Служба поддержки+7 (496) 255-40-00
IForum (Открыто временно, в тестовом режиме, не поддерживается.)

   RSS
Задачка для 1-го класса, (тема для умных докторов наук и одного одаренного кандидата)
 
Долго думал, этично ли для высокоученых сетевиков наукограда предлагать такое, но все же решил рискнуть, надеясь что не очень на меня обидятся. Итак, задача.
 
На книжной полке стоит собрание сочинений А.С. Пушкина. Тома располагаются слева направо (в порядке номеров) и стоят вплотную, без зазоров. Все тома с точки зрения геометрии идентичны - состоят из картонных обложек толщиной 2 мм и бумажных страниц общей толщиной 20 мм (ну и переплета). На эти тома напал книжный червь (говорят есть такие, хотя сам встречал только иносказательных), который прогрыз часть книг, начиная с первой страницы 1-го тома и кончая последней 2-го тома. Червь двигался перпендикулярно плоскостям страниц и обложек без зигзагов. Вопрос. Сколько миллиметров он прогрыз?
 
Кто смелый?

Задачка про числа
Скрытый текст

Страницы: Пред. 1 2 3 4 5 ... 316 След.
Ответы
 
To Бегемот
Ну хоть в отсутствии мужества Вас обвинить нельзя. Это уже - большой плюс.
 
To Gierus
А вот свои оценки оставте для своих почитателей
 
Повеселились и ладно...  
 
Задача из официального репетиционного варианта по ЕГЭ. Мне она показалась немного странной, может хоть здесь kriut растолкует, как правильно ее решать.
Или другие физики найдутся...
 
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении индукции магнитного поля?
 
 
To Chaynic
А что Вы в ней нашли странного? Если не трудно - ответьте в личку. Чтоб не сбивать с толка криута и других физиков...
 
To Chaynic
И охота Вам издеваться-то? Я ж за закон Био - Савара - Лапласа на физической олимпиаде как раз поощрительный приз получал за красивое, так сказать, решение... Эх, давно это было. Вы хотите, чтоб поддавшись на Вашу провокацию (правда мне и провокацией это считать трудно, ладно бы про теорему Гёделя чего спосили бы ) я привёл бы вам вывод этого з-на из уравнений Максвелла, а потом и из Лоренц-инвариантности . В общем, спасибо, поржал...
 
To нгусский метеорит
 
Цитата
Лишь от бессилия перед любым кризисом можно сидеть в Форуме. Вот челы и отрываются, пытаются кошмарить...
Хотите сказать, что кризис повлиял? Кошмарят, значит... Ай какие оне озорники!
 
To kriut
 
Цитата
Вы хотите, чтоб ... я привёл бы вам вывод этого з-на из уравнений Максвелла, а потом и из Лоренц-инвариантности
а можно попроще, без выводов, только ЧТО произойдет с радиусом, периодом и энергией?    
 
To N14__
Из прынцыпа не скажу... И вообще, пишу в этой теме для дебилов только из-за возмущения фактом загрязнения форумного пространства. Если у кого-то проснулась педо-жилка - добро пожаловать в педагогическо-учебный раздел форума "Учеба и Образование". Там ещё девиз есть: "тесен мир, мозг же человека необъятен". Вот пусть и отрываются там путём измерения необъятности мозга современных школьников. А здеся, в КиН, теорему Гёделя не с кем обсудить уже... Обидно же, да...  
 
To kriut
 
Цитата
Из прынцыпа не скажу...
не знаете! не знаете! чтоб так сразу сказать - как поведет себя частица - не знаете!
у йога все силы в тело уходят, что ли - мозги уже не могут вертеться, а только зависают в этом... как его... подпространстве каком-то
 
To kriut
 кстати, отвечать на данный вопрос через закон Био-Савара-Лапласа --- все равно что чесать себе правое ухо левой ногой. Хотя... для йога, может, оно и сгодится...
 
To N14__
Мдя... Вам, видимо, с учителем физики в средней школе не повезло - ну никакой системности в школьных знаниях.
 
To kriut
 
Цитата
И охота Вам издеваться-то?
Никакого издевательства здесь нет. Если Вы обратили внимание, то задачка из репетиционного ЕГЭ, т.е. предполагает знания физики в объеме школьной программы.
У меня возникли сомнения, что ее можно корректно решить на основе школьной программы. Вполне возможно, что мои сомнения безосновательны, или я просто забыл, чему учат в школе, или в школе теперь изучают физику гораздо шире...
 
