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Posts from the ‘Magical Physics’ Category

8
Dec

机械能守恒需要特殊参考系么?

一个从静止(相对于地面静止,将地面称作S系)开始自由落体的物体满足机械能守恒这是大家闭着眼睛都知道的事情,可是一天我突然想到了一个问题。如果我们换一个参考系,假如说我乘坐着一个电梯,以10m/s的速度(相对于大地)匀速下降,以我为参考系(称作S’系)来看前面这个自由落体的物体,机械能还守恒么?考虑到1秒的时候,物体相对于地面的速度也恰好是10m/s,我们不妨以0到1秒这段时间的状态来研究。一开始0秒的时候,物体相对我(S’系)有10m/s的向上的速度,势能是mgh。在1s钟这个时刻,相对于S’系物体静止了,即动能为零,而高度减小了,即势能也减小了,这样看来机械能不就不守恒了?!

这可能么?一个物理过程,以地球为参考系,机械能就守恒,而换一个相对它匀速运动的新参考系,机械能却不守恒了?强烈的物理思想告诉我,宇宙中不存在特殊参考系,能量守恒在任一惯性系中都一定是成立的。既然地球近似的看成惯性系机械能守恒了,那S’系没有任何理由违反机械能守恒!

问题出在哪里呢?对这个问题,我苦苦思索了两天,终于在一天睡觉的时候悟出来了。原来,问题就出在地球这个“近似”的惯性系上。虽然地球质量极大,在处理一般问题的时候可以认为是很好的惯性系,可是就在现在这个小问题上这个近似出现问题了。请听我慢慢讲解。 Read moreRead more

27
Aug

电场线可不可以相交?

电场线可不可以相交?似乎每个学过物理的人都会异口同声地告诉你:当然不会啦!难道这个结论也有问题么?

有问题的。首先我们想一想,在点电荷处是不是发出或终结了多条电场线?呵呵,这是人人都知道的事实,但是大多数人都把它忽略了,电场线是可以交于点电荷处的。

你可能会说,除了这种情况之外,大概电场线就不能像交了吧。不,还有一些特殊情况。

我们回忆一下当初是怎么证明电场线不能相交的。应该是这样说的吧:如果电场线相交,那么交点的电场强度将有多于一个方向,这是没有物理意义的。可是,数学上我们曾经学过这么一个观点,0向量的方向是任意的。也就是说,如果电场线的交点正好是电场强度为0的地方,那么它还是有物理意义的。 Read moreRead more

18
Aug

神奇的超导与超流 Superconductor and Superfluid

  低温物理是一个神奇的世界,许多物质到了超低温后都显示出了奇妙的性质。

  超导(Superconductor)应该是大家比较熟悉的,某些金属以及氧化物在低温下会突然展现出超导性质。一旦物体进入了超导态,那么其电阻就突然降为零,而且把所有周围的磁感线都排到物体之外(完全抗磁性),周围的磁通量不发生变化(不会使超导体产生感生电流)。因此,超导体看起来就非常有趣,下面一段视频讲的就是超导。

  视频内容:烟灰缸内的方块是个永久磁体,那个圆片形的东西是个超导体。一开始温度不够低,它显示出正常物质的特性。然后往烟灰缸里倒液氮,给物质降温,圆片就展现出了超导性质。他和磁体总是隔着一段距离(完全抗磁性),而且这个距离保持不变(通过它的磁通量不变)。 Read moreRead more

17
Aug

美丽的宇宙 Gallery of the universe

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12
Aug

一只眼真的不能判断距离

以前从很多书上看到这个结论,可我始终不能相信。我用一只眼,明明看到远的就是远,近的就是近,怎么会判断不了距离呢?

在浙大听讲几何光学的老师讲的一个实验之后,我是真的折服了。这个试验是这样的:闭上一只眼睛,伸出双手的食指,前后错开一定位置,然后尝试着把两指的指尖对到一起。你会惊奇的发现,这个事情你很难办到!可能会成功几次,但是并不是那么容易。如果你睁着两只眼试试,保准你不费吹灰之力就能办到!有意思!

11
Aug

高考物理教育的失败——一个经典模型之错误


想必学过机械能守恒的高中生都作过这么一类题吧,如图,一个铁链原来静止的放在水平面上,漏出一点点可忽略不计,然后他会在重力作用下下滑,告诉你铁链的质量、长度一类东西,问你完全离开平面式铁链的速度(图中第三个状态)。

我当时也作过这一类题,《中学第二教材》把它当作一个重要专题来讲,训练机械能守恒。甚至在程稼夫《力学篇》上,都有一道类似的题,只不过麻烦一点就是了。

浙大讲动量能量的老师出出来这道题之后,我都很惊,这么简单的题,做个包子?一个机械能守恒不就完事了么。令我没有想到的是,经老师一点破,发现这道题是倒错题,所有这种类型的题全错了! Read moreRead more

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