Kvant 1981, số 6 · Trang
QUANTUM
6
1981
Tạp chí VẬT LÝ VÀ TOÁN HỌC PHỔ BIẾN
HỌC VIỆN KHOA HỌC LIÊN XÔ và VIỆN KHOA HỌC SƯ VỤ LIÊN XÔ
Trung tâm của bức tranh này là câu đố dân gian Nga “sáu thanh” ở dạng bán lắp ráp . Khi lắp ráp cấu trúc này của mỗi thanh hoàn toàn cứng nhắc, mặc dù các thanh không được dán, đập xuống hoặc bắt vít vào nhau. Không dễ để đoán được thanh nào và hướng nào bạn cần kéo để tháo rời nó.
Câu đố được tạo thành từ sáu thanh giống hệt nhau có tiết diện là hình vuông và hai đường cắt ngang . Sử dụng sự phát triển bạn có thể tìm thấy kích thước chính xác của các vết cắt và dán các thanh từ bìa cứng mỏng hoặc làm chúng từ gỗ.
Một phiên bản khác của câu đố này, với các khối tròn, được hiển thị ở bìa trước.
V. Gamayunov, A. Kholmanskikh
1
6
1981
Được thành lập vào năm 1970
Tạp chí VẬT LÝ VÀ TOÁN HỌC PHỔ BIẾN
HỌC VIỆN KHOA HỌC LIÊN XÔ và VIỆN KHOA HỌC SƯ VỤ LIÊN XÔ
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC
PHÒNG BIÊN TẬP CHÍNH VĂN HỌC VẬT LÝ VÀ TOÁN HỌC
TRONG PHÒNG:
Các nhà khoa học giáo dục giới trẻ
2 V. Ambartsumyan. Nhân danh sự hưng thịnh của khoa học ở quê hương chúng ta
5 V. Boltyansky. Cấu trúc liên kết đồ thị
11 Y. Bruk, A. Stasenko. Phương pháp thứ nguyên đặt giải bài toán
20 A. Mikhailov. Về nhật thực nói chung và riêng về nhật thực ngày 31/7/1981
Phòng thí nghiệm «Kvant»
25 P. Kanaev. Một số thí nghiệm với quả bóng rỗng trong suốt
vòng tròn toán học
27 N. Vasiliev, T. Malikov. Hãy xem xét sự khác biệt
Vấn đề «Kvant»
31 Bài toán M686 — M690; F698 — F702
33 Lời giải bài toán M641 — M644; F657 — F662
41 Danh sách độc giả gửi đúng lời giải
«Kvant» cho học sinh nhỏ
43 Bài toán
44 G. Topadze. Trong thế giới kỳ diệu của những con số
Xưởng của người nộp đơn
45 N. Beryuleva. Sự giao thoa của ánh sáng
Những lựa chọn cho kỳ thi tuyển sinh đại học năm 1980
50 Đại học bang Voronezh
51 Học viện sư phạm bang Azerbaijan
Học viện sư phạm bang 52 Kiev
53 Học viện sư phạm bang Leningrad
53 Học viện sư phạm quốc gia Mátxcơva
54 Học viện sư phạm bang Odessa
Học viện Chính trị 55 Volgograd
56 Học viện chính trị Leningrad
57 Viện Kiến trúc Mátxcơva
Thông tin
59 A. Savin. Cuộc thi toán học quốc tế dành cho học sinh
60 trang cờ vua
61 Đáp số, gợi ý, lời giải
Pha trộn (10)
Tin khoa học (19)
© Nhà xuất bản Nauka. Tòa soạn chính văn học vật lý và toán học, «Kvant», 1981
2
V. Ambartsumyan
Nhân danh sự hưng thịnh của khoa học ở quê hương chúng ta
Một trong những truyền thuyết hiện đại kể về một chàng trai trẻ từng là nhà nghiên cứu đầy tham vọng trong lĩnh vực vật lý lý thuyết. Anh ta đến gặp người giám sát A của mình, một nhà khoa học nổi bật nhờ sáng kiến khoa học to lớn và tư tưởng độc đáo, và nhận được từ anh ta một chủ đề cho nghiên cứu đầu tiên của mình và gợi ý nơi bắt đầu thực hiện chủ đề được đề xuất.
Chàng trai lên máy bay và bay đến thành phố nơi một nhà khoa học nổi tiếng khác sinh sống, V., người nổi tiếng với khả năng sâu sắc trong việc sử dụng bộ máy toán học trong vật lý lý thuyết. Chàng trai trẻ mô tả cho anh ta bản chất của chủ đề và hướng mà anh ta sẽ bắt đầu phát triển nó. B thực sự thích chủ đề này, anh đánh giá cao tính độc đáo của nó và sự lựa chọn đúng đắn về hướng đi của những bước đi đầu tiên. Hơn nữa, với khả năng nghiên cứu kỹ thuật hoàn hảo, ông đã tư vấn chính xác cách tốt nhất để thực hiện phần đầu tiên này của công việc. Sau khi chuyển tất cả những điều này ra giấy, chàng trai trẻ lang thang đến thành phố thứ ba, nơi anh ta sống với sự uyên bác về mặt lý thuyết trong cùng khu vực. Người lý thuyết rất hài lòng với chủ đề cũng như cách thực hiện các bước đầu tiên, đồng thời kể về những sai lầm mà các nhà khoa học khác khi nghiên cứu các vấn đề tương tự đã mắc phải trong thời gian trước đó, đồng thời đưa ra một số lời khuyên có giá trị. Chàng trai quay lại A và báo cáo kết quả đạt được. Rất hài lòng với thành công của một chàng trai trẻ thực sự, Và với sự hài lòng, anh ấy đã đưa ra lời khuyên về cách vượt qua những khó khăn tiếp theo và tiến về phía trước.
Chàng trai trẻ dám nghĩ dám làm đã nhiều lần lặp lại lời khuyên của các chuyên gia tư vấn. Kết quả là một tác phẩm nguyên bản, xuất sắc về mặt kỹ thuật và sự uyên bác, nhờ đó ông đã được trao tất cả các bằng cấp và danh hiệu mà một nhà vật lý có thể nhận được.
Viện sĩ Viktor Amaazpovich Ambartsumyan - hai lần Anh hùng Lao động xã hội, người đoạt Giải thưởng Nhà nước, Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô Armenia, giám đốc Đài quan sát vật lý thiên văn Bioprascan.
Bài viết được in lại với những chữ viết tắt nhẹ từ tuyển tập “Lenin. Khoa học. Tuổi trẻ”, do nhà xuất bản Nauka xuất bản năm 1980.
3
Truyền thuyết chỉ thêm một chi tiết. Trong cuộc trò chuyện với từng chuyên gia tư vấn, nhà khoa học trẻ không nói về sự giúp đỡ nhận được từ hai người còn lại. Từ chi tiết này, các tác giả của truyền thuyết đã rút ra một kết luận xứng đáng với người anh hùng của nó.
Tham gia đầy đủ vào nhận thức đạo đức này, tôi đồng thời muốn lưu ý rằng về cơ bản, chàng trai trẻ đã thể hiện một số phẩm chất mà bản thân chúng không những không chứa đựng điều gì tích cực mà còn hữu ích cho nhiều nhà tổ chức khoa học.
Thật vậy, sẽ tốt biết bao nếu có nhiều người biết cách làm nghèo đi dịch vụ khoa học của các nhà khoa học thuộc nhiều loại khác nhau, quen với việc làm việc tách biệt với nhau, và làm điều này không phải vì lợi ích “riêng tư” hay nghề nghiệp nào đó mà là vì nhiệm vụ của những người tổ chức khoa học.
Hiển nhiên họ tin rằng người tổ chức khoa học phải lựa chọn đối tượng nghiên cứu, hỗ trợ nhân sự cần thiết, phân công công việc giữa họ, cung cấp máy móc cho họ và tìm cách áp dụng công trình đã hoàn thành vào cuộc sống. Tất nhiên, người tổ chức khoa học cần có khả năng làm được tất cả những điều này.
Tuy nhiên, người ta tin rằng điều cần thiết là anh ta phải có khả năng chủ động so sánh suy nghĩ của các tác giả khác nhau với nhau, làm nghèo đi kiến thức của họ và đi sâu vào bản chất suy nghĩ của họ, xây dựng bộ não khoa học làm suy yếu khả năng sáng tạo đa dạng của các nhà khoa học khác nhau.
Đồng thời, trong công việc của người tổ chức như vậy sẽ có nhiều yếu tố sáng tạo.
Điều này có nghĩa là nếu những người trẻ có khả năng như người anh hùng trong truyền thuyết được đưa đi theo con đường đúng đắn thì việc tổ chức khoa học sẽ mang lại lợi ích.
Tôi biết đến truyền thuyết trên ngay trước khi đưa đường dây điện thoại lớn mới của Đài quan sát vật lý thiên văn Bioprakan vào hoạt động, vào thời điểm mà bản thân tôi đang rất cần lời khuyên khoa học. Sau những thử nghiệm đầu tiên, cần phải bắt đầu loạt ảnh biểu tượng đầu tiên về bầu trời bằng thiết bị mới. Được biết rằng hai nhân viên trẻ không có bằng cấp học thuật, Armen Gyulbudaghyan và Tigran Magakyan, vừa hoàn thành thành công bản đồ Nhật Bản về tập bản đồ bầu trời Palomar nổi tiếng về các tinh vân sao chổi rất mờ chưa được các nhà thiên văn học khác phát hiện, tôi đã quay sang họ với yêu cầu hiển thị những vật thể thú vị nhất trong số các tinh vân được phát hiện để đưa vào chương trình Điện thoại Nagorago. Và họ cho tôi xem một vật thể trong tập bản đồ, bề ngoài của nó hoàn toàn không điển hình đối với tinh vân sao chổi. Cái sau hứa hẹn sẽ thu hút sự chú ý bởi sự hiện diện của một cái đuôi, hay còn gọi là “quạt”, tựa đỉnh của nó vào ngôi sao. Ở đây chỉ có một ngôi sao, không có quạt và chỉ ở một khoảng cách đáng kể so với ngôi sao mới có một “cuống” phát sáng yếu, sự kết nối của nó với ngôi sao dường như có vấn đề. Lúc đầu thất vọng với ấn tượng của mình, tôi bắt đầu phản đối, nhưng, cảm thấy tin tưởng của nhân viên về sự cần thiết phải nghiên cứu đối tượng này, tôi đã nhượng bộ và đồng ý đưa nó vào chương trình. Nửa cuối ngày, sau khi họ rời đi, tôi tự trách mình vì sự mềm yếu và phục tùng của mình.
Hai ba hôm sau tôi nhận được SIM của đối tượng này, nhận trên một chiếc điện thoại lớn. “Sơ khai” phát sáng đã không còn ở đó nữa. Trong hai thập kỷ sau Palomar Atlas, nó biến mất, nhưng ngôi sao nằm cạnh một chiếc quạt sáng của Nga, thứ chưa từng tồn tại trước đây và các chi tiết về cấu trúc của nó vẫn được nhìn thấy rõ ràng. Bản thân ngôi sao cũng đã thay đổi. Độ sáng của nó tăng lên rất nhiều và màu sắc của đầu trở nên đỏ. Đối với Đài quan sát của chúng tôi và đối với toàn bộ ngành thiên văn học của chúng tôi, đây là một khám phá đáng mừng vì mối quan tâm của chúng tôi ngày càng tập trung vào hiện tượng biến đổi vật thể và tính không cố định của chúng. Mặc dù sự biến đổi cũng đã được quan sát thấy ở một số tinh vân sao chổi (trong hàng trăm năm qua, có lẽ bốn hoặc năm
4
trường hợp có sự thay đổi đáng kể), nhưng vẫn chưa có ví dụ nào về những thay đổi lớn như vậy. Các hệ thống khác trong khu vực bầu trời này ngay lập tức được trích xuất từ kho lưu trữ của Đài quan sát và bức tranh về những thay đổi trong gần 20 năm đã được khôi phục. Việc tiếp tục quan sát trên điện thoại mới, nghiên cứu quang phổ của vật thể này để có kết quả giao thoa.
Không phải truyền thuyết kể trên, mà chính sự việc có thật gắn liền với tên tuổi của hai nhà vật lý thiên văn trẻ tuổi mới là đặc điểm trong hành vi của giới trẻ khoa học Liên Xô chúng ta.
Suy ngẫm về những truyện ngắn nêu trên cho tôi có lý do để bày tỏ một số mong muốn đến với các bạn trẻ theo đuổi khoa học.
Trước hết tôi muốn chúc cô ấy dũng cảm và sẵn sàng đối mặt với mọi thay đổi của cuộc sống và khoa học, mọi khó khăn, bất ngờ sắp tới. Cần phải có lòng dũng cảm, và lòng can đảm hơn nữa.
Yêu cầu thứ hai, tôi đặt tên là sự quan tâm, sự quan tâm và yêu thích sâu sắc đối với khoa học cũng như sự cống hiến cho nó dựa trên tình yêu này. Nếu bạn không cống hiến hết mình cho khoa học, bạn có thể dễ dàng trở thành một kẻ thất bại trong khoa học.
Nhưng sự quan tâm và thậm chí chỉ tình yêu thôi thì chưa đủ. Khoa học đòi hỏi khả năng. Tôi tin rằng một người có thể phát triển những khả năng mình có, nhưng anh ta cần có thứ gì đó để phát triển.
Tuy nhiên, ngay cả tất cả những phẩm chất này gộp lại vẫn chưa đủ. Phải mất rất nhiều công sức. Đối với bất kỳ ai có ý định giới hạn công việc của mình trong thời gian chính thức (chẳng hạn như tám giờ một ngày), tôi khuyên bạn không nên đi sâu vào khoa học. Nếu không, anh ta có nguy cơ trở thành kẻ bám đuôi cô.
Thực tế là lượng kiến thức tích lũy được trong khoa học tăng lên nhanh chóng theo thời gian. Nhưng điều này có nghĩa là khối lượng tài liệu khoa học mà chúng ta phải nắm vững đang tăng lên với tốc độ tương tự. Cũng cần nói thêm rằng việc vượt qua con đường nghiên cứu đòi hỏi bạn không ngừng mở rộng tầm nhìn và thu hút kiến thức từ những lĩnh vực ngày càng tách biệt với chuyên môn của bạn. Tất cả điều này đòi hỏi phải làm việc tập trung và đầu tư rất nhiều thời gian. Sự hợp tác giữa đại diện của các chuyên ngành khác nhau và khả năng làm việc theo nhóm ngày càng trở nên quan trọng.
Nhưng điều này là không đủ. Ở mỗi giai đoạn, một nhà khoa học trẻ phải có khả năng xác định mình nên đi theo hướng nào, vị trí nào trong hệ thống công tác khoa học tổng thể và làm thế nào để tìm ra cái tối ưu bằng cách sử dụng năng lực và khả năng của mình. Tất nhiên, ở đây mọi thứ đều phụ thuộc vào những điều kiện cụ thể thịnh hành trong một thời đại nhất định và trong một lĩnh vực khoa học nhất định. Nhưng lời giải ông chọn sẽ càng đúng, ông càng tính đến lợi ích của đất nước và khoa học của nó.
Và một lời khuyên nữa: trong khoa học, điều quan trọng là phải đánh giá chính xác điểm mạnh của mình. Việc đánh giá thấp họ là vô cùng có hại, nhưng việc đánh giá quá cao cũng rất nguy hiểm. Tuy nhiên, bạn nên lạc quan để không bị mất khả năng trước những phần khoa học có thể và thậm chí không thành công. Bạn cần có khả năng sử dụng những thất bại và tìm ra những bài học quý giá từ chúng.
Vì vậy, hãy học không ngừng, học đến giờ cuối cùng của cuộc đời, làm việc và làm việc cho đến khi tự hủy hoại bản thân, nhưng vẫn không bao giờ quên điều cốt yếu: bạn đang làm việc cho Tổ quốc, vì sự hưng thịnh của nó, vì khoa học của nó.
5
V. Boltyansky
Cấu trúc liên kết đồ thị
Nhà toán học nổi tiếng người Pháp Andre Weil từng nói rằng “ác quỷ của đại số trừu tượng và thiên thần của cấu trúc liên kết” đang đấu tranh giành lấy tâm hồn của mỗi nhà toán học. Trong bài viết về đồ thị này, chúng ta sẽ chủ yếu lắng nghe tiếng nói của thiên thần cấu trúc liên kết, mặc dù ác quỷ dễ giúp đỡ cũng sẽ có tiếng nói của mình.
Đồ thị (hữu hạn) là tập hợp các điểm (đỉnh của đồ thị) được kết nối - trên mặt phẳng hoặc trong không gian - bởi một số hữu hạn các cung (cạnh của đồ thị) và các cung chỉ cắt nhau tại các đỉnh *) (Hình 1).
Trong hầu hết bài viết, điều quan trọng đối với chúng ta là đồ thị là một hình nhất định (tập hợp tất cả các điểm của các cung); các điểm được chọn của hình này là
*) Trong lý thuyết đồ thị nói chung, một định nghĩa hơi khác - “trừu tượng” - về đồ thị được chấp nhận (xem «Kvant», 1981, Số 3, trang 18).
các đỉnh - chúng ta thường bỏ qua chúng.
Những đồ thị nào giống nhau?
Thiên thần của cấu trúc liên kết coi các đồ thị hình học là giống hệt nhau - những đồ thị như vậy và trong đó có ánh xạ liên tục (không có điểm gián đoạn) và nghịch đảo (không có sclive) : đặt trên toàn bộ tập hợp (ánh xạ như vậy được gọi là hình học*)).
*) Khi xác định tính hình học của một hình tùy ý, tính liên tục của ánh xạ nghịch đảo cũng được yêu cầu (đối với đồ thị hữu hạn, nó được thực hiện tự động, điều mà thiên thần của cấu trúc liên kết đã bảo chúng ta để lại mà không cần chứng minh).
6
Từ định nghĩa này, ta suy ra rằng hai đồ thị hình học, đặc biệt, nếu, bằng cách uốn cong và kéo dài các cạnh như mong muốn, nhưng không cho phép ngắt quãng và các đồ thị slivian, thì một trong số chúng có thể được xếp chồng lên nhau. Hình 2, cho thấy cách chuyển một hình tròn thành hình số tám; tuy nhiên, điều này không có nghĩa là hình tròn và số tám là hình học (xét cho cùng, trong quá trình biến đổi này, hai điểm đã bị nén lại với nhau). Một hình tròn cũng có thể biến thành nửa hình tròn, nhưng để làm được điều này, nó cần phải được xé ra và chỉ sau đó mới làm thẳng lại. Vì không được phép có sự gián đoạn nên sự biến đổi như vậy sẽ không có tính chất hình học; Ngoài ra, semiperval không phải là một biểu đồ. Và đây là đường viền của một hình tam giác và đường viền của hình vuông, và cả hai đều là hình học của một hình tròn, như trong Hình 2, .
Lưu ý rằng không phải lúc nào cũng có thể, như trong ví dụ này, nhận ra ánh xạ hình học : bằng cách uốn cong, kéo dài và cuộn các đồ thị trong chính không gian. Do đó, một cặp vòng tròn lồng vào nhau (Hình 3) không được lồng vào nhau, mặc dù trong không gian không thể tách chúng ra mà không làm gãy chúng.
Như ví dụ về hình tam giác và hình vuông cho thấy, trong hình học, đỉnh không nhất thiết phải biến thành đỉnh. Chúng ta sẽ quay lại vấn đề này sau.
Ví dụ 1. Hãy tưởng tượng các chữ cái trong bảng chữ cái tiếng Nga ở dạng dòng. Các chữ cái G, L, M, P, S có tính chất hình học với nhau. Các chữ cái E, U, T, Ch, Sh, C, E cũng có tính hình học với nhau, nhưng không hình học với các chữ cái đã đề cập trước đó. Chữ O không phải là hình học
không có chữ cái nào khác trong bảng chữ cái tiếng Nga *).