 
To kriut
 
Цитата
Вам, видимо, с учителем физики в средней школе не повезло - ну никакой системности в школьных знаниях.
обижаете - за что?
 
достаточно знания силы Лоренца
http://magnitnoe.narod.ru/dvig/3.htm  
 
ответ на вопрос: радиус и период уменьшатся
 
 
To Chaynic
Я так и не понял, что именно Вас смущает (в личку Вы мне ничего не написали). Насколько я понимаю, задача может в рамках школьной программы решаться лишь в квазистационарном приближении. Это когда поле меняется бесконечно медленно, так, что каждую орбиту частицы можно считать круговой. В этом случае особых проблем, ИМХО, не возникает. Медленно нарастающее поле приводит к медленно уменьшающемуся радиусу орбиты. Причем, поскольку сила действует перпендикулярно скорости, ее величина не меняется (как и при постоянном поле). Поэтому кинетическая энергия также меняться не будет.  
 
Если поле будет меняться более быстро, когда орбиту нельзя считать круговой, то появится компонента скорости внутрь круга. Соответственно, изменится направление силы Лоренца, что могло бы поменять величину скорости (а не только направление). Но при этом необходимо учитывать возникновение электрического поля (из-за изменения магнитного), которое даст изменение величины скорости частицы в обратном направлении, и которое полностью скомпенсирует изменение из-за магнитной компоненты. Это, думаю, можно строго показать, но заниматься этим лень (писанины много). Но это, как Вы понимаете, уже не школьная задача.
 
Может Вас что-то еще смущает?
 
To Gierus
 
Цитата
Но при этом необходимо учитывать возникновение электрического поля (из-за изменения магнитного), которое даст изменение величины скорости частицы в обратном направлении, и которое полностью скомпенсирует изменение из-за магнитной компоненты.
Магнитное поле всегда перпендикулярно скорости, т.е. не меняет энергию частицы, в отличии от электрического. Так что, с компенсацией здесь, мягко говоря, не очевидно.
А в условии задачи один из вопросов прямой - как изменится энергия частицы? И, кстати, никаких указаний на величину изменения магнитного поля, скорость измения и т.п.
 
To kriut
 
Цитата
А здеся, в КиН, теорему Гёделя не с кем обсудить уже...
Так обсуждали, кажется, уже много. Вроде и тема такая была...
 
To Chaynic
Я кажется понял Ваши сомнения. Действительно, я немного намудрил. Магнитное поле не может менять скорость частицы. Даже переменное. Надо рассматривать более строго.
 
При изменении магнитного поля dB/dt возникает электрическое поле Е. Поле будет направлено по кругу (вокруг вектора В). Это следует из ур-ия rot E = -1/c dB/dt. То есть, сила будет действовать в направлении скорости частицы. Чем медленнее будет меняться магнитное поле, тем меньше будет величина этой силы, но тем дольше она будет действовать. Эта сила будет ускорять частицу (если только не тормозить - точно сказать не могу, надо более детально смотреть за знаками). Поэтому в результате скорость (а с ней и кинетическая энергия) возрастет. Величина этого изменения будет зависеть от разницы между начальным и конечным значением В. Добавка к величине энергии, похоже, будет пропорциональна (дельта В)^2. Или В2^2 - B1^2. Из соображений размерности.
 
Да, действительно, задачка в рамках школьной программы не решается. Признаю.
 
To Chaynic
Кажись с топологией поля я немного намудрил, но суть от этого, похоже, не очень меняется. Исправлять не могу - есть другие срочные важные дела.  
 
To Gierus
Ну да - это-ж бетатрон в чистом виде... Да, задачка, не для школы... В некоторых условиях радиус не изменится, а энергия возрастет... Не очевидно для школьника...
 
 
 
To N14__
 
Цитата
достаточно знания силы Лоренца
А давайте я Ваш мозг завесю или завешу.
Отсутствие каких либо данных о размере частицы в условиях данных задачи является неявным указанием на линейность тока, типа, движется идеальная заряженная точка, создающая круговой ток, вычисляемый по формуле Био-Савара. Т.е. мы может пренебречь размером частицы по сравнению с расстоянием от проводника до заданной точки поля. Пусть это будет центр круга. В нём частица создаст магнитное поле В~I/R. Это разве не школьная программа? В 1983 г в школе я знал этот закон. Так что будет делать это поле, создаваемое частицей с внешним полем, которое в условии задачи?  
To Chaynic
 
Цитата
Так обсуждали, кажется, уже много. Вроде и тема такая была...
Там всего-то 5 страничек, и, в основном, восхищения Gierus Гёделем и философским значением этой математической теоремы. Никакого обсуждения нет, а хотелось бы. Ну придётся самому тему поднять.
 
