒状物重心的简单办法

分别用两手的食指支持住棒的两端,之后两手同时用力渐渐向中间并拢。这时,你会惊奇的发现,在任意时刻,只有一根手指头相对于棒在滑动,而另一只手指则会相对静止,尽管两只手都在用力。最终,两手靠在一起,这个地方一定就是棒的重心。其道理,主要是静摩擦力以及转轴平衡的知识。

7
Jan

纸的承受能力竟然是如此之大

前几天,强人王鸿飞和我们讨论了一个奇特的现象。
大家都认为,纸是很脆弱的,但事实上纸的承受能力惊人的大,不信你可以做个实验看看。
拿一张没有褶皱没有裂缝的纸,双手握住纸的两边(注意是握住,而不是用指头捏住或掐住,目的是尽量减小纸在手处的扭曲形变),使劲用力拉纸,无论你用多大的力气你也不可能把纸从中间拉断。纸就算断了,也一定是从你的手那里断的,那里发生了扭曲形变。
神奇吧!分子力就是这么神奇,物理就是这么神奇!

7
Jan

几本很好很强的物理书

最近一个学期,每星期必去一次书城,每次去都有买几本书的冲动,除非没带钱。虽然大部分书闲置了,但真有一些好书值得反复品读。

《可怕的对称》(阿·热 著)这是一本很出名的物理学科普书籍,我看了许多的科普书的引用里面都有它,甚至连机械工业出版社出版的《大学物理》教材都要引用它。里面讲的对称思想,至今使我激动不已,原来是世界是这么美妙。

《物理定律的本性》(R·P·费曼 著)名字里有"RP",人品就是高啊!这是一位获得过诺贝尔奖的物理学家,在量子电动力学有卓越的贡献。而它又是一位天才似的科普演讲家,他在康奈尔大学的演讲,也就是这本书的出处,取得了巨大成功。他用的都是最先进最有趣的物理思想、最生动最易懂最贴切的比喻、最平易惊人的语言,用几乎小学生水平的数学,讲述了物理定律的本性,我看得十分着迷。

《自然哲学之数学原理》(艾萨克·牛顿 著)这本书最强,不用说大家应该也知道,这是物理大厦的奠基之书,被誉为世界上最伟大的科学书籍。这本书挺难(对于我这种低智商的人来说),因为牛顿在这本书里已经大量使用它自己发明的现在被称为微积分的数学工具了。里面讲了力学、运动学、流体力学、天文学、潮汐等有关定理。

原来物理世界这么神奇,居然有着对称、守恒、最小作用量原理这样的普适原理,在人类目前可以达到的范围内放之四海而皆准!!!无论是牛顿力学还是麦克斯伟电磁学,无论是相对论还是量子力学,都离不开他们的身影。。。神奇啊啊!!!

3
Jan

一根钉子上搭上六根钉子

现在给你一个固定好的尖朝下竖直的钉子,如何才能在它上面搭上六根钉子呢?不准用任何辅助工具,例如磁铁、胶水、绳子等等。也不准用手扶着让他不倒。

这不是脑筋急转弯,要的不是小聪明式的耍花招的回答,而是完全根据物理知识,在实际生活中能够做到的答案!

很多人看到我做成功了之后,都大惊:原来可以这样!如果绞尽脑汁也想不到的话,可以看一看下面的答案,是我搭上六根钉子后拍下来的两张照片。你一定会恍然大悟的!不过,这个也是有一定技术含量的,即使知道应该怎么打也不一定能打出来,还得练技术!

答案: Read moreRead more

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