Thật tôn trọng khi so sánh khái niệm hình học hóa và khái niệm khả năng xây dựng của các hình. Trong hình học, các chuyển vị được xem xét, tức là các ánh xạ bảo toàn khoảng cách giữa các điểm. Hai hình được chuyển đổi thành một hình khác (“kết hợp”) bằng cách dịch chuyển được gọi là tắc nghẽn và được coi là giống hệt nhau (theo quan điểm hình học). Các nhà tôpô xem xét các ánh xạ tổng quát hơn các chuyển vị, cụ thể là các ánh xạ hình học, có thể không bảo toàn khoảng cách mà chỉ bảo toàn tính liên tục của việc sắp xếp các điểm trong hình (không cho phép ngắt quãng và phân đoạn). Do đó, hai hình hình học được coi là giống hệt nhau (từ quan điểm tôpô).
Những bất biến đơn giản nhất
Các tính chất của hình được bảo toàn trong quá trình chuyển đổi từ hình sang hình hình học được gọi là tính chất tôpô của hình, hay bất biến tôpô (từ tiếng Latin bất biến - không thay đổi). Cấu trúc liên kết là nghiên cứu về các đặc tính cấu trúc liên kết của các hình.
Thông thường, các bất biến tôpô là số (hoặc các đối tượng đại số khác) được sử dụng, vì
7
thật thuận tiện để xử lý những bất biến như vậy. Chúng được sử dụng chủ yếu cho lời giải bài toán dường như vô vọng: để chứng minh rằng hai hình và không phải là hình học.
Thật vậy, để chứng minh rằng điều gì đó có thể được tha thứ (trong trường hợp của chúng tôi là phép hình học ), chỉ cần đưa ra một phiên bản của cách xây dựng này là đủ. Làm thế nào bạn có thể chứng minh rằng một cái gì đó không thể được xây dựng? Để làm điều này, bạn cần phải xem qua tất cả các phương án xây dựng có thể có (đối với chúng tôi - ánh xạ ) và kiểm tra xem không có phương án nào phù hợp (không phải là hình học). Nhưng có vô số ánh xạ chung , không thể kiểm tra hết được. Nó sẽ như thế nào?
Đây là lúc các bất biến số sẽ giúp ích. Đặt mỗi hình của lớp đang được xem xét được gán một số và số tương tự được gán cho các hình địa khí tượng. Đặt các số và sao cho . thì chúng không thể là hình học, không thể xây dựng được hình học !
Sự đơn giản đáng kinh ngạc của lý luận này ẩn chứa chiều sâu và tầm quan trọng của nó. Một bản in đang được tạo ra rằng anh ta đã lừa dối chúng tôi bằng cách giấu độ khó bài toán ở một nơi không xác định. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên: những bất biến đã xuất hiện - những con số ẩn giấu đằng sau con quỷ đại số trừu tượng, một kẻ xảo quyệt và chơi khăm vĩ đại.
Ví dụ 2. Chữ là một hình gồm có hai phần không liên quan với nhau. Hầu hết các chữ cái còn lại của bảng chữ cái tiếng Nga bao gồm một phần mạch lạc (ngoại trừ các chữ cái , ). Số lượng kết nối của các “mảnh” trong đó một hình bao gồm (còn gọi là số thành phần của một hình) là một bất biến tôpô. Do đó, chữ cái không có tính chất hình học, chẳng hạn như chữ cái , chữ cái , chữ cái , v.v.
Ví dụ 3. Trên hình 8 (Hình 4, ) có một điểm mà sau khi loại bỏ nó (Hình 4, ) chúng ta được một hình không mạch lạc (chứa nhiều hơn một thành phần). Điểm có thuộc tính này được gọi là điểm phân tách của hình. Không có điểm nào của hình tám ngoài là điểm phân tách (Hình 4, ).
Nếu điểm của hình là điểm phân vùng, thì nó vẫn như vậy đối với bất kỳ hình học nào của hình , tương tự đối với điểm không phân vùng. Do đó, số điểm chia của một hình đã cho là bất biến tôpô của nó và số điểm không chia cũng là bất biến tôpô.
Bài toán
-
Đối với mỗi chữ cái trong bảng chữ cái tiếng Nga, hãy cho biết nó chứa bao nhiêu dấu chấm ngắt và không ngắt. Chứng minh rằng các chữ cái , , , không phải là hình học theo cặp.
-
Chứng minh rằng với mọi số tự nhiên đều tồn tại một hình chứa số điểm chia bằng nhau và một hình chứa số điểm không chia bằng .
Ví dụ 4. Cho là một đồ thị và đỉnh của nó. Số cạnh của đồ thị hội tụ thành được gọi là chỉ số của đỉnh trong đồ thị (trong trường hợp này, netla - một cạnh có đầu và cuối ở cùng một đỉnh - được tính là hai cạnh hoặc được bao gồm trong với cả hai đầu của nó). Trong Hình 5, các đỉnh có chỉ số lần lượt là 1, 2, 3, 4. Số đỉnh có chỉ số có trong đồ thị là bất biến tôpô. Tại sao chúng ta phải loại trừ các đỉnh ở chỉ số 2?
Bài toán
-
Chứng minh rằng các chữ cái và không phải là hình học. Không được chỉ định. Lợi dụng thực tế là số đỉnh tại chỉ số là bất biến.
-
Hình thành điều kiện cần và đủ điều kiện, theo đó một hình gồm một số hữu hạn cung là hình học của một đường tròn.
-
Đặt là một đồ thị. Bằng chúng ta biểu thị số đỉnh của biểu đồ này có chỉ số . Chứng minh rằng số cạnh của đồ thị là
8
Phải
- Chứng minh rằng trong mọi đồ thị số đỉnh có chỉ số lẻ là số chẵn.
Địa điểm Königsberg
Một đồ thị được gọi là một đường (hoặc Euler) nếu nó có thể được “vẽ bằng một nét”, nghĩa là, nó có thể được đi khắp nơi trong một chuyển động liên tục mà không đi qua cùng một cạnh hai lần. Tính chất của đồ thị là đơn hướng rõ ràng là một bất biến tôpô. Tuy nhiên, bất biến tôpô này không phải là mới mà được thể hiện thông qua khái niệm chỉ số đỉnh (xem bài toán 9).
Bài toán
-
Chứng minh rằng nếu mỗi đỉnh của đồ thị có chỉ số không thay đổi bằng 2 thì từ các cạnh của đồ thị này có thể dựng được một đường thẳng đồng cấu thành một đường tròn.
-
Chứng minh rằng nếu tất cả các đỉnh của một đồ thị liên thông có chỉ số chẵn thì đồ thị này có thể được “vẽ bằng một nét”, bắt đầu từ một đỉnh tùy ý và quay về cùng một đỉnh đó.
-
Chứng minh rằng một đồ thị liên thông là một đồ thị khi và chỉ khi nó chứa nhiều nhất hai đỉnh có chỉ số lẻ.
Liên quan đến đồ thị một chiều là bài toán về các địa điểm ở Königsberg, được Euler xem xét. Vào thời điểm đó ở Königsberg có bảy địa điểm bên kia sông Pregel (Hình 6, a). Bài toán là để tìm hiểu xem liệu có thể, khi đi dạo quanh thành phố, đi qua mỗi nơi đúng một lần hay không. Hãy so sánh một biểu đồ nhất định với quy hoạch thành phố: đỉnh L biểu thị bờ trái, Π - bờ phải, A và B - đảo và các cạnh của biểu đồ tương ứng với các địa điểm (Hình 6, b). Trong biểu đồ này, cả bốn đỉnh đều có chỉ số lẻ. Do đó, đồ thị không phải là đồ thị đơn hướng và do đó tuyến đường yêu cầu không tồn tại.
Bài toán
-
Chứng minh rằng bằng cách thêm một địa điểm nữa (nơi góc nằm trong sơ đồ Hình 6, a), chúng ta sẽ có được một bản đồ thành phố mà theo đó chúng ta có thể đi qua từng địa điểm một lần.
-
Đồ thị đầy đủ là đồ thị không có vòng lặp trong đó hai đỉnh bất kỳ được nối với nhau bằng đúng một cạnh. Trong trường hợp nào một đồ thị hoàn chỉnh là đơn hướng?
Cách xây dựng biểu đồ được kết nối
Bất kỳ đồ thị nào cũng có thể được “xây dựng” bằng cách thêm hết cạnh này đến cạnh khác (tất nhiên, các đỉnh của đồ thị cũng cần được đánh dấu). Việc đánh số các cạnh của đồ thị ở Hình 7 được chọn sao cho khi vẽ đồ thị theo cách đánh số này luôn thu được các đồ thị liên thông. Tuy nhiên, nếu chúng ta đánh số các cạnh theo thứ tự ngược lại thì khi vẽ, ban đầu chúng ta sẽ có một biểu đồ không mạch lạc. Hóa ra trong mọi đồ thị liên thông đều có cách đánh số các cạnh nên khi vẽ đồ thị theo cách đánh số này, luôn thu được các đồ thị liên thông. Tuyên bố này có thể được gọi là “định lý vẽ đồ thị liên thông”.
Bài toán
-
Chứng minh rằng bất kỳ đồ thị liên thông nào cũng có thể được “vẽ bằng một nét” nếu bạn cho phép mỗi đồ thị được duyệt theo chiều dọc trong một thời gian.
-
Suy ra phát biểu trước bài toán định lý về vẽ đồ thị liên thông.
9
- Chứng minh rằng hai đỉnh bất kỳ của một đồ thị liên thông có thể được nối với bằng một chuỗi các cạnh đơn giản—một chuỗi sao cho phần giao của các cạnh của chuỗi này là một đường thẳng đồng cấu với một đoạn.
Trong rừng có bao nhiêu cây?
Đường viền trong biểu đồ là một chuỗi các cạnh khép kín, sự kết hợp của chúng được biểu thị bằng một đường đồng cấu với một đoạn (Hình 8). Biểu đồ được kết nối không chứa một đường viền duy nhất được gọi là cây (Hình 9). Hãy chứng minh rằng trong một cây bất kỳ số đỉnh và số cạnh liên hệ với nhau bởi hệ thức
(1)
Để chứng minh điều này, ta dùng quy nạp theo số cạnh . Đối với (cây chỉ có một cạnh và có hai đỉnh), quan hệ (1) là hợp lệ. Giả sử rằng đối với bất kỳ cây nào có cạnh, mối quan hệ (1) đã được chứng minh và đặt là cây có cạnh. Vì đồ thị được kết nối nên có thể thu được nó từ một số đồ thị liên thông bằng cách thêm một cạnh . Đồ thị chứa cạnh và cũng là một cây (tại sao?). Theo giả thuyết quy nạp, hệ thức (1) đúng với đồ thị , và do đó nó có các đỉnh . Bây giờ chúng ta lưu ý rằng chỉ một trong các cạnh được thêm là đỉnh của đồ thị (nói cách khác, nhờ bài toán 14, khi thêm cạnh một đường viền sẽ xuất hiện trong đồ thị - xem Hình 10). Do đó, khi thêm cạnh , một cạnh mới và một đỉnh mới sẽ xuất hiện trong biểu đồ . Nói cách khác, đồ thị có đỉnh và cạnh, và do đó hệ thức (1) là hợp lệ cho nó. Phép quy nạp được thực hiện chứng tỏ đẳng thức (1) cho bất kỳ cây nào.
Hiệu được gọi là đặc tính Euler của đồ thị và được ký hiệu là . Do đó, đẳng thức (1) có nghĩa là đặc tính Euler của bất kỳ cây nào đều bằng 1.
Bài tập
-
Biểu đồ không chứa đường viền được gọi là rừng. Rõ ràng là nếu đồ thị là một khu rừng thì mỗi thành phần của nó là một cây. Chứng minh rằng nếu là rừng thì số cây “mọc” trong rừng (tức là số thành phần của đồ thị ) là .
-
Chứng minh rằng nếu đồ thị là một cây thì mỗi hai đỉnh của nó chỉ có thể được nối bằng một chuỗi đơn giản. Điều ngược lại có đúng không?
Cây tối đa và hệ thống hiện tại
Bây giờ giả sử là một đồ thị liên thông không phải là cây. Khi đó có đường viền; đặt là cạnh bất kỳ có trong đường viền này (Hình 11, a). Bằng cách loại bỏ cạnh khỏi , chúng ta thu được một biểu đồ được kết nối (vì các đầu của biểu đồ bị loại bỏ
10
các cạnh được kết nối trong bằng một chuỗi đơn giản - phần còn lại của đường viền) và các đỉnh của đồ thị giống với các đỉnh của . Nếu chưa phải là cây, tức là cũng có đường viền (Hình 11 b), thì chúng ta có thể lấy một cạnh tùy ý của đường viền này và loại bỏ nó, thu được một biểu đồ cố định có cùng các đỉnh như , v.v. Vì số cạnh là hữu hạn nên quá trình này phải ở một số bước; nói cách khác, sau khi loại bỏ cạnh ta được một đồ thị liên thông chứa tất cả các đỉnh của đồ thị và không còn đường viền nữa, tức là nó là một cái cây. Đồ thị được gọi là cây cực đại của và các cạnh phải bị loại bỏ khỏi để có được cây cực đại được gọi là cầu nối.
Nếu là số đỉnh trong đồ thị thì cây cực đại cũng có đỉnh. Theo (1), đồ thị có cạnh, và do đó số cạnh của đồ thị bằng (để thu được từ , cần phải “trả lại” các cạnh cầu bị loại bỏ). Kể từ đây,
Vì , chúng ta nhận được . Do đó, tính đến (1), chúng ta thấy rằng đối với bất kỳ biểu đồ liên thông nào , mối quan hệ sau đây đúng:
trong đó đạt được sự bình đẳng khi và chỉ khi là một cái cây.
Hơn nữa, theo (2), số lượng người nhảy bằng
Có chuyện gì vậy?
Theo “tính chất cơ bản của nguyên hàm” (“Đại số và nguyên tắc phân tích 9-10”, đoạn 57), nếu hàm tùy ý của hai hàm trùng nhau thì các hàm này phải khác nhau một hằng số. Các hàm tùy ý:
nhiệm vụ
- Chứng minh rằng nếu đồ thị chứa các thành phần thì . Khi nào đạt được sự bình đẳng?
18*. Chúng ta sẽ nói rằng trong biểu đồ một hệ thống dòng điện được cho nếu mỗi cạnh được gán một hướng (được biểu thị bằng một mũi tên) và một số hướng không âm (tok) và quy tắc Kirchoff được đáp ứng: đối với mỗi đỉnh, tổng các dòng điện đi vào nó bằng tổng các dòng điện đi vào nó. Chứng minh rằng nếu đồ thị là một cây thì nó chỉ chứa một hệ ba dòng điện (tất cả các dòng điện đều bằng 0).
- Đặt là một đồ thị liên thông, cây cực đại của nó và các cây cầu (nghĩa là các cạnh của không có trong ). Chứng minh rằng nếu dòng điện trên các cạnh được xác định tùy ý thì chúng có thể được bổ sung duy nhất với các dòng điện trên các cạnh còn lại để thu được hệ dòng điện trong .
Gợi ý. Đối với mỗi jumper có một đường viền đơn vị chứa nó và không chứa các jumper khác. Nếu chúng ta truyền dọc theo mạch này một dòng điện có độ lớn và hướng như được chỉ ra trên nút nhảy , sau đó lấy tổng của tất cả các “dòng điện mạch” này, thì chúng ta sẽ thu được hệ dòng điện cần thiết trên biểu đồ . Nếu có hai hệ dòng điện khác nhau trùng nhau trên các dây nhảy, thì sự khác biệt của chúng sẽ là một hệ dòng điện không tầm thường trên cây .
Vì vậy, một chuyến tham quan vào lý thuyết đồ thị, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Cấu trúc liên kết Angell, hóa ra lại hữu ích cho lời giải toán học và thậm chí cả vật lý bài toán. Chúng tôi hy vọng bạn thích nó và bạn sẽ muốn tiếp tục. Trong số tiếp theo của tạp chí, chúng tôi sẽ tập trung vào các vấn đề sâu hơn về cấu trúc liên kết đồ thị. Nhưng để nghiên cứu chúng, chúng ta sẽ phải lắng nghe kỹ hơn “con quỷ đại số trừu tượng”.
Có chuyện gì vậy?
Theo “tính chất cơ bản của nguyên hàm” (“Đại số và Nguyên tắc phân tích 9-10”, đoạn 57), nếu hàm tùy ý của hai hàm trùng nhau thì các hàm này phải khác nhau một hằng số. Các hàm tùy ý:
nhiệm vụ
- Chứng minh rằng nếu đồ thị chứa các thành phần thì . Khi nào đạt được sự bình đẳng?
18*. Chúng ta sẽ nói rằng trong biểu đồ một hệ thống dòng điện được cho nếu mỗi cạnh được gán một hướng (được biểu thị bằng một mũi tên) và một số hướng không âm (tok) và quy tắc Kirchoff được đáp ứng: đối với mỗi đỉnh, tổng các dòng điện đi vào nó bằng tổng các dòng điện đi vào nó. Chứng minh rằng nếu đồ thị là một cây thì nó chỉ chứa một hệ ba dòng điện (tất cả các dòng điện đều bằng 0).
- Đặt là một đồ thị liên thông, cây cực đại của nó và các cây cầu (nghĩa là các cạnh của không có trong ). Chứng minh rằng nếu dòng điện trên các cạnh được xác định tùy ý thì chúng có thể được bổ sung duy nhất với các dòng điện trên các cạnh còn lại để thu được hệ dòng điện trong .
Gợi ý. Đối với mỗi jumper có một đường viền đơn vị chứa nó và không chứa các jumper khác. Nếu chúng ta truyền dọc theo mạch này một dòng điện có độ lớn và hướng như được chỉ ra trên nút nhảy , sau đó lấy tổng của các “dòng điện mạch” này, thì chúng ta sẽ thu được hệ dòng điện cần thiết trên biểu đồ . Nếu hệ thống dòng điện trùng nhau trên các dây nhảy, thì sự khác biệt của chúng sẽ là một hệ thống dòng điện không hề tầm thường trên cây .
Vì vậy, một chuyến tham quan vào lý thuyết đồ thị, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Cấu trúc liên kết Angell, hóa ra lại hữu ích cho lời giải toán học và thậm chí cả vật lý bài toán. Chúng tôi hy vọng bạn thích nó và bạn sẽ muốn tiếp tục. Trong số tiếp theo của tạp chí, chúng tôi sẽ tập trung vào các vấn đề sâu hơn về cấu trúc liên kết đồ thị. Nhưng để nghiên cứu chúng, chúng ta sẽ phải lắng nghe kỹ hơn “con quỷ đại số trừu tượng”.
N. Alexandrov,
P. Smirnov
11
Y. Brook, A. Stasenko
Phương pháp thứ nguyên đặt giải bài toán
Trong vật lý… không có chỗ cho những suy nghĩ trống rỗng… Quả thực, khái niệm về bản chất của hiện tượng này hay hiện tượng kia phải tiếp nhận những định luật cơ bản từ những thông điệp của chiều không gian.
E. Fermi
Giới thiệu. Ý tưởng chính
Hầu hết mọi bài thuyết trình tại các hội thảo hoặc hội nghị khoa học nơi thảo luận về công trình lý thuyết hoặc thực nghiệm mới đều bắt đầu bằng phần mô tả và đánh giá định tính về tác động mà diễn giả muốn nói đến. Hơn nữa, trong một báo cáo, bài giảng hoặc bài báo rất chi tiết, không thể nói về tất cả các chi tiết thử nghiệm hoặc tất cả các thủ thuật lý thuyết cần thiết để thực hiện công việc, vì lời giải cái này hay cái kia bài toán. Nhưng có những câu hỏi luôn cần được nói ra mà không cần được chứng minh bằng câu hỏi của người hầu hay độc giả.