 
Товарищи взрослые! Легко и весело решать задачки в отвлечённом режиме, рассуждать о теореме Гёделя о неполноте формальных систем, которая говорит об ограниченности науки, ибо провозглашает: собственными средствами системы нельзя доказать её истинность; нужно выйти за систему; и так до бесконечности.  
Призываю перейти к конкретике: моему внуку, 5-ый класс, задали домашнее задание по литературе, именно сегодня:
Запись в дневнике: стр. 234, вопросы 2, 6 - устно, вопрос 9 - письменно.
Итак, учебник "Литература", ч. 2, 5 класс, стр. 234, вопрос 9:
 
Что хотел сказать читателям своей сказкой Андерсен? Как вы понимаете концовку сказки?
" Они шли, и по дороге рассцветали весенние цветы, зеленела травка. Вот раздался колокольный звон, и они узнали колокольни своего родного города. Они поднялись по знакомой лестнице и вошли в комнату, где всё было по-старому: маятник всё так-же стучал "тик-так" и стрелка двигалась по циферблату. Но, проходя в низенькую дверь, они заметили, что стали взрослыми людьми. Цветущие розовые кусты заглядывали с крыши в открытое окошко; тут же стояли их детские стульчики. Кай с Гердой сели каждый на свой и взяли друг друга за руки. Холодное, пустынное великолепие чертогов Снежной королевы было забыто ими, как тяжёлый сон.
Бабушка сидела на солнышке и громко читала Евангелие: "Если не будете как дети, не войдёте в Царствие Небесное!"
Кай и Герда взглянули друг на друга и тут только поняли смысл старого псалма:
Розы цветут...  Красота, красота!
Скоро узрим мы Младенца Христа.
Так сидели они рядышком, оба уже взрослые, но дети сердцем и душою, а на дворе стояло тёплое благодатное лето".
 
Жду ответов на вопрос по литературе для 5-го класса.
 
 
 
И как детям жить?
 
В этой задачке (с движением частицы в медленно меняющемся магнитном поле) есть еще один интересный, ИМХО, момент, собственно на котором я и споткнулся. Это - топология электрического поля. То есть, вопрос о том, куда оно направлено в каждой точке и какова его величина. Что же мы имеем?
 
Пусть имеется однородное магнитное поле В, направленное вверх (координата Z). Симметрия задачи требует того, чтобы при всех изменениях все точки пространства в плоскости Z = const были эквивалентны. То есть, у появившегося вследствие изменения во времени магнитного поля компонент электрического поля не должно быть зависимостей, как от X, так и от Y.  
 
Если бы была аксиальная симметрия задачи, то была бы верной топология, о которой я говорил - поле было бы направлено по касательной к окружности в каждой точке и спадало бы с расстоянием от оси, как 1/R. Но как быть в случае однородного поля, что-то я запутался. Куда здесь может быть направлен вектор электрического поля?
 
Из ур-ия Максвела следует, что:
 
dEz/dx=dEx/dz
dEz/dy=dEy/dz
dEx/dy-dEy/dx=1/c*dB/dt.
 
Как эти уравнения можно увязать с однородным полем мне не понятно. Может кто сможет изобразить такое поле?
 
To Gierus
Во-первых, можно отметить, что в однородном поле в Вашем примере аксиальная симметрия осталась. Возник другой вопрос: где расположена ось?
Вопрос занятный, и вовсе не такой простой для школьного курса. Приведу, правда отдаленную аналогию.
Рассмотрим известную школьную задачку: имеется шар радиуса R, равномерно запоненный масой с некоторой плотностью. Как определить силу тяжести на расстоянии r<R, от центра шара? Решение известно -- притяжение внешних слоев взаимно компенсируется, на силу тяжести влияет только масса внутри сферы, радиуса r. Заметим, что решение от радиуса R не зависит, а следовательно, устремим R к бесконечности. С одной стороны, сила тяжести в данной точке при любом R остается той же, а с другой -- стремится к нулю в силу симметрии -- центр "пропал".
Возможно, Ваш вопрос и приведенная задачка имеют похожие ответы.
 
To Божий одуванчик
не стоит торопиться жить.
 
To Chaynic
       
Цитата
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении индукции магнитного поля?  
 
