【竖直上抛】炮弹能够射多高(第二宇宙速度)?
By 苏剑林 | 2010-01-17 | 36292位读者 | 引用一枚炮弹以速度$v_0$向上射出,只考虑重力因素,请问炮弹到达多远的距离后就会开始自由下落?
对于这个问题,我们首先采取的是高中生的做法。考虑地球重力,也就是说炮弹在做加速度为
此即炮弹能够走得最远距离。
但是看了这条式子,我们会发现,这个“距离”始终是有限的。换一句话说,只要$v_0$不趋于无穷大,s就不会无穷大。但是我们还听到过牛顿这样说过:假如炮弹以某个速度(就是我们现在所所说的第二宇宙速度)飞离地球,它就永远不会回来了。两者不是矛盾吗?
地球“黑暗”的一小时
By 苏剑林 | 2010-03-21 | 23815位读者 | 引用【生物总结】到细胞内旅游
By 苏剑林 | 2010-04-05 | 21944位读者 | 引用威力巨大的“有向线段”
By 苏剑林 | 2010-06-27 | 17739位读者 | 引用级数求和——近似的无穷级数
By 苏剑林 | 2010-09-10 | 41996位读者 | 引用级数是数学的一门很具有实用性的分支,而级数求和则是级数研究中的核心内容之一。很多问题都可以表示成一个级数的和或积,也就是$\sum_{i=1}^n f(i)$或者是$\prod_{i=1}^n f(i)$类型的运算。其中,$ln(\prod_{i=1}^n f(i))=\sum_{i=1}^n ln(f(i))=k$,因此$\prod_{i=1}^n f(i)=e^k$,也就是说,级数求积也可以变为级数求和来计算,换言之我们可以把精力放到级数求和上去。
为了解决一般的级数求和问题,我们考虑以下方程的解:
$$f(x+\epsilon)-f(x)=g(x)\tag{1}$$其中g(x)是已知的以x为变量的函数式,$\epsilon $是常数,初始条件是$f(k)=b$,要求f(x)的表达式。
哈勃定律——宇宙各向同性的体现
By 苏剑林 | 2010-10-04 | 19290位读者 | 引用1929年哈勃(Edwin Hubble)对河外星系的视向速度与距离的关系进行了研究。当时只有46个河外星系的视向速度可以利用,而其中仅有24个有推算出的距离,哈勃得出了视向速度与距离之间大致的线性正比关系。
不少宇宙学的书籍中都提到了标题,那么,为什么哈勃定律是宇宙各向同性的体现?或者说为什么宇宙各向同性就必然导致哈勃定律?
首先我们得需要了解一下宇宙学原理,它告诉我们宇宙在大尺度范围是均匀的、各向同性的。基于这个原理,我们会得到一些很奇怪的东西,如宇宙中的每一点都是宇宙的中心。另外,我们还可以得到:宇宙的(整体)运动情况在每一个方向都应该取相同的形式。
未来的天地枢纽——太空天梯
By 苏剑林 | 2010-10-22 | 20676位读者 | 引用在农村,7月是忙碌的月份,农民们要忙着收割稻谷,收割完后要晒谷,同时还得准备“下秧”,准备新一轮的耕,BoJone家自然也不例外。不过我家田比较少(1亩左右),收割机几分钟搞定,谷也三两天就晒完了。不过在晒谷的时候,BoJone在考虑一个“收谷”问题:
晒谷时得先把成堆的谷子摊开,薄薄地平铺在平地上,等到傍晚或即将下雨时(这是最惨的情况,搞不好会淋谷)就将其收起来。问题就源于这里,一般来说我们会把谷均匀地铺成矩形,要把所有的谷都推到矩形里或外的哪一点上,才使得我们做功做小?
这个问题还可以推广开来,例如对于一地任意形状的谷子(如三角形),把它集中堆到哪个点最“轻松”?一堆固定质量的谷子,要把它平铺成什么形状,才使得收谷时最“轻松”?当然,这个问题的解不仅仅用于“收谷”,在很多规划建设中也可以应用到,例如要在一个人口大致均匀的城市中建设一个服务中心,这个服务中心应该建在哪里?这有点类似于我们之前讨论过的费马点问题 ,都是费马点只考虑了三个点的距离,而这个问题得考虑所有点的距离。
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