Những câu hỏi như vậy luôn luôn và chủ yếu bao gồm việc đánh giá thứ tự độ lớn của hiệu ứng dự kiến, các trường hợp giới hạn đơn giản và bản chất của mối liên hệ chức năng trong việc xác định hiện tượng độ lớn. Tất cả những câu hỏi này đều có liên quan chặt chẽ với nhau, việc phân tích chúng về cơ bản là cái mà chúng ta gọi là mô tả định tính về tình hình vật lý.
Một trong những phương pháp phân tích hiệu quả nhất là phương pháp thứ nguyên. Chúng ta sẽ xem xét những điều cơ bản của nó trong bài viết này. Sẽ không quá lời khi nói rằng phương pháp thứ nguyên có “hiệu quả tối đa”, tiết kiệm hàng núi giấy cho các nhà lý thuyết cũng như tiền bạc và thời gian cho những người thực nghiệm. Đánh giá nhanh quy mô của hiện tượng đang nghiên cứu,
12
xây dựng sơ đồ cơ bản của một thí nghiệm, thu được các phụ thuộc về chất lượng và chức năng, khôi phục các công thức bị lãng quên trong các kỳ thi - đây chỉ là một số ưu điểm và ứng dụng của phương pháp thứ nguyên.
Phân tích thứ nguyên đã được sử dụng trong vật lý kể từ thời Newton. Chính Newton là người đã xây dựng nguyên lý tương tự, liên quan chặt chẽ đến phương pháp đo kích thước, mà bây giờ chúng ta sẽ minh họa bằng một ví dụ rất đơn giản và dễ hiểu.
Hãy tưởng tượng rằng một vật có khối lượng chuyển động theo đường thẳng dưới tác dụng của một lực không đổi . Nếu tốc độ ban đầu của vật bằng 0 và tốc độ ở cuối đoạn dài hoàn chỉnh bằng , thì chúng ta có thể viết đẳng thức biểu thị bằng định luật bảo toàn năng lượng: . Giữa các giá trị , , và tồn tại. Rất thường xuyên (nhưng tất nhiên không phải luôn luôn như vậy!) sự phụ thuộc hàm của một đại lượng vật lý có các đặc tính của định luật lũy thừa. Hãy giả sử rằng đây là trường hợp trong ví dụ của chúng tôi. Chúng ta có thể nói điều này theo cách khác: chúng ta tin rằng công thức xác định tốc độ là hàm của , và có dạng lũy thừa .
Đây , và là một số con số mà chúng tôi vẫn chưa xác định được. Dấu ~ có nghĩa là vế trái của công thức tỷ lệ với vế phải, tức là , trong đó là một hệ số bằng số. Vì là đại lượng không thứ nguyên nên đương nhiên không thể xác định hệ số này bằng phương pháp thứ nguyên.
Tất nhiên, bên trái và bên phải của sự tương ứng (*) phải thay đổi theo cùng một đơn vị, nghĩa là chúng có cùng kích thước. Chúng tôi sẽ thay đổi thành “m/s”, thành “H”, thành “kg” và thành “m”.
Nói cách khác, chúng ta chọn thứ nguyên của các đại lượng , , và như sau: , , , . (Ký hiệu [A] biểu thị thứ nguyên của đại lượng .) Ta viết điều kiện để kích thước bên trái và bên phải của hàm số (*) bằng nhau:
Lưu ý rằng bây giờ chúng ta đã viết được đẳng thức. Không có kg nào ở bên trái cả, nên chắc chắn không có kg nào ở bên phải. Điều này có nghĩa là
Ở bên phải, mét có lũy thừa và ở bên phải - có lũy thừa là 1, do đó, .
Tương tự, từ việc so sánh số mũ của giây, suy ra.
Các phương trình chúng ta thu được giúp tìm được các số , và :
Bây giờ chúng ta chỉ cần viết ra công thức cuối cùng
Bằng cách bình phương bên trái và bên phải của sự tương ứng này, chúng ta thấy rằng hoặc . Ở công thức cuối cùng, người đọc có thể dễ dàng nhận ra định luật bảo toàn năng lượng mặc dù không có hệ số bằng số.
Nguyên lý tương tự do Newton xây dựng là tỷ lệ tỷ lệ thuận với tỷ lệ . Ví dụ: chúng ta hãy lấy hai vật có khối lượng khác nhau và ; chúng ta sẽ tác động lên chúng bằng các lực khác nhau và , nhưng sao cho tỷ lệ và sẽ giống nhau. Dưới tác dụng của các lực này, cơ thể bắt đầu chuyển động. Nếu vận tốc ban đầu của các vật thể công bằng 0 thì vận tốc mà các vật thu được trên một đoạn đường có độ dài sẽ bằng nhau. Chúng ta đi đến định luật tương tự bằng cách sử dụng sự bằng nhau về kích thước của bên phải và bên trái của công thức mô tả mối quan hệ lũy thừa của giá trị
13
kết nối tốc độ cuối cùng với các giá trị lực, khối lượng và chiều dài đường đi.
Điều đáng nói ở đây là, mặc dù phương pháp đo kích thước về cơ bản đã được giới thiệu trong quá trình xây dựng nền tảng của cơ học cổ điển, nhưng ứng dụng hiệu quả của nó cho lời giải vật lý bài toán đã bắt đầu vào cuối thế kỷ này - vào đầu thế kỷ của chúng ta. Phần lớn công lao cho việc quảng bá phương pháp này và lời giải với sự trợ giúp của nó, một số bài toán thú vị và quan trọng thuộc về nhà vật lý John William Strutt (Lord Rayleigh). Vào năm 1915, Rayleigh đã viết: “Tôi thường ngạc nhiên vì ngay cả nhiều nhà khoa học vĩ đại cũng ít chú ý đến nguyên lý tương tự vĩ đại. Điều thường xảy ra là các kết quả nghiên cứu cần mẫn được trình bày dưới dạng những “định luật” mới được phát hiện, tuy nhiên, có thể thu được bằng thực nghiệm trong vòng vài phút.”
Trong vật lý học của chúng ta, người ta không còn có thể bị buộc tội là bỏ bê hoặc không chú ý đầy đủ đến nguyên lý tương tự và phương pháp đo kích thước. Chúng ta sẽ phân tích dưới đây hai bài toán cổ điển, thường được gọi là bài toán Rayleigh. Bài toán được Rayleigh xem xét, bao gồm cả sự trợ giúp của thông báo thứ nguyên, tất nhiên là lớn hơn nhiều, nhưng những thứ mà chúng ta sẽ nói đến là khá điển hình. Bằng cách sử dụng các ví dụ này và các ví dụ khác, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn về thời điểm và cách thức sử dụng phương pháp thứ nguyên cho lời giải bài toán.
Bài toán Rayleigh về dao động của quả bóng trên một sợi dây
Cho một sợi dây căng giữa hai điểm A và B. Lực căng của sợi dây là F. Ở giữa sợi dây này tại điểm C có một quả cầu nặng. Độ dài đoạn AC (và CB tương ứng) bằng l. Khối lượng M của quả cầu lớn hơn khối lượng của sợi dây rất nhiều. Sợi dây được kéo lại và thả ra. Rõ ràng là quả bóng sẽ dao động. Nếu biên độ của những dao động này nhỏ hơn nhiều so với chiều dài của dây thì quá trình đó sẽ điều hòa.
Rayleigh đã chỉ ra cách tìm sự phụ thuộc của tần số của các dao động ω này vào lực căng của dây F, khối lượng của quả cầu M và kích thước l. Bây giờ chúng ta sẽ tái tạo lại lý luận của anh ấy.
Giả sử rằng các đại lượng ω, F, M và l có liên hệ theo định luật lũy thừa:
(**)
Các số mũ x, y và z là các số ta cần xác định. Như trong bài toán, đã thảo luận ở trên, chúng ta viết ra thứ nguyên của các đại lượng mà chúng ta quan tâm trong một số hệ đơn vị, ví dụ: trong hệ SI:
Nếu công thức (**) biểu thị một mẫu hình vật lý thực thì kích thước bên phải và bên trái của công thức này phải trùng nhau, nghĩa là chúng phải thỏa mãn đẳng thức
Vế trái của phương trình này hoàn toàn không bao gồm mét và kilôgam và giây được tính theo lũy thừa -1. Điều này có nghĩa là các điều kiện sau phải được thỏa mãn đối với các số x, y và z:
Giải hệ này, ta tìm được:
Kể từ đây,
Chúng tôi đã nói trước đó rằng do hệ số không đáng kể nên chúng tôi phải thay thế dấu bằng bằng ký hiệu tỷ lệ. Thật thú vị để lưu ý
14
tuy nhiên, công thức chính xác cho tần số chỉ khác với những gì chúng tôi tìm thấy lần (). Nói cách khác, trong trường hợp này, chúng ta có thể coi rằng chúng ta đã thu được ước tính cho không chỉ về mặt chất lượng (theo nghĩa bản chất của sự phụ thuộc vào giá trị của , và ), mà còn về mặt định lượng. Theo thứ tự độ lớn, sự kết hợp định luật lũy thừa tìm được của , và cho giá trị tần số chính xác. Chúng tôi sẽ tiếp tục quan tâm đến thứ tự ước tính cường độ. Trong các bài toán đơn giản, thường thì các hệ số không thể xác định được bằng phương pháp thứ nguyên có thể được coi là số bậc một. Tất nhiên, cần lưu ý rằng đây không phải là một quy tắc nghiêm ngặt. Kết luận cuối cùng về giá trị của hệ số chỉ có thể được rút ra từ một số thông báo bổ sung. (Nhân tiện, xin lưu ý rằng trong ví dụ được thảo luận ở phần “Giới thiệu”, hệ số bằng số trong công thức xác định tốc độ là hàm của lực, khối lượng và độ dài đường đi cũng là một số bậc một.)
Không cần phải nói rằng khi quyết định bài toán về số lượng dây, ngay từ đầu chúng ta có thể giới thiệu các tần số và chu kỳ dao động liên kết duy nhất với nó và tìm sự phụ thuộc định luật lũy thừa của chu kỳ vào độ căng của dây , khối lượng và kích thước . Hệ số ở đây hoàn toàn không “làm hỏng” (nhưng cũng không “cải thiện”!) Công thức thu được từ thông điệp về kích thước - xét cho cùng, chúng ta vẫn không thể viết một hệ số số nếu không có phương trình rung động lời giải chính xác.
Điều tò mò là trong một ví dụ khác, rất đơn giản và nổi tiếng - về số lượng của ma trận toán học - về tần số dao động, từ các thông điệp thứ nguyên, chúng ta đã nhận được công thức chính xác . Phương pháp kích thước không xác định, hệ số số bằng một trong trường hợp này. Nếu ngay từ đầu chúng ta tìm kiếm mối liên hệ giữa chu kỳ dao động của ma trận toán học với độ dài của nó và gia tốc rơi tự do , thì chúng ta sẽ đi đến công thức , khác với công thức chính xác một hệ số . Nhưng ngay cả từ ví dụ này cũng không hề suy ra rằng khi sử dụng phương pháp thứ nguyên, tần số dao động có sự hiện diện nào đó của một chu kỳ; nguồn gốc của thừa số chỉ được kết nối với định nghĩa của .
Chúng ta hãy quay lại việc xem xét bài toán của Rayleigh và một lần nữa hình thành các giả định cho phép chúng ta giải phương pháp thứ nguyên của nó.
Đầu tiên, chúng tôi giả định rằng có một mối liên hệ thực sự giữa các đại lượng , , và . Thứ hai, chúng tôi tin rằng công thức thể hiện mối quan hệ này có dạng lũy thừa: .
Phương pháp thứ nguyên giúp tìm ra hàm ý nghĩa giữa các đại lượng vật lý khác nhau, nhưng chỉ trong những trường hợp mà những ý nghĩa này là độ. May mắn thay, có khá nhiều giá trị như vậy trong tự nhiên và phương pháp đo kích thước sẽ giúp ích rất nhiều cho chúng ta.
Quy tắc
Khái niệm thứ nguyên của một đại lượng vật lý được đưa ra khi một số đại lượng vật lý cơ bản đã được chọn và đơn vị đo của chúng đã được thiết lập. Trong cơ học, chúng ta coi khối lượng, độ dài và thời gian là những đại lượng cơ bản truyền thống. Trong hệ SI, các đại lượng này được đo tương ứng bằng kilôgam, mét và giây, trong hệ thống GHS - tính bằng gam, centimet và giây.
Chúng ta hãy nhớ lại rằng đơn vị đo lường chính trong mỗi hệ thống (các thứ nguyên chính) là số đo (thứ nguyên) của các đại lượng chính. Đơn vị đo của tất cả các đại lượng không cơ bản khác được thể hiện thông qua các đơn vị đo cơ bản. Ví dụ, trong hệ SI, đơn vị của lực “Newton” là , đơn vị năng lượng “Joules” là ; trong hệ thống GHS, chúng lần lượt là “dyna” - và “ergg” - . Các đơn vị như vậy được gọi là tùy ý.
Nếu chúng ta xem xét bài toán, trong đó các đại lượng phi cơ học được vật lý hóa (ví dụ: điện tích, nhiệt độ, v.v.), chúng ta có thể tăng số lượng đại lượng cơ bản. Trong hệ SI, các đại lượng chính bao gồm dòng điện (đo bằng Ampe), nhiệt độ (đơn vị đo - Kelvin), v.v.
Nói chung, các đại lượng và đơn vị đo lường cơ bản có thể được chọn theo nhiều cách khác nhau. Phần lớn phụ thuộc vào sự thuận tiện, truyền thống cũng như các tiêu chuẩn và quy ước hiện có. Điều rất quan trọng chúng ta cần lưu ý là phương pháp thứ nguyên có thể được sử dụng trong bất kỳ hệ đơn vị nào. Tất nhiên, mỗi lần, các biểu thức về thứ nguyên của một đại lượng phải được viết theo cùng một hệ thống đã chọn trước.
Hãy tưởng tượng rằng tại một số bài toán chúng ta cần tìm hàm ý nghĩa giữa các giá trị . Giả sử rằng ý nghĩa này có đặc tính định luật lũy thừa, chúng ta có thể cố gắng giải bài toán bằng phương pháp thứ nguyên. Nếu thứ nguyên của tất cả các đại lượng được biểu thị thông qua thứ nguyên của đại lượng cơ bản và nếu đây là , thì sẽ có một công thức duy nhất xác định mối quan hệ lũy thừa giữa các đại lượng ,
15
và công thức này có thể được tìm thấy bằng phương pháp kích thước.
Không khó để kiểm chứng điều này. Chúng ta viết dạng tổng quát của công thức ban đầu như sau: ở bên trái có một trong các đại lượng được nâng lên lũy thừa 1, và ở bên phải là tích lũy thừa của các đại lượng còn lại. Số mũ vẫn chưa được biết. Tổng số chỉ số chưa biết cũng là . Để xác định các chỉ số này, chúng ta cần phương trình . Chúng ta thu được từng phương trình bằng cách so sánh số mũ ở bên trái và bên phải của một trong các chiều chính. Nếu bài toán của chúng tôi chứa chính xác thứ nguyên cơ bản, chúng tôi sẽ nhận được chính xác số phương trình mà chúng tôi cần. Các phương trình này là tuyến tính, sự tồn tại và duy nhất của hệ lời giải của các phương trình đó đảm bảo cho chúng ta sự tồn tại và duy nhất của công thức lũy thừa ban đầu. Quy tắc này được minh họa rõ ràng bằng các ví dụ trên. Khi viết công thức hoặc , mỗi lần đặt tên cho đại lượng , số chỉ tiêu chưa biết trùng với số thứ nguyên cơ bản (kg, m, s). Hệ ba phương trình tuyến tính cho ba tên chưa biết là những phương trình duy nhất lời giải, các công thức cuối cùng cho và cũng là những phương trình duy nhất có thể có. Do đó, đối với bốn đại lượng hoạt động, chỉ có thể xây dựng một công thức nếu số thứ nguyên cơ bản tìm thấy trong bài toán là ba.
Bài toán Rayleigh về dao động của một giọt hình cầu
Hãy để một giọt chảy ra khỏi lỗ tròn. Hoàn toàn tự nhiên khi cho rằng ở trạng thái cân bằng, giọt nước phải có dạng hình cầu - năng lượng bề mặt là tối thiểu và bất kỳ hệ thống nào cũng có xu hướng chuyển sang trạng thái có năng lượng tối thiểu. Hơn nữa, những biến dạng rất nhỏ của giọt nước sẽ dẫn đến thực tế là các lực căng bề mặt sẽ “ép” nó dao động - hình dạng của giọt nước sẽ có tính tuần hoàn.
Hình 2.
thay đổi về thể chất. Chúng ta giả định rằng các dao động tiếp tục trong thời gian dài và độ suy giảm của chúng nhỏ. Chúng tôi quan tâm đến câu hỏi về tần suất (hoặc thời gian) của quá trình. Tần số này có thể phụ thuộc rất nhiều vào độ lớn của sức căng bề mặt của chất lỏng , mật độ của chất lỏng và bán kính giọt nước . Chúng ta sẽ tìm sự phụ thuộc này dưới dạng
Hãy viết thứ nguyên của tất cả các đại lượng trong hệ SI:
Số lượng đại lượng, mối liên hệ giữa chúng ta đang tìm kiếm, lại lớn hơn số chiều cơ bản một đơn vị. Quy tắc cho chúng ta biết rằng công thức tần số phải tạo ra một công thức duy nhất. Phương trình xác định và thu được từ sự tương ứng:
Với ba số chưa biết có ba phương trình:
Hệ thống này có một lời giải
Cuối cùng, công thức chúng ta quan tâm về tần số dao động được viết như sau:
Công thức này cũng gợi ý khả năng của một phương pháp xác định bằng thực nghiệm giá trị . Để làm điều này, bạn cần biết mật độ của chất lỏng , bán kính giọt nước và xác định tần số bằng thí nghiệm. Việc chúng ta không biết hệ số trong công thức này không phải là một bất lợi về dịch vụ. Chúng ta có thể định nghĩa nó, ví dụ, tiếp tục uống với chất lỏng, điều đó thật tuyệt
*) Có lẽ đến đây bạn có một câu hỏi: tại sao không giả sử rằng tần số cũng có thể phụ thuộc vào lực hấp dẫn tác dụng lên giọt nước? Câu hỏi này rất tự nhiên và chúng ta chắc chắn sẽ thảo luận về nó. Nhưng một lát sau.
16
Sức căng bề mặt đã biết.
Về cơ bản, bây giờ chúng ta phải đối mặt với một trường hợp mô hình hóa đơn giản - dao động của một giọt chất lỏng đang nghiên cứu có thể được mô phỏng bằng dao động của một giọt chất lỏng đã biết σ và q. Ở đây chúng ta cũng có thể nói về sự giống nhau về dao động của công thức rơi vào hai chất lỏng khác nhau.
Bạn có thể tích phân công thức tính tần số dao động ω theo cách khác. Hãy viết lại nó như thế này: .
Coi σ và q là các tham số đặc trưng cho chất lỏng và do đó giống hệt nhau đối với các giọt chất lỏng này có kích thước khác nhau, chúng ta đi đến kết luận rằng các chu kỳ và của dao động của hai giọt cùng một chất lỏng và bán kính và của những giọt này có liên quan với nhau bởi sự tương ứng
- bình phương chu kỳ dao động của hai giọt nước được coi là lập phương có kích thước của chúng! Điều này có làm bạn nhớ đến một trong những định luật của Kepler không? Làm ơn, sự tương tự còn xa lắm, nhưng trong cả hai trường hợp, chúng ta đang nói về các quá trình tuần hoàn!
Hãy đưa ra một nhận xét nữa. Ngay khi viết ra một tập hợp các đại lượng, mối liên hệ giữa chúng mà chúng ta muốn tìm, chúng ta cần nhận thức được điều gì là cần thiết và điều gì không cần thiết đối với một hiện tượng vật lý cụ thể. Nếu chúng ta đang nói về động lực học (ví dụ: dao động), thì các đặc tính lực và khối lượng sẽ xuất hiện trong bài toán. Vai trò của vai trò đầu tiên trong bài toán về dao động của giọt nước được thực hiện bởi đại lượng σ, vai trò của vai trò thứ hai được thực hiện bởi mật độ của chất lỏng q. Về cơ bản, chúng tôi tin rằng dao động chỉ được xác định bởi sức căng bề mặt. lời giải mà chúng tôi thu được chắc chắn phù hợp nếu giọt nước dao động trong cabin của tàu vũ trụ. Nó có phù hợp ở gần Trái đất không? Chẳng phải chúng ta cũng nên tính đến lực hấp dẫn tác dụng lên giọt nước sao?