Мне она показалась немного странной...
Вопрос задачи сформулирован немного небрежно.. - корректнее было бы написать: "Какими бы оказались радиус орбиты, период обращения и кинетическая энергия той же частицы, если бы индукция магнитного поля была бы большей?"  
 
А так, действительно, вопрос попадает в:  
"изменяющийся магнитный поток (Ф) возбуждает электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (вихревое эл. поле) и наведённое поле проявляется, как действие сторонних сил. (!)
Это явление называется электромагнитной индукцией, а возникающая при этом электродвижущая сила - ЭДС индукции."
 
ЭДС индукции = - dФ' / dt'
 
То есть, в строгом соответствии с условиями задачи, кинетическая энергия частицы остаться прежней не может, что вряд ли имели ввиду авторы задачи..
 
 
Беру назад свои слова насчет того, что задачка не имеет решения в рамках школьной программы. Как ни странно, именно "по-школьному" она легко решается, а "по-институтскому" - нелегко. Решение.
 
Движение заряда по круговой орбите это своего рода виток с током. Его пронизывает магнитный поток Ф=B*Pi*R^2. Что произойдет с этим потоком при изменении магнитного поля? С обычным витком тока с заданной геометрией при этом в витке образуется дополнительная разность потенциалов. Но этот виток - свободный. Он должен поменять свою геометрию так, чтоб поток остался неизменным.  В противном случае возникшая разность потенциалов при нулевом сопротивлении привела бы к бесконечному току. В точности, как в сверхпроводниках имеет место эффект Мейснера (собственно, именно в этом он и заключается). Таким образом мы имеем: B*Pi*R^2=Pi*c, где с - константа, определяемая исходными данными задачи. Откуда:  
R^2=c/B    (1).
С другой стороны под действием силы Лоренца F=qVB частица массы m движется с ускорением V^2/R. Или, записав 2-й закон Ньютона имеем:  
mV^2/R=qVB    (2).  
Подставляя (1) в (2) имеем:  
V=q*B*R/m=q/m*SQRT(c*B)    (3),
 где SQRT- квадратный корень. То есть, скорость будет расти как корень из величины магнитного поля, а радиус орбиты - падать обратно пропорционально корню из величины магнитного поля (1). Угловая скорость o=V/R=q/m*B. То есть, период вращения будет падать обратно пропорционально величине магнтного поля.
 
Возможно, мое решение не совсем точно. Я не учитывал магнитного поля, создаваемого самим витком. При изменении радиуса орбиты и скорости частицы поменяется и собственный магнитный поток. Неизменным должен остаться суммарный поток. У кого есть желание, можно все просчитать с учетом этого эффекта. Процедура - ясна.
 
Здесь был текст для Круита, но передумал.. - лень разговаривать  длинные разговоры
 
 
 
To Chaynic
На счет топологии электрического поля.
Здесь, возможно, дело связано с тем, что такая постановка задачи с заданным изменением по времени магнитного поля, остающегося однородным, является некорректной. Магнитное поле не является независимой переменной, которой можно управлять по своему разумению. Таковым с известным приближением можно отнести ток в электромагните, создающем магнитное поле или расстояние между полюсами постоянного магнита. Здесь же к магнитному полю будет примешиваться магнитное поле, возникающееся от изменения электрического. Которое будет иметь совсем другую топологию. Поэтому чтоб представить себе конфигурацию электрического поля недостаточно оперировать тем уравнением, которое я пытался использовать: rot E = -1/c dB/dt, считая, что у dB/dt есть только одна компонента. У магнитного поля также появится роторная составляющая.
 
Потому как, действительно заданное однородное магнитное поле (меняющееся) находится в противоречии с симметрией задачи. В самом деле, dB/dt при этом предположении есть во всех точка и везде одинаково (за исключением удаленных краев, про которые мы пока не говорили). Это с неизбежностью ведет к наличию электрического поля. Поскольку все точки пространства из симметрийных соображений эквивалентны, то  такое поле могло бы быть направлено только также, как и магнитное (других выделенных направлений в пространстве нет). Но такие переменные поля (однородные электрическое и магнитное) противоречат уравнениям Максвелла. То есть, в такой постановке ( с заданным переменным, но однородным магнитным полем) задача некорректна.
 
To Бегемот
Я успел прочесть этот "текст". Хорошо, что Вы его не поленились таки убрать, а то бы я Вас обидел гораздо жёстче, чем написал N14__.
Страницы: Пред. 1 2 3 4 5 ... 316 След.