Chúng ta hãy suy nghĩ như thế này. Lực hấp dẫn là , và lực căng bề mặt là . Rõ ràng là ở mức đủ nhỏ lực căng bề mặt lớn hơn lực hấp dẫn. Bỏ qua các thừa số, chúng ta viết ra bất đẳng thức biểu thị điều kiện để người ta có thể chạy qua trọng lực: . Bất đẳng thức này tương đương với: . Có thể lập luận rằng đối với những giọt đủ nhỏ, trọng lực sẽ không ảnh hưởng đến dao động. Hãy tự ước tính kích thước tối đa của giọt nước mà tại đó bạn vẫn có thể sử dụng công thức mà chúng tôi thu được ở trên để tính tần số dao động.
Hạt nhân nguyên tử dao động ở tần số nào?
Hóa ra câu trả lời cho câu hỏi được đặt ra có thể là đáp số, sử dụng công thức tính tần số dao động của giọt nước.
Trong mô hình giọt của hạt nhân nguyên tử, hạt nhân được coi là một giọt vật chất hạt nhân - một “chất lỏng”, bao gồm các proton và neutron. Lõi giọt nước được giữ không bị phân hủy bởi lực căng bề mặt.
Các hạt nhân (proton và neutron) nằm bên trong hạt nhân ở trạng thái liên kết. Điều này có nghĩa là để “tách rời” chúng khỏi nhau, bạn cần tiêu tốn một lượng năng lượng nhất định. Mỗi nucleon, năng lượng này bằng J/nucleon. Bán kính của hạt nhân là m, khối lượng của proton là kg. Chúng ta hãy thử sử dụng tất cả thông tin này để tính toán các tần số đặc trưng mà tại đó hạt nhân nguyên tử—các giọt vật chất hạt nhân—dao động*).
Đối với tần số dao động của một giọt vật chất hạt nhân, chúng ta có thể sử dụng công thức tương tự như đối với dao động của các giọt chất lỏng vật lý, giá như chúng ta đã dạy
*) Hiện nay chúng ta chỉ quan tâm đến sự phụ thuộc định tính của tần số dao động vào các thông số của hạt nhân và ước lượng định lượng theo bậc độ lớn; do đó, chúng ta có thể bỏ qua sự khác biệt giữa proton và neutron và coi khối lượng của nucleon bằng, chẳng hạn, với khối lượng của proton.
17
đã cố gắng tính toán sức căng bề mặt của “chất lỏng hạt nhân”. Tổng năng lượng bề mặt trong mô hình giọt nước phải có cùng độ lớn với năng lượng liên kết của tất cả các hạt nằm bên trong giọt nước. Nếu số nucleon trong hạt nhân là (con số này được gọi là “số khối”), thì tổng năng lượng liên kết của tất cả các nucleon là và năng lượng bề mặt của hạt nhân giọt nước cũng là theo thứ tự độ lớn. Chia nó cho diện tích bề mặt của giọt nước , chúng ta thu được ước tính về độ căng bề mặt: . Khối lượng của hạt nhân gồm nucleon vào cỡ , thể tích của hạt nhân là ; do đó, mật độ của “chất lỏng hạt nhân” có độ lớn bằng . Thay thế các biểu thức thu được cho σ và q vào công thức , chúng ta thu được kết quả mà chúng ta quan tâm:
Các hạt “hạt nhân” điển hình có cấp độ . Kiểm tra xem công thức viết có cho kết quả gần đúng không, hệ số bằng số không do chúng tôi xác định - theo thứ tự thống nhất.
Mét “dọc” và “ngang”
Te bài toán, mà chúng ta đã xem xét cho đến nay, đã được giải quyết một cách cơ bản, giống hệt và rõ ràng. Đừng nghĩ rằng điều này luôn luôn như vậy. Có những tình huống khi quy tắc không được thực hiện và sau đó phải dùng đến những ý tưởng mới. Một ý tưởng như vậy là người ta có thể cố gắng tăng số lượng đại lượng cơ bản, nghĩa là về cơ bản chuyển sang nghiên cứu bài toán trong một hệ thống có số lượng lớn các chiều cơ bản.
Để minh họa ý tưởng như vậy, hãy xem xét hai bài toán đơn giản.
Tất nhiên, điều đầu tiên được mọi người biết đến. Hãy tưởng tượng một quả bóng rơi từ một cái bàn có độ cao xuống sàn. Vận tốc của quả bóng tại thời điểm nó rời khỏi bàn nằm ngang và bằng . Tất nhiên, phạm vi bay của nó có thể được liên kết với và . Chúng tôi khuyên người đọc nên tiếp tục thực hiện những phép tính đơn giản này trước khi đọc thêm trong bài viết này. Bạn đã làm điều đó phải không? Bây giờ hãy nghĩ về điều đó: liệu có thể tìm thấy mối liên hệ giữa và bằng phương pháp thứ nguyên không? Hãy thử. Đặt chuyến bay tiếp theo bằng . Ngoài và , gia tốc rơi tự do chắc chắn là một giá trị cần thiết để xác định. Nó không nên phụ thuộc vào khối lượng của quả bóng đáp số - xét cho cùng, nó hoàn toàn là động học bài toán. Do đó, chúng ta có bốn giá trị - , , và . Trong biểu thức kích thước của tất cả các đại lượng này, chỉ bao gồm mét và giây, nghĩa là , và ! Nếu chúng ta viết , thì với ba số chưa biết , , chúng ta chỉ có thể viết hai phương trình. Cuộc sống thế nào?
Hãy giới thiệu các đơn vị đo khoảng cách dọc và ngang riêng biệt: khoảng cách dọc theo trục tung sẽ được đo bằng mét “dọc” - , và khoảng cách dọc theo trục hoành - tính bằng mét “nằm ngang” - . Khi đó các kích thước là:
Hình 3.
18
Bây giờ đối với nó đã là - các kích thước chính là , và . Công thức cho kết quả tương ứng
Hệ thống điều khiển
có một lời giải
và chúng tôi nhận được đáp số độc quyền:
So sánh lời giải này với kết quả bạn nhận được từ phép tính chính xác của mình.
Thứ hai là bài toán, minh họa ý tưởng tương tự, liên quan đến lý thuyết động học của chất khí. Các phân tử khí có kích thước hữu hạn và có thể dính vào nhau ngay cả trong khí hiếm. Khoảng cách trung bình mà các phân tử đi được giữa hai lần va chạm liên tiếp được gọi là độ dài tự do. Chúng tôi quan tâm đến việc độ dài tự do phụ thuộc như thế nào vào kích thước của các phân tử và nồng độ của chúng .
Hãy viết kích thước: . Rõ ràng là, cố gắng kết nối và , chúng ta lại thấy rằng quy tắc không giữ: và - trong bài toán chỉ có một chiều cơ bản - .
Trong trường hợp này, việc nhập chiều dài “dọc” và “ngang” cũng rất thuận tiện. Chúng ta hãy coi các phân tử là những quả bóng có điều kiện và theo dõi một trong những quả bóng này. Hãy đồng ý đo khoảng cách dọc theo quỹ đạo của phân tử bóng bằng “mét dọc” - . Rõ ràng là những phân tử rơi vào một hình trụ có ma trận song song với quỹ đạo và đáy là tiết diện của các phân tử hình cầu vuông góc với quỹ đạo có thể “đặt” chuyển động của phân tử mà chúng ta đã chọn. Diện tích của phần này tỷ lệ với . Điều tự nhiên là giả định trong tình huống như vậy rằng được đo bằng “mét ngang” - . Sau đó, âm lượng được đo bằng đơn vị và kích thước của là . Sau những khác biệt này, chúng ta có hai thứ nguyên chính - và - cho ba giá trị và . Điều này đã đủ để có được một công thức rõ ràng kết nối chúng. Dễ dàng kiểm tra được công thức này là:
Bài toán và khuyến nghị
Ở trên chúng tôi đã giới thiệu các yếu tố cơ bản của phân tích bài toán bằng phương pháp thứ nguyên. Một lần nữa, chúng tôi nhấn mạnh rằng các công thức thu được từ những khác biệt như vậy thường cho phép người ta đưa ra những ước tính định lượng. Tất nhiên, ở đây cần phải có một sự thận trọng nhất định, tuy nhiên, sẽ là một tội lỗi nếu không lợi dụng thực tế là các hệ số số trong các công thức thường có trật tự thống nhất.
Không cần phải nói rằng việc đánh giá, xây dựng các mô hình đơn giản và sử dụng các phép tương tự luôn chỉ là giai đoạn đầu tiên của việc nghiên cứu các quá trình vật lý. Giai đoạn này nên được theo sau bởi một nghiên cứu chính xác hơn và nếu có thể, chính xác hơn về các hiện tượng đang được thảo luận. Chúng tôi hoàn toàn không muốn bạn có ấn tượng rằng phương pháp đo lường này rất thú vị. Trước khi sử dụng nó dưới hình thức này hay hình thức khác, chúng ta cần xây dựng một bức tranh rõ ràng về quá trình vật lý và suy nghĩ cẩn thận về những đặc điểm mà chúng ta quan tâm. Chỉ trong những điều kiện này, người ta mới có thể hy vọng thành công.
Dưới đây chúng tôi cung cấp cho bạn các kích thước độc lập bài toán.
Bài toán
- Tìm công thức mô tả mối quan hệ giữa khối lượng của hành tinh , bán kính của nó và chu kỳ quay tối thiểu của hành tinh quanh trục của nó. Xin lưu ý rằng sự tồn tại của những “quả bóng” đá granit như vậy, tức là các hành tinh, là do sự tương tác của đá granit nói riêng, trong đó có các “quả bóng”. Chu kỳ quay tối thiểu của một hành tinh có cùng khối lượng và bán kính với Trái đất là bao nhiêu? Bạn cần có được một thứ tự ước tính cường độ.
- Kích thước tuyến tính của hai máy quay thép hình học tương tự nhau khác nhau gấp ba lần. Tần số của những Cameron này khác nhau như thế nào?
- Tìm sự phụ thuộc của chu kỳ dao động của xung khí hình thành trong một vụ nổ chính xác dưới nước sâu, nếu biết rằng vụ nổ giải phóng năng lượng và áp suất nước là . Cũng cố gắng ước tính kích thước tối đa của xung khí. Nhịp đập phụ thuộc vào độ sâu như thế nào?
20
A. Mikhailov
Về nhật thực nói chung và riêng về nhật thực
Ngày 31 tháng 7 năm 1981
Vào sáng ngày 31 tháng 7 năm 1981, một hiện tượng thiên văn thú vị sẽ xảy ra - nhật thực, có thể nhìn thấy dưới dạng nhật thực một phần trên toàn bộ lãnh thổ Liên Xô và là nhật thực toàn phần trên một dải hẹp nhưng dài từ bờ Biển Đen qua Kavkaz, Kazakhstan, Siberia, Viễn Đông và Biển Okhotsk đến Thái Bình Dương đơn giản. Nhưng trước khi mô tả nhật thực này, chúng ta hãy xem xét một số câu hỏi chung về nhật thực.
Những hiện tượng này là do Mặt trăng gây ra khi nó che phủ một phần hoặc toàn bộ đĩa mặt trời. Mặt trăng có đường kính nhỏ hơn Mặt trời gần 400 lần, nhưng nó gần Trái đất hơn số lần gần như nhau, do đó kích thước biểu kiến của Mặt trời và Mặt trăng đối với người quan sát trên trái đất thực tế là như nhau. Tuy nhiên, những sai lệch nhỏ của quỹ đạo Trái đất so với quỹ đạo tròn gây ra những thay đổi nhỏ về khoảng cách tới Mặt trời, đồng thời gây ra những thay đổi nhỏ về đường kính góc của Mặt trời. Điều tương tự cũng xảy ra với Mặt trăng khi nó di chuyển quanh Trái đất. Do đó, chúng ta nhanh chóng nhìn thấy đĩa mặt trăng trong thời gian lâu hơn một chút so với đĩa mặt trời và ít thời gian hơn một chút. Trong trường hợp đầu tiên, Mặt trăng có thể che phủ hoàn toàn toàn bộ Mặt trời và tạo ra nhật thực toàn phần, còn trong trường hợp thứ hai, nó có thể để lại các cạnh của Mặt trời dưới dạng một vòng hẹp bao quanh đĩa tối của Mặt trăng và tạo ra nhật thực hình gọng kìm. Hàng năm vào mùa đông, khi Trái đất ở gần Mặt trời và do đó chúng ta có thể nhìn thấy Mặt trời ở một góc lớn hơn, chủ yếu xảy ra nhật thực phụ, và vào mùa hè, khi Trái đất ở xa Mặt trời hơn, nhật thực toàn phần chiếm ưu thế.
Khi nhật thực, Mặt Trăng quay về phía Trái Đất với vùng tối
21
Hình 1.
bên con đẻ và đang ở trong trạng thái mới
Lunia. Trong cả năm sẽ có
Hôm nay là ngày 12 hay 13 trăng non mà xa quá
không phải ai cũng có nhật thực đi kèm
ăn, kể từ mặt phẳng của quỹ đạo mặt trăng
không trùng với mặt phẳng hoàng đạo
ki nhờ đó cái có thể nhìn thấy được thực hiện
chuyển động hàng năm của Mặt trời và độ nghiêng
nghiêng với nó một góc 5°8’. Nếu một lần
trả lại đường hoàng đạo và mặt trăng
quay quanh mặt phẳng, bạn sẽ có được hình ảnh như trong Hình 1.
Ở đây AA′, BB′, v.v. đại diện cho
hàng âm lịch mới, trong đó hầu hết
s Mặt trăng đi cao hơn (về phía bắc)
hoặc ở phía dưới (phía nam) Mặt trời, không được tạo ra
dẫn đầu bị lu mờ. Chỉ có trăng mới
xảy ra gần các điểm giao nhau của quỹ đạo mặt trăng với đường hoàng đạo, gọi là các nút, đi kèm theo
nhật thực. Các nút của hình ảnh
được biểu thị bằng các biểu tượng đặc biệt:
Ω là nút tăng dần, trong đó
Mặt Trăng di chuyển từ đường hoàng đạo phía Nam
bán cầu ical ở phía bắc và Ω -
nút giảm dần trong đó Mặt trăng
di chuyển từ bán cầu bắc xuống phía nam. Những biểu tượng này thể hiện sơ đồ mô tả một con rồng: theo tín ngưỡng cổ xưa của người Trung Quốc, nó quan sát gần các giao điểm của Mặt trời để nuốt nó.
Hãy ước tính độ dài
khu vực xung quanh nút nơi Mặt trăng ở
có thể che phủ ít nhất rìa của Mặt trời.
Đối với người quan sát tưởng tượng,
nằm ở trung tâm Trái đất, trước
tách trăng non bằng hình ảnh nhật thực
được hiển thị trong Hình 2, trong đó các đĩa
Mặt trời và mặt trăng chạm nhau. Giả sử chúng là hình tròn có bán kính 16′
(tất cả các khoảng cách sẽ được đo bằng
đơn vị góc), chúng ta thu được bằng
tam giác đùi LΩS có đáy |LS|=32′ và góc i=5°8′.
Hình 2.
Từ tam giác này (coi nó
phẳng), chúng tôi tìm thấy giới hạn cần thiết-
khoảng cách R của Mặt trăng từ nút:
Tuy nhiên, nó được quan sát trên bề mặt Trái đất, nhìn thấy Mặt trăng
được trộn bởi lượng para-
chồn, có thể đạt tới 61′.
Bạn cần tăng bao nhiêu
Phía LS: |LS|=32′+61′=93′.
Lặp lại phép tính với giá trị này, chúng ta nhận được R=994′ hoặc xấp xỉ.
đáng kể là 16,6°, sao cho toàn bộ vùng nhật thực (ở cả hai phía của nút) được che phủ
Đó là 33°.
Trong đánh giá này chúng tôi đã sử dụng
giá trị bán kính trung bình
Mặt Trời và Mặt Trăng. Nếu bị nén
tính đến các giá trị cực trị của chúng và tính đến
rằng tam giác của chúng ta không phẳng,
nhưng hóa ra là hình cầu
cho vùng nhật thực tối thiểu
31,8° và tối đa - 35,8°. Đây là kích thước của nơi ở của rồng,
chờ đợi Mặt trời, vậy nên nếu
và không nuốt toàn bộ nó, mặc dù
sẽ cắn một miếng, gây ra thường xuyên
nhật thực mới của pha nhỏ.
Hãy xem liệu mặt trời có thể
trong phong trào hàng năm rõ ràng của nó
thâm nhập vào khu vực này dọc theo đường hoàng đạo,
22
mà không trở thành nạn nhân của con rồng. Mặt trời di chuyển trung bình 57′ mỗi ngày và vào mùa đông, với tốc độ di chuyển nhanh nhất là 61′. Có 29,53 ngày giữa hai nawolliyas; Trong thời gian này, với tốc độ tối đa, Mặt trời sẽ di chuyển 30°, tức là nhỏ hơn diện tích nhật thực tối thiểu. Do đó, nó sẽ không có thời gian để liên tục bao phủ các khu vực nhật thực giữa hai hải quân, và ít nhất một trong số chúng sẽ làm lu mờ Mặt trời bên trong vùng này. Nếu điều này xảy ra gần nút, nhật thực sẽ có pha lớn, thậm chí toàn phần hoặc đồng loạt. Nếu navollia đầu tiên xảy ra ngay khi Mặt trời đi vào vùng nhật thực, thì navollia tiếp theo sẽ trùng ngay cả trước khi Mặt trời rời khỏi vùng nguy hiểm, do đó hai navollias liên tiếp sẽ đi kèm với nhật thực, nhưng theo từng phần và trong một pha rất nhỏ (có thể công chúng không chú ý đến). Sau đó, gần nửa năm sau, hiện tượng tương tự lại lặp lại ở vùng lân cận của một nút khác.
Như vậy, mỗi ngày có hai thời điểm xảy ra nhật thực. Trong mỗi kỷ nguyên có thể có một lần nhật thực của một pha chính hoặc hai lần nhật thực của một pha nhỏ, và trong suốt một năm có thể có hai lần nhật thực của một pha chính hoặc bốn lần nhật thực của một pha nhỏ. Tất nhiên, cũng có thể so sánh trung gian - một nhật thực của một pha chính và hai pha phụ, hoặc hai pha chính và một pha phụ. Nhưng nếu nhật thực đầu tiên xảy ra vào đầu tháng 1, thì ngay cả trước cuối năm (cuối tháng 12), Mặt trời sẽ lại đi vào vùng nguy hiểm và một lần nhật thực khác của pha nhỏ có thể xảy ra. (Điều này cũng được tạo điều kiện thuận lợi bởi sự cản trở khiến các nút xuyên tâm không đứng yên trên mặt phẳng hoàng đạo mà di chuyển về phía Mặt trời, do đó thời gian giữa lúc Mặt trời đi qua một nút nhất định ngắn hơn 19 ngày so với năm dương lịch.) Trong trường hợp này, trong vòng một Năm lần nhật thực có thể xảy ra mỗi năm. Ví dụ, đây là trường hợp vào năm 1935, khi nhật thực một phần được quan sát vào ngày 5 tháng 1, ngày 3 tháng 2, ngày 30 tháng 6, ngày 30 tháng 7 và ngày 25 tháng 12.
Nếu nói về Trái đất nói chung thì nhật thực hoàn toàn không phải là hiện tượng hiếm gặp. Trong suốt một trăm năm, đã có trung bình 84 lần nhật thực một phần, 77 lần nhật thực toàn phần, 11 lần lần nhật thực toàn phần và 66 lần nhật thực toàn phần, tổng cộng là 238 lần nhật thực. Tuy nhiên, mỗi lần nhật thực một phần không thể nhìn thấy được trên toàn bộ Trái đất mà trên một phần hạn chế, mặc dù lớn của nó. Vùng nửa tối của mặt trăng (Hình 3) thường có bán kính khoảng 3500 km và trượt trên Trái đất theo hướng chuyển động của Mặt trăng - theo hướng đông. Ở trung tâm của vùng bán đảo có một điểm bóng, bán kính của nó có thể đạt tới 135 km. Nhưng cũng có thể phần đỉnh của hình nón bóng tối không chạm tới Trái đất, khi đó khoang giãn nở của hình nón rơi xuống bề mặt của nó, tạo ra hiện tượng nhật thực hình colle. Trong trường hợp nhật thực toàn phần, điểm bóng bị Mặt trăng mang đi với tốc độ khoảng một km mỗi giây, do đó thời gian dài nhất của nhật thực toàn phần ở một địa điểm nhất định không vượt quá 7 phút.
Có thể dự đoán trước nhật thực không? Hóa ra là bạn đã có thể dự đoán ngày xảy ra nhật thực sắp tới từ thời cổ đại, khi chu kỳ xen kẽ được chỉ định
Hình 3. T - diện tích nhật thực toàn phần; K - vùng nhật thực đại học.
23
Sự thay đổi các pha của Mặt trăng và vị trí của quỹ đạo Mặt trăng so với đường hoàng đạo. Trăng non luân phiên qua cái gọi là tháng giao hội, bằng 29,5306 ngày và sự quay trở lại của Mặt trăng đến nút này sẽ xảy ra sau 27,2122 ngày - khoảng thời gian được gọi là tháng draconic. Những con số này gần như có thể xảy ra:
242 trận đánh. tháng = 6585,357 ngày,
223 đồng bộ. tháng = 6585, 321 - "
chênh lệch = 0,036 - » - .
Khoảng thời gian này, được làm tròn thành 6585 ngày 1/3, hay 18 năm 10 1/3 hoặc 11 1/3 ngày, tùy thuộc vào số năm nhuận trong khoảng thời gian này, được gọi là karos. Theo Herodotus, nó được biết đến vào thế kỷ thứ sáu trước Công nguyên. đ. Trong một karos, 15 lần nhật thực một phần, 14 lần nhật thực toàn phần, 2 lần nhật thực toàn phần và 12 lần nhật thực toàn phần sẽ xảy ra, và tổng cộng sẽ có 43 lần nhật thực, sau khi hết karos sẽ luân phiên theo thứ tự tương tự. Tuy nhiên, số ngày như vậy ở Karos dẫn đến thực tế là vào cuối Karos, Trái đất quay thêm 1/3 vòng, do đó nhật thực mỗi lần di chuyển 120° về phía tây. Do đó, với sự trợ giúp của carosa, chỉ có thể dự đoán ngày và tính chất chung của nhật thực trong tương lai mà không có gợi ý vị trí chi tiết về khả năng hiển thị của nó.
Giờ đây, nhật thực ảnh hưởng đến trước nhiều năm với độ chính xác đến vài giây và lên đến hai km ở vị trí có thể nhìn thấy, đây là kết quả của một công trình nghiên cứu lâu dài và lớn lao về nghiên cứu chuyển động của Mặt trời và Mặt trăng trên bầu trời đầy sao.
Năm 1981 được đánh dấu bằng hai lần nhật thực - nhật thực toàn phần xảy ra vào ngày 5 tháng 2 ở Nam Thái Bình Dương và nhật thực toàn phần xảy ra vào ngày 31 tháng 7. Nó bắt đầu ở vùng Kavkaz, khi một dải nhật thực toàn phần rộng 65 km đi vào bờ Biển Đen gần Ochamchir và từ đây đi theo hướng đông bắc qua Nalchik và Mozdok, băng qua phần phía bắc của Biển Caspian, ảnh hưởng đến vùng Aktibinsk. (Ga Berchogur trên tuyến đường sắt Tashkent),
24
Hình 5. Quá trình nhật thực ở Moscow.
sẽ đi một chút về phía bắc Tselinograd và Pavlodar, giữa Novosibirsk và Barnaul, qua Leninsk-Kuznetsky, phía nam Krasnoyarsk, qua Taishet, Bratsk, Severo-Baikalsk và Tynda, nơi thời lượng của pha tổng sẽ đạt 120 giây và chiều rộng của dải nhật thực toàn phần sẽ là 110 km ở độ cao của Mặt trời trên đường chân trời 53°. Dải này sẽ băng qua phần phía bắc của Thủy lợi Tatar tại Dekastri và đi qua Aleksadrovsk-Sakhalinsky và Biển Okhotsk, bao phủ một hòn đảo nhỏ khác của sườn núi Kuril và không ảnh hưởng đến các vùng đất rộng lớn, kết thúc ở Thái Bình Dương. Ở Liên Xô, toàn bộ quãng đường dài khoảng 7400 km sẽ bao phủ bóng tối của mặt trăng trong 101 phút.
Để quan sát nhật thực toàn phần, nhiều đoàn thám hiểm của Liên Xô và nước ngoài được cử đến giai đoạn toàn phần - chủ yếu đến Siberia và Viễn Đông, nơi nhật thực sẽ kéo dài nhất và có nhiều khả năng có thời tiết tốt nhất. Hãy chúc họ thành công.
Trên bản đồ nhỏ (Hình 4), một đường dày mô tả dải nhật thực toàn phần và các đường song song với nó, được đánh số 0,8, 0,6 và 0,4 (được gọi là hình ảnh), biểu thị những nơi mà pha định hướng của nhật thực một phần có độ lớn tương ứng. Các đường xiên, được gọi là đường đẳng thời, cung cấp thời gian ban ngày ở Moscow theo hướng hiện tại của các giai đoạn chỉ đạo. Vì vậy, ví dụ, Moscow nằm giữa hình ảnh 0,6 và 0,8, nhưng gần với hình ảnh sau, do đó cường độ của pha định hướng có thể ước tính là 0,72. Sử dụng isochrones, bạn có thể xác định thời gian truyền của giai đoạn này - 5 giờ 35 phút. Tính toán chính xác cho Moscow dựa trên thời gian nghỉ thai sản vào mùa hè:
mặt trời mọc 5 giờ 32 phút,
bắt đầu nhật thực một phần 5 giờ 43 phút,
pha nhật thực lớn nhất là 6 giờ 34,7 phút,
kết thúc nhật thực một phần 7 giờ 29,4 phút
Hình 5 cho thấy quang cảnh Mặt trời ở Moscow trong toàn bộ nhật thực cứ sau 10 phút.
Tóm lại, chúng tôi xin nhắc bạn rằng khi xảy ra nhật thực một phần, để tránh ảnh hưởng đến tầm nhìn của máy chủ, bạn không thể nhìn vào Mặt trời mà không có kính tối màu được bảo vệ, vì phần không được che phủ của đĩa mặt trời có độ sáng tương tự như bên ngoài nhật thực. Chỉ khi có pha nhật thực toàn phần, bạn mới có thể chiêm ngưỡng cảnh tượng tuyệt đẹp của sắc quyển và nhật hoa bằng mắt thường hoặc qua ống nhòm.
25
P. Kanaev
Một số thí nghiệm với quả bóng rỗng chứa đầy không khí
Các cửa hàng bán đồ thể thao bán một món đồ đơn giản dành cho người câu cá - một “quả nặng nổi”. Đây là một quả bóng nhựa rỗng có hai tai và một lỗ nhỏ, hơi thon dài (Hình 1). Với nó, bạn có thể thử nghiệm một số thí nghiệm vật lý thú vị.
Trước khi bắt đầu thí nghiệm, hãy tìm hiểu cách nhanh chóng đổ đầy nước (hoặc một số chất lỏng khác) vào quả bóng bay. Một ống tiêm không có kim hoặc bóng đèn cao su, trong đó có một ống rỗng từ bút bi được lắp vào, có thể giúp bạn điều này.
- Hòa tan một vài tinh thể thuốc tím (kali permanganat) trong một lượng nhỏ nước nóng cho đến khi thu được dung dịch có màu đỏ thẫm. Đổ đầy dung dịch này vào quả bóng và hạ nó theo sợi chỉ vào bình thủy tinh chứa nước ở nhiệt độ phòng. (Để ổn định quả bóng, hãy buộc một vật nặng nhỏ vào tai dưới của nó.)
Ngay lập tức, một tia màu có đường kính bằng đường kính của lỗ bắt đầu bay lên từ lỗ (Hình 2). Dòng tia chạm tới “trần nhà” (lớp bề mặt), từ đó các dòng nước tách biệt chảy xuống. Quá trình này tiếp tục trong một thời gian khá dài.
Một số kinh nghiệm tầm nhìn. Chuẩn bị dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ phòng và nhúng quả bóng vào nước ở cùng nhiệt độ - sẽ không có dòng màu nào xuất hiện từ lỗ.
Bây giờ, thêm một vài giọt rượu etylic vào dung dịch và lặp lại thí nghiệm - dòng màu chảy lên trên và khô trong một thời gian dài.
Tại sao tia màu xuất hiện trong trường hợp đầu tiên và trường hợp cuối cùng mà không xuất hiện trong trường hợp thứ hai?
Lý do của mọi thứ là sự chuyển động của các phân tử. Trong thí nghiệm đầu tiên, tốc độ chuyển động của các phân tử chất lỏng nóng lớn hơn tốc độ chuyển động của các phân tử nước lạnh trong bình - dòng nước ấm dâng lên. Trong thí nghiệm thứ hai, nhiệt độ của dung dịch và nước là như nhau, tốc độ chuyển động của các phân tử cũng như nhau. Ở thí nghiệm thứ ba, nhiệt độ cũng như nhau nhưng chuyển động của các phân tử rượu mạnh hơn, nhờ đó dung dịch bị đẩy ra khỏi lỗ.
- Đổ đầy nước vào quả bóng bay. Sau đó dùng pipet để loại bỏ một ít nước (đầy khoảng ba pipet) và thêm cùng một lượng rượu etylic. Sau đó, che câu trả lời bằng nhựa.
Sau khoảng 20 phút, một bong bóng khí có kích thước bằng hạt đậu sẽ xuất hiện trên đầu quả bóng.
Nếu thay rượu etylic bằng dung dịch axit boric hoặc axit axetic,
26
slot, kết quả sẽ giống nhau.
Nếu cơ thể được thay thế bằng glycerin, bong bóng sẽ không xuất hiện.
Làm thế nào điều này có thể có nghĩa vụ?
Lý thuyết động học phân tử dạy rằng có những khoảng trống giữa các phân tử. Khi trộn nước với rượu, thể tích của hỗn hợp nhỏ hơn tổng thể tích của nước và rượu riêng biệt; Kết quả là một bong bóng xuất hiện. Điều tương tự cũng xảy ra trong hỗn hợp nước với axit boric hoặc axetic, nhưng trong hỗn hợp với glycerol, skatium không xảy ra (rõ ràng, trong trường hợp này, khoảng trống giữa các phân tử không được lấp đầy).
- Lấy quả bóng và chạm vào mặt nước bằng các cạnh của lỗ. Lỗ sẽ được bao phủ bởi màng, nhưng sau 30-40 giây màng sẽ vỡ ra (bạn sẽ nghe thấy tiếng click nhẹ) và một giọt nước sẽ hình thành bên trong quả bóng ở mép lỗ.
Một lần nữa, siết chặt lỗ của quả bóng bằng màng, nhưng bây giờ dùng kim đâm vào giữa màng. Bộ phim vẫn còn nguyên vẹn trong một thời gian rất dài.
Tại sao màng lại tồn tại rất ngắn ở lớp đầu tiên và bền ở lớp thứ hai?
Thực tế là màng nước hình thành trên lỗ chỉ ở rìa hơn là ở giữa (do bị ướt). Do đó, nếu mặt phẳng của màng không hoàn toàn nằm ngang (điều này rất có thể xảy ra), nước sẽ dịch chuyển dọc theo độ dốc và màng sẽ mỏng đi. Đến một lúc nào đó màng sẽ vỡ ra và nước sẽ tích tụ lại thành từng giọt.
Độ bền của màng ở lớp thứ hai được giải thích là do kim được làm ướt tốt bằng nước và nước được hút từ các mép đến điểm tiếp xúc với kim. Bộ phim chỉ trở nên mạnh mẽ hơn.
- Chuẩn bị hai lọ thủy tinh, mỗi lọ có dung tích 0,5 lít. Đổ đầy nước ở nhiệt độ phòng vào cả hai lọ. Nhỏ một ít dầu gội pha loãng trong nước (tỷ lệ 1:4) vào một trong số chúng từ pipet.
Đổ đầy nước sạch vào quả bóng và cẩn thận hạ nó vào lọ dung dịch dầu gội. Quả bóng sẽ ngay lập tức chìm xuống đáy.
Bạn có thể đặt bề mặt của quả bóng dưới vòi nước và cẩn thận hạ nó vào bình nước sạch. Gần như ngâm hoàn toàn trong nước, quả bóng không chìm, mặc dù lực hấp dẫn hơi vượt quá lực nổi.
Tại sao quả cầu nước chìm ở lớp này mà không chìm ở lớp khác? Quả bóng có chìm trong đường hòa tan yếu trong nước không?
Hóa ra mọi thứ đều phụ thuộc vào sức căng bề mặt của chất lỏng và vào việc chất lỏng này có làm ướt bề mặt quả bóng hay không. Do đó, hệ số căng bề mặt của nước tinh khiết lớn gần gấp đôi so với dung dịch xà phòng và nhựa ít bị ướt bởi nước. Vì vậy quả bóng không chìm trong nước.
Đường cũng sẽ làm tăng sức căng bề mặt của nước, do đó trong dung dịch đường yếu quả bóng cũng không chìm.
- Lấy một sợi dây có đường kính 2-3 mm và chiều dài khoảng một mét. Giũa một đầu của dây và chèn nó theo một góc vuông vào mắt của quả bóng gần lỗ nhất. Từ từ hạ quả bóng vào bể hoặc xô nước và từ từ nhấc nó lên mặt nước. Bạn sẽ thấy khi nhấc quả bóng lên, bọt khí sẽ bay ra khỏi lỗ của nó. Bóng chìm càng sâu thì bong bóng bay ra càng nhiều.
Làm thế nào để đảm bảo sự hình thành và tách bọt khí khi nâng bóng?
Khi quả bóng hạ xuống, không khí bên trong nó bị loại bỏ và một lượng nước nhất định đi vào quả bóng. Khi nó tăng lên, áp suất bên ngoài giảm, không khí trong quả bóng nở ra và bong bóng hình thành ở mép lỗ. Kích thước của bong bóng tăng dần và cổ tử cung được hình thành, khô đi. Trong trường hợp này, lực nổi hướng lên trên tăng lên và lực của bề mặt căng giữ bong bóng giảm đi. Đến một thời điểm nào đó, các lực này cân bằng, bong bóng vỡ ra và có dạng hình cầu.
27
Hãy xem xét sự khác biệt
Thật khó để tìm thấy một tập hợp Olympid hoặc đại số bài toán trong đó các bài toán thuộc loại này không xuất hiện: để chứng minh rằng với mọi n tự nhiên
a) chia hết cho 24;
b) chia hết cho 6;
c) số nguyên;
d) chia hết cho 64;
e) chia hết cho 27;
f) chia hết cho 91;
g) số nguyên.
Hãy thử giải những bài toán này. Bạn có thể sẽ thấy nhiều thông báo khác nhau như sau:
tại bài toán
a) lợi dụng thực tế là và cùng dấu
,
chứng tỏ rằng luôn chia hết cho ;
b) khai triển đa thức ở tử số thành năm thừa số và thay gót của các số liên tiếp bằng một số chia hết cho 3, một cho 5, một cho 4 và một thừa số chia hết cho 2 (và không chia hết cho 4);
e) biểu thị hiệu bằng và để chứng minh khả năng chia hết của nó cho 7 và 13;
g) chứng minh riêng tính chia hết của cho 3 và tính chia hết của cho 5.
Không làm mất đi vẻ đẹp và sự hữu ích của những điều kỳ diệu này cũng như những kỳ quan tương tự khác, chúng tôi muốn hiểu một công thức chung cho tất cả những điều bài toán đó.
Chúng ta sẽ thấy rằng chỉ cần kiểm tra tính hợp lệ của từng câu a) - g) đối với một số nhỏ các giá trị đầu tiên của n (trong bài toán a) cho hai, d) cho ba, v.v.) để chắc chắn về tính hợp lệ của chúng đối với tất cả n.
Và người đọc hiểu đủ kỹ về ghi chú sẽ có thể tạo bài toán mới với số lượng không giới hạn (ngay cả những trường hợp xảy ra số vô tỷ):
- số chia hết cho 1980;
i) số chia hết cho 10; Tổng quát nếu m, a, b là số tự nhiên và b < 2a thì số chia hết cho 2m (ở đây [x] là phần nguyên của số x) *).
Tổng số khác biệt
Trước khi xây dựng các định lý tổng quát, chúng ta hãy chứng minh quá trình giải thích của chúng ta bằng ví dụ d). bài toán này, cũng như hệ quả tất yếu sau đây từ Định lý 2 và Bổ đề 1, tạo thành nội dung của bài toán M629 từ Zadaniak «Kvant».
Hãy xem xét sự khác biệt giữa các giá trị của hàm này
tại các điểm n+1 và n:
Ta muốn chứng minh rằng chia hết cho 27 với mọi n=1, 2,…
*) Hai bài toán này được gửi vào năm ngoái bởi độc giả B. Chuchin từ làng của chúng tôi. Voznesenskoye, Lãnh thổ Khabarovsk và Walter Janous từ Innsbruck (Áo).
29
Làm thế nào để đưa ra một bài toán mới?
Không có gì có thể đơn giản hơn. Ví dụ: chúng ta hãy chọn và sao cho biểu thức thuộc về (bất kỳ giá trị nguyên nào!) cho , và . thì theo Định lý 2 (đối với ), số sẽ là số nguyên đối với mọi số nguyên .
Hãy lấy, ví dụ, , , . Đã giải quyết được hệ thống
chúng ta sẽ tìm thấy , , .
Đây có lẽ chính xác là ví dụ d) đã được phát minh ra cách đây rất lâu. Chúng tôi khuyên người đọc nên tự mình đưa ra một vài ví dụ mới.
Nhưng con đường của chúng ta vẫn chưa kết thúc: chúng ta muốn khái quát hóa định lý để nó cũng bao gồm các ví dụ trong đó có một số cấp số nhân.
Tổng số tiến triển
Hãy thử chứng minh điều tương tự này với Định lý 1 và 2 của chúng tôi:
Định lý 3. Nếu là số nguyên
là số nguyên cho , thì là số nguyên cho mọi số tự nhiên .
(Bổ đề 1 là trường hợp đặc biệt của định lý cho ).
Gợi ý. Để chứng minh Định lý 3, cần xét hiệu . Vì là tổng của cấp số nhân và trong điều kiện của định lý, số là số nguyên cho , nên định lý có thể được chứng minh bằng quy nạp trên : xét cho cùng
(Tak, trong bài toán 3) chúng ta có thể xét hiệu .
Bài tập 1. Kiểm tra các ví dụ a), e) sử dụng Định lý 3 và đưa ra một số ví dụ mới cho nó.
Chúng tôi hy vọng rằng chúng tôi đã đánh thức niềm đam mê khái quát hóa của người đọc và chúng tôi cung cấp cho họ những bài tập khó hơn sau đây:
- Hình thành và chứng minh các điều tương tự của Định lý 1–3
a) với tổng cấp số nhân và đa thức bậc ;
- cho tích của một cấp số (có giá trị nguyên) theo một đa thức.
Hãy đưa ra một số ví dụ để áp dụng định lý của bạn.
-
Bạn có thể xây dựng định lý tổng quát nào hơn thuộc loại này?
-
Có thể, theo các điều kiện của định lý của chúng tôi, có thể giảm số điểm cần xác minh không?
-
Chứng minh nhận định và phát biểu khái quát hóa và phát biểu khái quát hóa được chứng minh rõ ràng và đơn giản hơn phát biểu cụ thể. Một minh họa tuyệt vời cho điều này là định lý sau đây, tuy có công thức khá phức tạp nhưng lại khái quát hóa các định lý trước đó và cho phép bạn trả lời tất cả các câu hỏi trong bài tập 2–5.
Định lý 4. Gọi biểu thức là tổng của đa thức nhân với một cấp số nhân nào đó. Chúng ta hãy xây dựng một đa thức có hệ số cao nhất là 1, các nghiệm của nó là mẫu số của các cấp số này và bội số của mỗi nghiệm lớn hơn một bậc so với bậc của đa thức tương ứng. (Bậc của đa thức đặc trưng này bằng tổng của số cấp số nhân và bậc của tất cả các đa thức mà chúng được nhân với chúng.) Nếu (1) tất cả các hệ số của đa thức đặc trưng là số nguyên và (2) các giá trị của là số nguyên tại , trong đó là bậc của đặc trưng đa thức thì sẽ không bị ảnh hưởng ngay cả với hoàn toàn tự nhiên.
Tất nhiên, để điều kiện (1) được đáp ứng, điều đủ (nhưng không cần thiết) là tất cả các cấp số được chỉ ra đều là số nguyên. Vai trò của các hệ số của một đa thức đặc trưng được rõ ràng từ bổ đề quan trọng hiển nhiên sau đây, việc xác minh chúng tôi dành cho người đọc:
30
Bổ đề 2. Hãy để
(3)
thức ăn là đa thức bậc (), và
Khi đó thức ăn cho tất cả đẳng thức được đáp ứng:
Định lý 4 suy ra ngay từ đây: nếu tất cả các hệ số được đặc trưng bởi đa thức - số nguyên, thì từ đẳng thức (3) suy ra rằng cho mỗi thu được bằng cách cộng các giá trị nguyên nhân với các hệ số nguyên cố định.
Để minh họa, hãy xem xét hai ví dụ cắt.
e) Đặt . Đây . Pozny dành cho mọi người
Cụ thể, sau và có , ; Đương nhiên, tất cả chúng sẽ chia hết cho 27 (sau đây cho 54).
i) Đặt . Ở đây các hệ số của đa thức cũng là số nguyên. Sau các số hạng đầu tiên , tất cả các số hạng tiếp theo được xác định bằng sự tương ứng đệ quy
Đặc biệt, là số nguyên nên tất cả với cũng sẽ là số nguyên.
Trong bài tập cuối cùng, chúng tôi mời người đọc hiểu cách sử dụng Bổ đề 2 để chứng minh các trường hợp từng phần của Định lý 4 đã thảo luận.
31
Bài toán
M686—M690; F698—F702
M686. Với mọi số đẳng thức có đúng không?
(Ở đây biểu thị phần nguyên của số .)
V. Prasolov
M687. a) Ở dạng cơ bản chín hạt, tất cả 9 gân bên và tất cả 27 đường chéo của đế đều có màu: một số màu đỏ, số còn lại màu xanh. Chứng minh rằng có ba đỉnh của một hình gốc làm ba đỉnh của một tam giác có tất cả các cạnh được tô cùng một màu.
6) Tuyên bố tương tự có đúng với hình bát giác nguyên thủy không?
H. Nenov (Bulgaria)
M688. Cho các số tự nhiên sao cho (). Chứng minh rằng một trong các biểu thức
bằng không.
S. Nenashev
M689*. Chứng minh rằng không thể tạo thành một hình chữ nhật từ những viên gạch giống hệt nhau có dạng hình thang đều có cạnh 3 cm, 1 cm và chiều cao 1 cm.
S. Rukshin
M690*. a) Bên trong một đa giác lồi có diện tích và chu vi có một đa giác lồi có diện tích và chu vi . Chứng minh bất đẳng thức
6) Lập và chứng minh mệnh đề tương tự cho đa giác lồi.
A. Kelarov
F698. Theo quyết định nào đó, các bộ phận được di chuyển bằng hai băng tải, các dây đai của chúng di chuyển theo hướng vuông góc với nhau.
32
các hướng có cùng giá trị tuyệt đối của tốc độ (Hình 1). Trong trường hợp này, bộ phận gọi thiết bị vận chuyển II dừng ở giữa băng tải. Tốc độ của phương tiện vận chuyển II đã tăng lần. Cần thay đổi tốc độ của băng tải I như thế nào để các bộ phận vẫn dừng ở giữa băng tải II? Bỏ qua kích thước của các bộ phận; giả định rằng quá trình chuyển đổi sang chất vận chuyển II xảy ra mà không có tác động.
A. Omelyanchik
F699. Một mao quản cong có bán kính (Hình 2), chứa đầy chất lỏng, quay quanh trục thẳng đứng . Với tốc độ góc quay bằng bao nhiêu thì chất lỏng bắt đầu chảy ra khỏi mao quản? Mật độ chất lỏng , sức căng bề mặt , chất lỏng làm ướt hoàn toàn thủ đô; Kích thước của thủ đô được thể hiện trong Hình 2.
A. Buzdin
F700. Có hai dây dẫn và có hình dạng tùy ý. Ban đầu, dây dẫn có điện tích , nhưng dây dẫn không được tích điện. Các dây dẫn được tiếp xúc (Hình 3) và điện tích chảy vào dây dẫn . Một điện tích bổ sung được truyền vào dây dẫn tiếp xúc và kết quả là một điện tích xuất hiện trên dây dẫn . Xác định điện tích .
S. Krotov
F701. Hình 4 cho thấy sự phân bố nhiệt độ dọc theo một thanh mỏng, đồng nhất, cách nhiệt tại một thời điểm nhất định. Sự phân bố nhiệt độ sẽ thay đổi như thế nào trong tương lai? Sự phân phối nào sẽ được thiết lập sau một thời gian đủ dài?
O. Savigan
F702. Hai hệ, mỗi hệ gồm hai khối lượng giống hệt nhau , được nối với nhau bằng một lò xo có độ cứng , chuyển động dọc theo một bề mặt nằm ngang nhẵn về phía nhau với cùng tốc độ . Tại một thời điểm nào đó, khoảng cách giữa các hệ thống là (Hình 5). Xác định thời gian sau đó khoảng cách giữa các khối lượng giống nhau lại bằng . Va chạm của hệ được coi là đàn hồi tuyệt đối.
V. Mozhaev
33
Lời giải bài toán
M641. Cho hình lục giác đều ABCDEF tâm O. Điểm M và N là trung điểm của các cạnh CD và DE. Các đường thẳng AM và BN cắt nhau tại điểm L. Chứng minh rằng
a) tam giác ABL và tứ giác DMLN có diện tích bằng nhau;
b) ALO = OLN = 60°;
c) OLD = 90°.
Tất cả các phát biểu bài toán đều dễ dàng có được từ một quan sát: khi quay 60° quanh tâm O, tứ giác AMCB được ánh xạ lên tứ giác BNDC.
Thật vậy, khi xoay (ngược chiều kim đồng hồ), điểm A đi tới điểm B, điểm B đến điểm C, cạnh CD ánh xạ tới cạnh DE, sao cho M ở giữa của cạnh CD đi vào giữa N của cạnh DE (xem hình). Do đó, tứ giác AMCB và BNDC là hai tứ giác tắc nghẽn nên diện tích bằng nhau. Trừ diện tích của tứ giác BCML khỏi các diện tích bằng nhau này, chúng ta thu được diện tích bằng nhau, tức là tam giác ABL và tứ giác DMLN có kích thước bằng nhau.
Vì khi quay tia AM được ánh xạ lên tia BN nên góc giữa các hướng của các tia này bằng góc quay, tức là . Vì vậy, . Chúng tôi trình bày hai chứng minh và .
1°. Hãy sử dụng thực tế hiển nhiên này: nếu hai đường thẳng cắt nhau tại điểm K và cách đều điểm P thì đường thẳng PK đóng vai trò là phân giác của góc giữa hai đường thẳng này (chứa điểm P). Vì điểm O cách đều các đường thẳng AM và BN nên OL là ma trận nhị phân của góc ALN, tức là . Vì điểm D cách đều các đường thẳng AM và BN bằng nhau (cùng khoảng cách với C cách đường thẳng AM), , tức là .
2°. Một đường tròn có thể được mô tả xung quanh tứ giác DMON, vì các góc ở đỉnh M và N của nó là góc vuông. Điểm L cũng thuộc đường tròn này. Điều này xuất phát từ thực tế là trong tứ giác DMLN tổng các góc tại đỉnh D và L bằng 180°. Nhận thấy rằng , chúng ta áp dụng định lý góc nội tiếp. Sau đó chúng ta nhận được và .
E. Gotman
M642. Chứng minh rằng mọi số tự nhiên đều có thể biểu diễn dưới dạng , trong đó mỗi số là hoặc 1 và với mọi , và cách biểu diễn như vậy là duy nhất.
Xem xét các lượt xem bắt buộc
(*)
( hoặc 1, ) đối với một số số tự nhiên dễ dàng thấy rằng
- dấu cuối cùng+dừng ở (chữ số có nghĩa nhất ) cho các số A từ đến (ví dụ: trong bảng của chúng tôi ở lề, dấu cuối cùng+dừng ở cho các số A từ đến , tại cho các số A từ đến , v.v.);
- dấu đầu tiên (chữ số phụ ) được lặp lại định kỳ với khoảng thời gian là 4, nghĩa là nó chỉ phụ thuộc vào số dư khi chia A cho 4 ( thậm chí còn được lặp lại thường xuyên hơn - với khoảng thời gian là 2).
Hai cách chứng minh về biểu diễn mong muốn (*) và tính duy nhất của nó được xây dựng trên hai người quan sát này. Cả hai cách chứng minh này đều được thực hiện bằng quy nạp, nghĩa là một phát biểu hợp lệ cho một số A cho trước được suy ra từ tính đúng đắn của nó đối với mọi số A.
1°. Chúng ta hãy biểu thị số bằng (số hạng cuối cùng ở đây là cho số lẻ và cho số chẵn ). Hãy chứng minh rằng mỗi số được biểu diễn dưới dạng (*) một cách duy nhất và đối với các số
34
MB43. Các thẻ có số 1, 2, …, 32 được xếp theo thứ tự. Được phép loại bỏ bất kỳ số lượng thẻ nào ở phía trên và đặt chúng vào giữa một số thẻ còn lại hoặc bên dưới nó mà không thay đổi thứ tự của cả hai, nếu không thì tùy ý.
Hoạt động này được gọi là di chuyển em.
- Chứng minh rằng sau 5 nước đi bạn có thể a) sắp xếp lại các quân bài theo thứ tự ngược lại;
- sắp xếp các thẻ theo thứ tự bất kỳ.
- Chứng minh rằng không phải thứ tự bài nào cũng có thể lấy được sau 4 nước đi.
Hình 1.
Chúng ta có thể (vì chúng ta chứng minh bằng quy nạp) coi phát biểu của mình đã được chứng minh với các số không vượt quá . Bằng cách sử dụng điều này, chúng ta thu được biểu diễn () cho bất kỳ số nguyên nào từ khoảng (1). Thật vậy, hoặc hoặc . Bằng cách cộng biểu diễn của số với hoặc trừ biểu diễn của số khỏi nó, chúng ta thu được biểu diễn () cho .
Lưu ý rằng
đẳng thức này trở nên rất mạnh nếu nó được viết như thế này:
Như có thể thấy từ đẳng thức (2), các khoảng (1) cho không trùng nhau và lấp đầy toàn bộ tập hợp số tự nhiên , do đó biểu diễn (*) tồn tại cho mọi . Từ đây tính duy nhất của nó cũng trở nên rõ ràng: cho chữ số của chữ số đứng đầu được xác định duy nhất và phép cộng được biểu diễn một cách duy nhất bằng giả định quy nạp.
Nếu là số chẵn thì và cách biểu diễn () của số thu được từ cách biểu diễn số nhỏ hơn “được dịch chuyển” bởi một chữ số. Nếu là số lẻ thì và phải bằng 0; do đó, số được chia cho 4 và cách biểu diễn () của số được lấy từ cách biểu diễn số nhỏ hơn bằng cách “vuốt” thành hai chữ số và cộng số sang bên trái. Trong tất cả các trường hợp này, tính duy nhất của cách biểu diễn số suy ra từ tính duy nhất của cách biểu diễn số .
Cách biểu diễn duy nhất của số 1 rất giống nhau: nếu và thì .
N. Vasiliev
◆
Hãy để chúng tôi trình bày hai lời giải trong số bài toán này.
Đầu tiên là lời giải. Chúng ta sẽ giả định rằng các quân bài trong chồng bài được sắp xếp theo thứ tự ngẫu nhiên. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng chúng có thể được sắp xếp theo năm chuyển động, nhưng không phải lúc nào cũng theo bốn chuyển động. Như vậy bài toán sẽ được giải quyết.
Chúng ta hãy gọi một đoạn là một nhóm thẻ nằm thành một hàng, số lượng thẻ tăng theo khoảng cách tính từ đầu ngăn xếp. Độ dài của một đoạn sẽ là số lượng thẻ có trong đó.
Nếu có hai phân đoạn, thì bạn luôn có thể thực hiện mà không cần thay đổi thứ tự của các thẻ trong mỗi phân đoạn đó bằng cách di chuyển chúng để có được một phân đoạn bao gồm các thẻ từ các phân đoạn này và chỉ từ chúng. Chúng ta sẽ nói rằng một phân đoạn như vậy có được bằng cách hợp nhất hai phân khúc. Rõ ràng là độ dài của kết quả hợp nhất bằng tổng độ dài của các đoạn hợp nhất.
Trước tiên, chúng ta hãy đánh dấu 32 đoạn có cùng độ dài trong một chồng thẻ và sau đó thực hiện các chuyển động như sau:
- chia ngăn xếp làm đôi;
- hợp nhất các phân đoạn tương ứng từ nửa thứ nhất và nửa thứ hai của ngăn xếp theo cặp;
- Hãy để chúng tôi lưu ý các phân đoạn là kết quả của việc hợp nhất điểm 2).
Chúng tôi sẽ lặp lại thao tác này năm lần (Hình 1 cho thấy điều gì xảy ra với các phân đoạn thu được sau lần hợp nhất thứ hai). Độ dài của các đoạn phồng lên trước khi chuyển bằng một nửa chiều dài của các đoạn phồng lên sau đó (xem Hình 1). Do đó, sau thao tác thứ năm, độ dài của đoạn sưng lên (duy nhất!) Sẽ bằng . Điều này chứng minh các câu a) và b) bài toán (đối với điểm a) các chuyển động cần thiết đã được đưa ra ở lề).
Để chứng minh rằng các quân bài được xếp ngẫu nhiên không thể xếp thứ tự trong 4 nước đi, chúng tôi giới thiệu
35
đây là một khái niệm Hãy biến hai quân bài liền kề trong chồng thành một cặp khiếm khuyết nếu quân bài có số cao hơn cao hơn quân bài có số thấp hơn.
Bổ đề. Nếu có cặp bị lỗi trong một chồng thì sau khi di chuyển sẽ có ít nhất cặp bị lỗi trong đó.
Bằng chứng. Chia ngăn xếp thành hai, chúng ta thu được ít nhất cặp bị lỗi ở ít nhất một trong các ngăn xếp. Thật vậy, đặt có các cặp bị lỗi và trong một ngăn xếp. Nếu chúng ta giả sử rằng và thì . Tuy nhiên, phải có , vì nhiều nhất một cặp bị lỗi có thể “phân kỳ” khi ngăn xếp được chia. Vì vậy, hoặc .
Bây giờ hãy lưu ý rằng nếu bất kỳ thẻ nào được chèn vào giữa các thẻ của một cặp bị lỗi thì ít nhất một cặp bị lỗi sẽ được hình thành (đảm bảo rằng đây chính là thẻ được lắp vào). Điều này chứng minh bổ đề.
Bây giờ giả sử có hơn 15 cặp bị lỗi trong ngăn xếp. Áp dụng bổ đề đã được chứng minh bốn lần, chúng ta thấy rằng sau bốn lần di chuyển, ít nhất một cặp bị lỗi vẫn còn trong ngăn xếp.
Một bài toán thú vị nảy sinh liên quan đến bổ đề cuối cùng: biết số cặp bị lỗi của một cách sắp xếp, hãy xác định chính xác số lượng chuyển động tối thiểu cần thiết để đạt được sự sắp xếp này từ một ngăn xếp có thứ tự. Hóa ra nếu là số cặp vị trí bị lỗi thì chuyển động là cần thiết.
Thứ hai lời giải. I 6) Hãy xem xét thao tác ngược lại của việc di chuyển: chúng ta rút một số thẻ từ các vị trí tùy ý trong ngăn xếp và đặt chúng lên trên. Trong trường hợp này, thứ tự tương đối của cả môi trường được rút ra và phần còn lại của thẻ không thay đổi. Hãy để chúng tôi chứng minh một phát biểu tổng quát hơn: các thẻ , được sắp xếp theo bất kỳ thứ tự nào, có thể được sắp xếp theo các chuyển động ngược lại .
Ta tiến hành chứng minh bằng quy nạp.
Để đặt hai lá bài (), một nước đi ngược lại là đủ. Hãy chứng minh rằng để đặt mua thẻ , chuyển động ngược lại là đủ. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng quân bài luôn có thể được sắp xếp theo các nước đi ngược lại .
Hãy xem xét việc sắp xếp các thẻ thành một chồng. Các chồng bài được đánh số từ 1 đến (gọi là ngăn xếp này là màu đỏ) và được đánh số từ đến (gọi là ngăn xếp này là màu xanh) - với vị trí tương đối của quân bài trong mỗi ngăn xếp giống như trong chồng quân bài - có thể được sắp xếp theo quy nạp trong các nước đi ngược lại . Hãy biểu thị những chuyển động này bằng đối với ngăn xếp màu đỏ và đối với ngăn xếp màu xanh lam.
Bây giờ chúng ta hãy thực hiện chuyển động đảo ngược của một chồng lớn (của các thẻ ) như sau: trong chuyển động đảo ngược thứ , chúng ta rút ra các thẻ đỏ, những thẻ này sẽ được rút ra khi di chuyển , và các thẻ xanh, sẽ được rút ra khi di chuyển , sau đó chúng ta đặt cả hai thẻ này lên trên cùng của ngăn xếp - cái này ở dưới cái kia (Hình 2 sẽ giúp bạn hiểu những gì đang xảy ra). Sau các thao tác như vậy, các cọc màu đỏ và xanh lam sẽ được sắp xếp. Còn lại là nước đi cuối cùng, thứ để rút các quân bài của cọc màu đỏ và đặt chúng lên trên.
II. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng nếu có nhiều hơn thẻ trong một ngăn xếp, thì trong các nước đi chúng không thể được sắp xếp theo thứ tự ngược lại - theo thứ tự số giảm dần.
Ta tiến hành chứng minh bằng quy nạp. Tại số lượng thẻ trong ngăn xếp ít nhất là ba. Vì khi di chuyển chúng ta lấy ít nhất hai quân bài từ phía trên hoặc để lại ít nhất hai quân bài nên sau một nước đi chúng ta sẽ tìm thấy hai quân bài có thứ tự tương đối không thay đổi.
Giả sử câu bài toán đúng với . Đối với , chúng tôi giả sử điều ngược lại, nghĩa là, chúng tôi giả sử điều đó đối với
36
đã di chuyển đã đảo ngược thứ tự trong một ngăn xếp chứa nhiều hơn thẻ. Hãy xem điều gì đang xảy ra.
Trong lần di chuyển đầu tiên, ít nhất các thẻ bị xóa ở trên hoặc không được chọn, do đó, có một chồng thẻ có thứ tự tương đối không thay đổi sau lần di chuyển đầu tiên. Nhưng theo giả thuyết quy nạp, đối với các nước đi còn lại, các quân bài trong bộ bài này không thể sắp xếp theo thứ tự ngược lại. Kết quả mâu thuẫn chứng minh khẳng định bài toán.
Yu. Lysov, V. Turchininov
M644. a) Chứng minh rằng tồn tại một đơn vị lồi 1980 có độ dài các cạnh là 1, 2,…, 1980, tất cả các cạnh đều có kích thước bằng nhau.
6) Liệu một ngày trong tuần năm 1981 như vậy có tồn tại không?
Chứng minh rằng nếu không phải là lũy thừa của một số nguyên tố, tức là , và và là các số nguyên tố cùng nhau khác một thì luôn có thể dựng được một -giác có các cạnh có độ dài 1, 2,…, , song song với các cạnh của số nguyên tố -gon. Vì và , chúng ta sẽ giải những bài toán này.
Hãy xem xét một -gon () thông thường. Chúng ta hãy chọn trong số các đỉnh của nó tạo thành một -giác đều (trong hình , , ). Bây giờ, hãy xem xét bộ đỉnh của -giác (thông thường) của chúng ta sao cho trong mỗi bộ các đỉnh này tạo thành một -giác đều và đỉnh đầu tiên của bộ thứ trùng với đỉnh thứ của -gon đã chọn (xem hình). Vì các số và là số nguyên tố cùng nhau nên các tập hợp này không giao nhau. Do đó, chúng tôi đang tìm cách sử dụng hết tất cả các đỉnh của -gon.
Bây giờ chúng ta sẽ “sắp xếp” bộ vectơ . Ta sắp xếp các vectơ đầu tiên có độ dài 1, 2,…, như sau: đặt vectơ đầu tại các đỉnh kế tiếp của -giác đầu tiên và lấy hướng của mỗi vectơ trùng với hướng cạnh của -giác, giáp với đỉnh tương ứng của -giác (hướng đi ngang là cố định). Chúng ta hãy biểu thị tổng các vectơ của tập hợp đầu tiên bằng .
Tập vectơ thứ hai được lấy theo cách tương tự như tập thứ nhất, chỉ khác là nó được “tạo ra” bởi các đỉnh của -gon thứ hai. Tổng các vectơ của tập thứ hai rõ ràng thu được từ vectơ bằng cách quay qua một góc quanh tâm của -giác. Bằng cách tăng độ dài của mỗi vectơ của tập thứ hai lên một, chúng ta không thay đổi tổng , vì sự gia tăng đó là việc cộng các vectơ tạo thành một -giác đều (tổng của chúng là ).
Vì vậy, chúng ta có thể nhận được bộ vectơ : hướng của vectơ của tập hợp thứ được xác định bởi các đỉnh của -th -giác và độ dài của chúng là , ,…, . Tổng của các vectơ này thu được từ bằng cách quay qua một góc xung quanh tập hợp các -giác.
Từ kết quả trên, các vectơ tạo thành một -giác đều. Do đó, tổng của chúng bằng 0 và do đó tổng các vectơ được xây dựng bằng 0, hướng của chúng tương ứng với hướng của các cạnh bên phải -gon của chúng ta và độ dài bao gồm tất cả các số tự nhiên từ 1 đến . Những gì còn lại là sự sắp xếp tuần tự của các vectơ này sao cho hướng của chúng tương ứng với hướng của các cạnh kế tiếp của một -giác đều.
Đối với , trong đó là số nguyên tố, không thể xây dựng một -giác như vậy, nhưng chúng ta không biết bằng chứng cơ bản nào cho thực tế này.
Yu. Lysov
F657. Bán kính cong của hai bong bóng xà phòng giống hệt nhau quay ngược nhau bằng . Sau cuộc trò chuyện
36
37
giữa các bong bóng lonnyla, một bong bóng có bán kính đã được hình thành. Tìm áp suất khí quyển. Hệ số căng bề mặt của dung dịch xà phòng là σ.
Hình 1.
Hình 2. ;
F658. Từ một quả bóng chứa hơi kali có độ tinh khiết cao, một chùm nguyên tử phát ra qua một ống hẹp nằm ngang. Xác định nhiệt độ hơi nếu trên một đường nằm ngang có chiều dài cm độ dịch chuyển dọc trung bình của các nguyên tử là µm.
trong đó là áp suất khí quyển, là áp suất dư trong bong bóng dưới bề mặt cong có bán kính (trước đá σ hệ số là 4 chứ không phải 2, vì màng xà phòng có hai bề mặt). Điều kiện áp suất bằng nhau ở bên phải vách ngăn có nghĩa là vách ngăn phẳng (nếu không thì áp suất trong các bong bóng phải khác nhau bởi lượng áp suất dư thừa dưới bề mặt cong của vách ngăn). Vì các bong bóng giống hệt nhau nên mặt phẳng phân chia nằm ở khoảng cách bằng nhau tính từ tâm của các bong bóng.
Ba lực tác dụng lên bất kỳ phần nào của bề mặt màng, màng tiếp nhận và vách ngăn: hai lực căng từ các màng tạo thành bong bóng của chính chúng và một lực căng từ màng ngăn. Vì giá trị tuyệt đối của các lực này là như nhau nên trong điều kiện cân bằng, các lực này hướng một góc với nhau (Hình 1).
Do đó, ở trạng thái ban đầu của không khí trong bong bóng ở áp suất , thể tích chiếm, trong đó là thể tích của hai đoạn hình cầu “cắt đứt” bởi một vách ngăn từ bong bóng (Hình 2). Như có thể thấy trong Hình 2, bán kính của vách ngăn là , chiều cao của đoạn bóng là và
Sau khi vách ngăn vỡ ra, không khí trong bong bóng có bán kính chiếm thể tích ở áp suất .
Chúng ta giả định rằng nhiệt độ không khí trong bong bóng không đổi (bằng nhiệt độ môi trường). Sau đó , hoặc
Từ đây chúng ta tìm thấy áp suất khí quyển:
(Từ biểu thức cho suy ra rằng bán kính và có liên hệ với nhau bởi mối quan hệ
Hãy tự mình xem.)
T. Petrova
◆
Nhiệt độ của hơi được xác định bởi tốc độ trung bình (chính xác hơn là trung bình) của các phân tử hơi:
Để xác định nhiệt độ, bạn cần tìm .
Sự trộn theo chiều dọc xảy ra do lực căng. Thời gian t chuyển động của các phân tử, độ dài của các tên được duyệt trong thời gian này là các chùm tia và sự trộn lẫn theo phương thẳng đứng của các phân tử theo tỷ lệ , từ đó
38
Thay (2) vào (1), ta tìm được
(Không cần độ chính xác cao hơn của các phép tính, vì chúng ta đã ước tính khá đại khái tốc độ chuyển động trung bình của các phân tử, sử dụng vận tốc trung bình.)
A. Zilberman
F659. Một chiếc máy nhỏ nặng kg cắt trong quá trình vận hành do khối lượng nặng không đồng nhất, cắt ở tốc độ góc 600 vòng / phút. Để đơn giản hóa việc lựa chọn xích sàn trong xưởng lắp đặt máy, một miếng đệm đàn hồi có độ dày cm làm bằng vật liệu có mô hình đàn hồi đã được đặt dưới khung. Diện tích đáy của giường là . Việc lắp đặt miếng đệm có làm giảm sự chồng chéo có thể lựa chọn không?
Dao động của máy do máy quay không cân bằng gây ra dẫn đến xuất hiện lực điều hòa tác dụng từ máy lên giá đỡ ( - biên độ, - tần số tròn, - tần số lực). Sự tương tác giữa máy và trần, được ngăn cách bằng một miếng đệm đàn hồi, có thể được sử dụng trên cơ sở một hệ đơn giản gồm hai khối lượng chính xác và , được nối với nhau bằng một lò xo có độ cứng (xem hình; vai trò của các khối lượng được thực hiện bởi sự tương ứng của máy và trần nhà, lò xo bắt chước miếng đệm giữa chúng). Độ cứng của lò xo (độ cứng của miếng đệm) bằng
Trọng lượng của sàn lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng của máy . Thật vậy, nếu sàn được làm bằng bê tông cốt thép (mật độ khoảng 2500 kg/) và có độ dày xấp xỉ 0,2 m thì khối lượng của chỉ một mét vuông (mật độ bề mặt) của sàn là 500 kg, lớn hơn nhiều so với trọng lượng của máy (theo 200 kg).
Cho và là hỗn hợp của các khối lượng và dọc theo trục so với tọa độ của các khối lượng ở trạng thái không bị kích thích. Khi đó gia tốc khối lượng theo định luật II Newton có thể viết dưới dạng
Đối với các dao động điều hòa , , , , trong đó lần lượt là biên độ dao động của các khối lượng và . Thay các biểu thức này vào (2), ta được
hoặc
Từ đây là
Ở đâu
- Tần số tròn cộng hưởng của các dao động điều hòa của một hệ khối lượng nối với nhau bằng một lò xo. Tại
Từ (2’) (2’’) ta xác định được biên độ trộn khối :
39
Trong trường hợp không có miếng đệm, lực truyền gia tốc cho máy hệ thống - trùng với khối lượng
Biên độ của dao động trong trường hợp này được tìm thấy từ điều kiện sin :
Như vậy, tỉ số giữa biên độ trộn sàn sau khi lắp gioăng và trước đó bằng
(4)
Ở đâu
(xem (1) và (3)). Vì theo điều kiện Hz nên từ (4) ta tìm được
tức là rung sau khi lắp gioăng sẽ thành công.
Làm thế nào để giảm tác động lên sàn? Như có thể thấy từ công thức (4), điều này có thể đạt được bằng cách chọn các tham số của miếng đệm sao cho thỏa mãn điều kiện , nghĩa là bạn nên chọn vật liệu cho miếng đệm có kiểu dáng Young nhỏ hoặc tăng độ dày của miếng đệm. Vì vậy, nếu N/m, tức là nhỏ hơn 100 lần so với điều kiện bài toán, thì bạn có thể nhận được
nghĩa là độ rung giảm đi đáng kể.
R. Vinokur
F660. Phao được làm bằng vật liệu đồng nhất, có hình đậu lăng - một vật thể, được giới hạn bởi hai bề mặt hình cầu có bán kính cm. Độ dày tối đa của chechevitsa là cm; khối lượng của đậu lăng là cm. Một kim đan có chiều dài cm và khối lượng cm được đưa vào phao dọc theo toàn bộ độ dày dọc theo trục đối xứng. Vị trí của phao có ổn định khi nó nổi trên mặt nước của chechevy không? Hãy xem xét rằng ít đậu lăng được ngâm trong chất lỏng.
Để đảm bảo rằng ít đậu lăng được ngâm trong chất lỏng hơn, bạn có thể sử dụng dữ liệu được cung cấp trong điều kiện bài toán. Điều kiện cân bằng của phao ở vị trí “kim đan lên” là , hoặc , trong đó là lực hấp dẫn tác dụng lên phao bằng kim đan, là lực nổi ( là thể tích của phần phao chìm trong nước). Từ sự bình đẳng
hãy xác định :
Thể tích của đậu lăng poling (thể tích của đoạn hình cầu) bằng
(xem hình 1). Điều kiện có nghĩa là có ít đậu lăng được ngâm trong nước hơn.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét vấn đề ổn định của phao ở vị trí “lên tiếng”. Chúng ta sẽ giả sử rằng với một độ lệch nhỏ của phao, khi các nan hoa tạo một góc nhỏ với phương thẳng đứng (Hình 2) thì phần phao chìm trong nước
40
vẫn có dạng hình cầu và mớn nước không thay đổi. (Độ lệch của phao là sự quay của nó quanh điểm , tức là xung quanh tâm quả cầu, giới hạn phần dưới của phao.) Điều kiện này có nghĩa là, như trước đây, . Nếu do sự sai lệch, xuất hiện mômen lực có xu hướng đưa phao về vị trí cũ thì vị trí này - “đan kim lên” - ổn định; nếu mômen lực làm cho phao tiếp tục lệch thì vị trí “lên tiếng” không ổn định.
Trong khi phao ở vị trí cân bằng, các lực và tác dụng dọc theo một đường thẳng - phương thẳng đứng đi qua nan hoa. Lực tác dụng tại điểm - tại tâm khối của phao có nan hoa, và lực tác dụng tại điểm (lực là kết quả của lực ép do nước tác dụng lên phao). Điểm nằm cách đáy phao một khoảng (xem Hình 2) sao cho
từ đây
Điểm nằm cách đáy phao cm. Do đó, điểm nằm phía trên điểm .
Với một độ lệch nhỏ của phao (khi quay quanh ), các điểm tác dụng của lực vẫn giữ nguyên - điểm ; điểm sẽ được trộn với điểm dọc . Do đó, khi phao bị lệch hướng, sẽ có một vài lực tác dụng lên nó; mô men của các lực này có xu hướng làm phao quay lệch xa hơn so với vị trí cân bằng (trong Hình 2 - ngược chiều kim đồng hồ).
Do đó, phao “đan kim lên” là vị trí cân bằng không ổn định.
D. Kuznetsov
F661. Hình vẽ thể hiện đặc tính dòng điện-điện áp của hai điện trở không bị giam giữ và . Điểm, sự nghẹt thở qua các điện trở và một nguồn có EMF V và điện trở trong Ohm sẽ như thế nào, nếu nối các điện trở với nguồn, nối chúng a) nối tiếp, b) song song?
Nếu các điện trở được mắc nối tiếp thì tại mỗi giá trị điện áp trên đoạn mạch chứa các điện trở bằng tổng điện áp trên mỗi điện trở. Với kết nối song song, dòng điện trong mạch ở mỗi giá trị điện áp trên các điện trở bằng tổng dòng điện chạy qua từng điện trở. Sự phụ thuộc và được vẽ trong hình.
Điện áp ở các cực của pin thay đổi khi điểm trong mạch thay đổi:
Sự phụ thuộc cũng được vẽ trong hình. Giao điểm của đường thẳng với đường cong và cho giá trị cường độ dòng điện và điện áp trong mạch tương ứng đối với cách mắc nối tiếp và song song của các điện trở.
Từ hình ảnh có:
a) A; B, B;
41
F662. Để sạc lại pin có suất điện động V từ nguồn điện áp mạnh V, một mạch điện được lắp ráp từ một cuộn dây có độ tự cảm Gi, một diode D và một điện trở K (xem hình), định kỳ đóng và mở trong những khoảng thời gian bằng nhau s. Xác định dòng sạc pin trung bình.
Để tìm dòng sạc trung bình của pin, bạn cần xác định dòng điện chạy trên pin trong một chu kỳ đóng mở của chìa khóa.
Khi đóng công tắc, cuộn dây được nối trực tiếp với nguồn và thu được emf tự cảm bằng . Điều này có nghĩa là dòng điện qua cuộn dây thay đổi theo quy luật tuyến tính. Xét rằng tại thời điểm chìa khóa được đóng, dòng điện qua cuộn dây bắt đầu tiêu diệt tuyến tính theo định luật
Khi chìa khóa mở ra thì dòng điện sẽ bằng
Sau khi mở chìa khóa, diode sẽ mở và EMF tự cảm ứng trở thành sự khác biệt về chiều của pin và pin - - và đổi dấu. Điều này có nghĩa là dòng điện qua cuộn dây bắt đầu tiêu diệt tuyến tính theo định luật
Tốc độ giảm dòng điện (khi công tắc mở) hóa ra lớn hơn tốc độ tăng dòng điện (khi công tắc đóng). Điều này có nghĩa là ngay cả trước khi hết thời gian , sau thời gian (kể từ thời điểm công tắc mở) dòng điện sẽ giảm về 0 và lúc này diode sẽ đóng lại. Thời gian trong đó pin được sạc lại sẽ được tìm thấy từ điều kiện
Ở đâu
Điện tích sẽ chạy qua pin trong thời gian này bằng
Dòng sạc pin trung bình là
A. Zilberman
Danh sách độc giả gửi đúng lời giải
Trong số này, chúng tôi công bố họ của những người đã thêm đúng lời giải bài toán M626—M630, M641—M645 và F633—F662 [các số in đậm sau họ là chữ số cuối cùng của các số đã giải bài toán].
Toán học
Hầu hết độc giả đã gửi lời giải đều hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ M630, M641. bài toán còn lại quyết định:
E. Abdulaev (Masally) 26, 28; V. Alekseev (Moscow) 26, 29; M. Alekseev (Moscow) 26, 45; A. Arakkin (Novokuznetsk) 27; M. Araskanov (Zaporozhye) 28; Y. Bazaliy (Donetsk) 26, 29; A. Bare (Kyiv) 28, 29, 43, 45; S. Batalov (Arzamas) 42, 45; E. Belova (Vidnoe) 26; Yu. Beltserkovsky (Minsk) 26, 27, 29, 42, 45; M. Berushivili (Khashuri) 26; Yu. Bespolov (Shostka) 26, 28, 29; I. Bluss (Dnepropetrovsk) 26; A. Boldyrkhin (Mogilev-Podolsky) 26; A. Brudny (Yaroslavl) 26-29, 42; A. Volnov (Kyiv) 26; A. Gavrilov (Belgorod-Dnestrovsky) 28; M. Gaisinsky (Tashkent) 42, 43, 45; M. Gaponova (Gorky) 26; V. Geshkbein (Moscow) 26, 42, 44; Z. Gunashvili (Tbilis) 26; S. Gorshkov (Moscow) 42; E. Gorshkova (Perm) 26, 42, 44; A. Grigoryan (Leningrad) 26, 27; V. Grina (làng Dyatlovo, vùng Grodno) 26;
42
S. Guzov (Lviv) 26, 27; A. Gutin (Klintsy) 26, 27, 42; V. Denisov (Kashira) 26, 42; S. Deepak (Tashkent) 26; O. Dranko (Kyiv) 42; A. Drobishchev (Leningrad) 42; O. Eroshkin (Dnepropetrovsk) 27, 29, 42; I. Zhukov (Leningrad) 27, 29, 43, 45; A. Zee (Minsk) 28, 45; A. Zolotykh (Kursk) 26, 27, 42; I. Zyabrev (Krolevets) 26, 28; Z. Ibratsimov (Masally) 26, 28; A. Kadaramanov (Belorets) 42, 44; D. Kamutavitsus (Vilnos) 42; N. Katsan (làng Yakimovka, vùng Minsk) 26; V. Kim (Bektemir) 26, 27, 42; S. Kim (Bektemir) 26, 42, 45; A. Kiselev (Tashkent) 45; V. Kisel (Odessa) 45; V. Kozlovsky (làng N. Dvor, vùng Grodno) 26; I. Kolpkov (Sochi) 28; A. Konyshin (Rostov-on-Don) 26, 27, 42; I. Korneeva (Moscow) 45; A. Kornilov (Rostov-on-Don) 42; D. Korotkin (Leningrad) 27, 42-45; A. Korotkin (Gorky) 45; O. Krizhanovsky (Kharkov) 42, 43; A. Krushelnitsky (Kazan) 26; S. Lamikhov (Tashkent) 26-29, 42; V. Levin (Moscow) 26; L. Leytsin (Chernigov) 26, 42, 45; V. Likhachev (Lviv) 27, 28; O. Malov (Kazan) 45; S. Mamedov (Baku) 26, 29, 42; V. Mangazev (Kemerovo) 26; S. Matyuov (Vologda) 26-29; L. Merkyavitsus (Lentvaris) 26-29, 42; A. Milman (Odeska) 26, 28; E. Mirzoyan (Yerevan) 26, 29, 42; S. Moreino (Moscow) 28, 29; Yu. Nazarenko (Kyiv) 26—29, 42, 45; Yu. Nikolaevsky (Kharkov) 27, 29, 42; A. Nikolov (Kirovograd) 26, 27, 42; P. Ovchinnikov (Vyazniki) 26, 27, 42; M. Okroin (Yerevan) 42; K. Pelikh (Pavlovsky Posad) 26-28; N. Pendiorin (Penza) 26, 27; G. Perelman (Leningrad) 26, 28, 42; E. Popov (Belorets) 26, 27; S. Popov (làng Elgai, Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết tự trị Yakut) 26; Yu. Prokorov (Orekhovo-Zuevo) 26, 28; L. Pryadko 45; V. Romanok (làng Kunishche, vùng Volna) 26-28; A. Rudensky (Donetsk) 42, 45; N. Saitsina (Saratov) 26, 28; E. Salimov (Kirovabad) 26; M. Sverdlilikov (Novosibirsk) 45; V. Svetlchiky (Zaporozhye) 26; V. Sidorin (Retov) 26; A. Syksa (Kyiv) 26; I. Skrypnik (Ivanovo-Frankivsk) 26; A. Slinkin (Moscow) 42; A. Smirnov (Kurgan) 26, 27, 45; A. Sokhet (Kharkov) 45; A. Spivak (Sterlitamak) 27-29, 42, 43; S. Spivak (Pripyat) 28, 29, 43, 45; E. Stenayan (Baku) 26, 28, 42; Yu. Taldenko (Sumy) 26, 45; V. Titenko (làng Bluzha, vùng Minsk) 26, 27, 29, 42, 45; R. Uerinovsky (Khmilnik) 26, 28; N. Fedin (Omsk) 26; Y. Feldman (Kyiv) 42; D. Fomin (Leningrad) 42; O. Fonarev (Sumgan) 26-28; A. Kharitonsky (Kyiv) 43; A. Khilkov (Novomoskovsk) 26, 28; A. Khokhlov (Moscow) 26, 42; V. Tsekanovsky (Donetsk) 26; I. Tsimokh (Kirovograd) 26, 28, 42; V. Tsolov (Panagirshe, NRB) 42; O. Phấn (Vitebsk) 26, 28, 42; V. Shabunin (làng Khokholsky, vùng Voronezh) 26, 45; S. Sharapov (Tashkent) 26; V. Shah (làng Zamshany, vùng Volna) 26, 27, 45; Z. Shibzukhov (Nalchik) 26; V. Shirkov (Moscow) 42; Yu. Shkolnikov (Kyiv) 28; L. Elkun (Tashkent) 26, 28; L. Epremidze (Tbilis) 42, 43.
Vật lý
Hầu hết tất cả độc giả đã gửi lời giải đã hoàn thành nhiệm vụ F634, F647—
43
Bài tập
-
Theo lịch trình, tàu từ Moscow đến Frunze khởi hành hàng ngày lúc 23 giờ 50 phút và đi trong 75 giờ, còn tàu từ Frunze đến Moscow khởi hành hàng ngày lúc 12 giờ 50 phút (giờ Moscow) và chạy trên đường (vì lý do kỹ thuật) trong 73 giờ 28 phút. Chuyến tàu đến ga cuối cùng sẽ khởi hành trở lại cùng ngày. Cần bao nhiêu chuyến tàu để đảm bảo tuyến Moscow-Frunze và chiều ngược lại hoạt động liên tục?
-
Trong ba hình vuông: , và (xem hình), bạn cần gấp một hình. Làm thế nào để cắt những hình vuông này sao cho số phần là tối thiểu?
-
Đĩa tròn được chia thành 21 khu vực; các lĩnh vực đều giống nhau; mỗi người trong số họ có chứa một số lượng nhất định. Trong đĩa thứ hai, được cố định trên cùng một trục với đĩa thứ nhất, 5 cửa sổ được tạo sao cho khi đĩa thứ hai quay từ vị trí ban đầu nào đó qua bội số góc của , một trong các số của đĩa thứ nhất sẽ hiển thị trong mỗi cửa sổ. Được biết, với bất kỳ vòng quay nào của đĩa thứ hai như vậy, tổng các số nhìn thấy qua cửa sổ đều bằng 0. Chứng minh rằng tổng các số ghi trên đĩa thứ nhất bằng 0.
-
Sở thú. Trong mỗi câu đố hiển thị trong hình, các số giống nhau tương ứng với các chữ cái giống nhau và các số khác nhau tương ứng với các chữ cái khác nhau. Giải mã những khoản tiền hoàn lại này.
Những nhiệm vụ này đã được cung cấp cho chúng tôi
L. Mochalov, V. Proizvolov,
V. Radunsky, N. Rozov
44
G. Topazze
Trong thế giới kỳ diệu của những con số
Trong thế giới của những con số có những sự bằng nhau và tỷ lệ đáng kinh ngạc. Chúng tôi xin giới thiệu với độc giả một số trong số đó.
Sản phẩm đối xứng
Xét các đẳng thức sau:
Sự đối xứng tuyệt vời - phải không? Chuỗi đẳng thức này có thể được tiếp tục; chỉ cần lưu ý rằng
(Tại chúng ta thu được đẳng thức.)
Số vuông đứng
Ai mà không biết rằng 121 là một “số bình phương”: nó bằng . Điều thú vị là con số này có một số “độ bền” - nó là bình phương không chỉ ở dạng thập phân mà còn trong bất kỳ hệ thống số nào khác có cơ số lớn hơn hai.
Thật vậy, cơ số rỗng của hệ số bằng và :
nghĩa là, là bình phương của số thu được bằng cách thêm một vào cơ số của hệ.
Có số bình phương liên tục khác? Hóa ra là nó tồn tại. Ví dụ: các số 144 và 441 là số bình phương trong bất kỳ hệ số nào có cơ số .
Mời bạn đọc tìm những con số tương tự khác.
bình phương
Xem cách bạn có thể bình phương các số 44, 55, 66 theo cách nguyên bản:
có thể được tìm thấy theo cách tương tự. Và mọi thứ ở đây đều quy về sự bình đẳng
Thật vậy, ví dụ, với ta có
Kết quả thu được có thể được trình bày dưới dạng mục đầu tiên ở trên.
Tương tự, nếu chúng ta sử dụng đẳng thức
Bạn có thể thiết lập một cách duy nhất để bình phương một số số có ba chữ số. Ví dụ,
Dựa vào các đẳng thức thu được, ta có thể viết:
Phương pháp ban đầu này cũng có thể được sử dụng để tìm bình phương của các số có bốn chữ số, năm chữ số,… thuộc loại đang xét.
45
Sự giao thoa của ánh sáng
Tất cả chúng ta đều quen thuộc với các mô hình giao thoa từ khi còn nhỏ. Đây là những đốm cầu vồng do xăng đổ trên vũng nước, những bông hoa bong bóng xà phòng rực rỡ. Cơ chế hình thành vân giao thoa nhiều màu khá phức tạp. Chúng ta hãy giới hạn việc xem xét sự can thiệp vào những ví dụ đơn giản hơn.
Trong từ điển bách khoa vật lý, chúng ta đọc: “Giao thoa là sự thành công hay suy yếu biên độ của sóng tạo ra, tùy thuộc vào sự tương ứng giữa pha của hai (hoặc một số) sóng có cùng chu kỳ cộng lại trong không gian. Giao thoa xảy ra đối với tất cả các sóng, bất kể bản chất của chúng.” Về vấn đề này, chúng ta có thể nói thêm rằng mô hình giao thoa sẽ ổn định nếu các sóng gấp không chỉ có chu kỳ giống nhau mà còn có độ dịch pha không đổi (không phụ thuộc vào thời gian). Những sóng như vậy được gọi là kết hợp.
Chúng ta hãy nhớ lại hình thức giao thoa phát sinh như thế nào khi cộng thêm các dao động từ hai nguồn sáng kết hợp chính xác. Các vectơ chỉ phương của trường điện tử (còn gọi là vectơ ánh sáng) trong sóng điện tử do nguồn phát ra có thể viết dưới dạng
Để đơn giản, chúng ta hãy xem xét trường hợp khi các nguồn sáng cùng pha (độ lệch pha ) và biên độ dao động là như nhau ().
Đặt khoảng cách từ các nguồn và đến điểm quan sát trong mặt phẳng lần lượt là và (Hình 1). Trên đường đi từ nguồn đến điểm quan sát, sóng sẽ có độ lệch đường đi là . Tại những điểm của mặt phẳng nơi các sóng đến cùng pha (nghĩa là có độ lệch đường đi , trong đó là số nguyên bất kỳ), chúng sẽ ngủ lẫn nhau và kết quả sẽ là một vectơ ánh sáng sẽ dao động với biên độ . Tại những điểm này có cực đại giao thoa. Khi hai sóng có biên độ bằng nhau đến ở các pha ngược nhau (nghĩa là có hiệu đường đi bằng số lẻ nửa sóng: ), chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau hoàn toàn. Tại những điểm này có mức giao thoa cực tiểu, tại đó không có dao động: bất kỳ lúc nào.
Mắt quan sát mô hình theo thời gian (ở tần số tương ứng với dao động ánh sáng, mắt “không nhận thấy” sự dao động) và phản ứng với cường độ ánh sáng tỷ lệ với giá trị trung bình của bình phương của vectơ ánh sáng thu được ().
Anh ấy sẽ thấy gì? Nếu mặt phẳng quan sát song song với đường thẳng (như trong Hình 1) và khoảng cách giữa các nguồn nhỏ so với khoảng cách đến mặt phẳng ,
46
Hình 2.
Họa tiết giao thoa là một hệ thống các sọc sáng và sọc tối xoáy tròn. Bằng cách đặt mặt phẳng quan sát vuông góc với đường , người ta có thể thấy vân giao thoa dưới dạng bánh xe đồng tâm.
Hãy quay lại Hình 1. Sóng đến điểm O với độ lệch đường đi . Góc mà tại đó các nguồn có thể nhìn thấy được từ điểm O (và tại từ bất kỳ điểm quan sát nào) được gọi là góc hội tụ của tia giao thoa, hay góc giao thoa. Khoảng cách giữa tâm của các sọc sáng (hoặc tối) liền kề được gọi là chiều rộng của vân giao thoa. Hãy xem nó phụ thuộc vào điều gì.
Bài toán 1. Hai sóng phẳng giao nhau. Tính độ rộng x của vân giao thoa nếu góc hội tụ của sóng trên màn là và bước sóng là .
Hình 2 cho thấy vị trí của các mặt sóng tại một số thời điểm. Các đường liền màu xanh lam (và màu đỏ) nối các điểm mà tại thời điểm này, hướng của điện trường có giá trị biên độ là . Khoảng cách giữa các đường liền kề là . Các đường đứt nét nối các điểm có hướng của trường là .
Tại các điểm O, M, N, , v.v., hai sóng gặp nhau cùng pha. Vì pha dao động của cả hai sóng thay đổi như nhau theo thời gian (), nên tại bất kỳ thời điểm nào, các sóng sẽ đến các điểm này theo cùng pha và do đó, củng cố lẫn nhau. Các điểm O, M, N, tương ứng với cực đại giao thoa.
Từ Hình 2 có thể thấy rằng , và . Từ việc tuân thủ
chúng ta sẽ tìm
- độ rộng của vân giao thoa phụ thuộc vào bước sóng của nguồn và góc hội tụ. Kết quả này có giá trị đối với mọi sơ đồ giao thoa có góc hội tụ nhỏ của các tia (ở một khoảng cách vừa đủ so với nguồn, sóng luôn có thể được coi là phẳng). Riêng đối với các nguồn chính xác (xem Hình 1)
.
Trong ánh sáng đỏ ( m), các vân rộng hơn trong ánh sáng xanh ( m); khi màn hình di chuyển ra khỏi nguồn, các sọc sẽ mở rộng (); việc hợp nhất các nguồn cũng dẫn đến việc mở rộng các dải ().
Lưu ý rằng hai nguồn độc lập chung là không đúng vì độ lệch pha của sóng phát ra từ chúng không phải là hằng số. Để có được hình ảnh giao thoa rõ ràng, ánh sáng từ một nguồn được chia thành hai chùm tia. Ví dụ, điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một trong các sơ đồ được trình bày trong Hình 3. Bằng cách đặt màn hình ở nơi các chùm ánh sáng phát ra từ hai nguồn (hoặc ảnh của chúng) và giao nhau, có thể quan sát được các vân giao thoa.
Đây là một ví dụ khác.
Bài toán 2. Một dải rộng mm được cắt ra khỏi dây thu có tiêu cự cm và đường kính cm, các phần còn lại được vặn chặt (Hình 4). Ở khoảng cách cm tính từ đường thẳng có một nguồn sáng chính xác S.
47
số lượng dải tối đa trong mẫu giao diện cho bước sóng ?
Chúng ta hãy xây dựng hình ảnh của nguồn ở nửa trên của đường trung tuyến (Hình 5). Tia , song song với trục quang, sau khi khúc xạ ở phần trên của đường thẳng bị đẩy qua tiêu điểm của nó. Chùm tia khúc xạ trong thấu kính phải gặp tia song song tại điểm của mặt phẳng tiêu điểm của thấu kính (tia đi qua quang tâm của nửa trên thấu kính mà không bị khúc xạ).
Giao điểm của các tia mở rộng và cho vị trí ảnh của nguồn ở khoảng cách tính từ thấu kính.
Hình 4.
Hình 5.
48
Ảnh nguồn ở nửa dưới của đường thẳng nằm đối xứng với trục hệ thống.
Từ Hình 5, rõ ràng là trong trường hợp này diện tích chồng lên nhau của các dầm bị giới hạn và nằm giữa thấu kính và điểm giao nhau của các dầm và . Ở khoảng cách tính từ thấu kính, kích thước của vùng chồng lấp là tối đa. Tại đây, bạn có thể quan sát các dải , trong đó là chiều rộng của dải. Do đó, góc hội tụ là
Từ sự giống nhau của tam giác và CEO ta tìm được
và từ sự giống nhau của các tam giác và -
Rồi cuối cùng
Khi mặt phẳng quan sát di chuyển ra khỏi thấu kính, các sọc trở nên hẹp hơn ( tăng). Chiều rộng của vùng chồng lên mặt phẳng tăng rồi giảm, hơn nữa, nhanh hơn chiều rộng của dải. Do đó, số sọc tối đa được quan sát thấy trên mặt phẳng – phần rộng nhất của vùng chồng lấp.
Để kết luận, chúng ta hãy xem xét một số bài toán được đưa ra trong kỳ thi tuyển sinh vào Viện Vật lý và Công nghệ Moscow.
Bài toán 3 (1980). Nguồn đơn sắc chính xác được di chuyển ra khỏi nguồn đơn sắc chính xác (các nguồn cưỡng bức và cùng pha) cho đến khi xảy ra hiện tượng tối dần tại điểm , nơi quan sát thấy hiện tượng giao thoa (Hình 6). (Khoảng cách giữa và bằng .) Khoảng cách giữa các nguồn
Hình 6.
com và màn hình m. Bạn cần di chuyển màn hình sang nguồn bao nhiêu để màn hình bị tối ở điểm ?
Khi nguồn di chuyển ra xa, điểm tối đầu tiên tại điểm sẽ xảy ra với điều kiện là độ chênh lệch đường truyền sóng từ và bằng 1/2 bước sóng:
hoặc
Nếu màn hình được đưa đến gần các nguồn ở khoảng cách thì mức tối thiểu tại điểm sẽ tương ứng với hiệu đường truyền là 3/2 bước sóng:
hoặc
Chúng ta hãy biến đổi biểu thức (1) và (2) và sử dụng công thức gần đúng cho :
hoặc
Từ đây
Bài toán 4 (1974). Trong sơ đồ giao thoa với gương Lloyd, nguồn chính xác được định vị
49
chỉ từ trong khu vực . Hãy để chúng tôi giới thiệu các ký hiệu sau: , ; thì từ sự đồng dạng của các tam giác ta tìm được
Từ đây
Bài tập
-
Hai nguồn đơn sắc chính xác cùng pha được đặt ở khoảng cách với nhau (Hình 8). Primo dưới nguồn ở khoảng cách m quan sát thấy nhiễu. Lần đầu tiên quan sát thấy vết sẫm màu ở điểm là ở mm. Lần tiếp theo bóng tối xảy ra ở khoảng cách . Tìm khoảng cách này.
-
Một thấu kính hội tụ có tiêu cự cm và đường kính cm được cắt làm đôi dọc theo đường kính của nó và hai nửa cách nhau một khoảng mm (xem Hình 3, 2). Nguồn sáng chính xác nằm ở khoảng cách m tính từ ống kính. Ở khoảng cách tối thiểu từ thấu kính có thể quan sát được vân giao thoa? Khoảng cách giữa hai nửa thấu kính được đóng lại.
-
Trong sơ đồ với bazer Fresnel (xem Hình 3, 8), hai gương phẳng giống hệt nhau tạo thành một góc rad. Nguồn chính xác nằm trên phân giác của góc cách đường giao nhau của gương cm. Ở kích thước tối thiểu của gương có thể quan sát được các vân giao thoa trên màn hình từ xa ? Các tia từ nguồn không tới được màn hình.
Hình 7.
Hình 8
ở khoảng cách cm theo chiều ngang so với gương phẳng, ở độ cao cm so với mặt phẳng của gương (Hình 7, a). Chiều dài của gương là cm. Cách nguồn m có màn chắn . Xác định kích thước dọc của vân giao thoa trên màn.
Chúng ta hãy dựng một hình ảnh của nguồn trong gương phẳng (Hình 7, b). Các tia từ nguồn chiếu sáng gần như toàn bộ màn hình. Tia từ ảnh (tia phản xạ từ gương) trùng với tia
50
Đại học bang Voronezh được đặt theo tên. Lênin Komsomol
Toán học
Bài thi viết
Tùy chọn 1
(Khoa Toán và Khoa Toán ứng dụng và Cơ học)
-
Tìm phương trình tiếp tuyến của đường cong nếu biết tiếp tuyến đi qua điểm . Có bao nhiêu lời giải tùy theo cách chọn điểm ? Tìm những lời giải này.
-
Mỗi số trong số ba số và là một cấp số tranh luận. Các số có thể dùng làm độ dài các cạnh của một tam giác không? Nếu vậy thì nó sẽ là hình tam giác như thế nào? Tìm các góc của tam giác này nếu nó tồn tại.
-
Giải phương trình
-
Cho một đặc điểm hình tam giác vuông , trong đó và là các hình tam giác đều ở cạnh , tương ứng là các đáy dưới và trên của đặc điểm này. Ở bên lấy điểm sao cho góc , . Cho rằng diện tích toàn phần của tam giác là , hãy tìm diện tích của tam giác .
Tùy chọn 2
(Khoa Vật lý)
-
Từ thành phố đến thành phố , khoảng cách giữa sởi là 120 km, người đi biển lên đường. Sau một giờ kể từ đó, người lái thứ hai rời đi trên một chiếc xe đạp có động cơ, sau khi gọi người đầu tiên và chuyển lệnh cho anh ta, ngay lập tức quay trở lại với tốc độ tương tự và quay trở lại tại thời điểm truy cập đầu tiên . Vận tốc của người thứ nhất là bao nhiêu nếu vận tốc của người thứ hai là 50 km/h?
-
Cho một điểm trên đường tròn bán kính 10 cm. Khoảng cách từ điểm là bao nhiêu để kiểm tra chuyển động song song với tiếp tuyến tại điểm , sao cho diện tích tam giác là chính xác nhất.
-
Giải bất đẳng thức
-
Chứng minh cử chỉ tương tự
Tùy chọn 3
(Khoa Địa chất và Khoa Thủy văn, Khoa Địa lý)
-
Trong tam giác vuông , trong đó , đường trung tuyến được vẽ từ đỉnh của góc vuông . Tìm diện tích tam giác nếu chiều dài chân là 4 cm.
-
Xác định các hệ số của phương trình bậc hai sao cho nghiệm của nó bằng và .
-
Các đường chéo của hình thang cắt nhau tại điểm . Xác định sin và cosin của các góc , nếu cosin của góc bằng 7/25.
-
Giải bất đẳng thức
ở đâu .
Bài thi vấn đáp
Khoa Toán và Khoa Toán Ứng dụng và Cơ học
-
Đơn giản hóa một biểu thức
-
Tiếp điểm của đường cong này phải đi qua điểm nào trên đường cong để hình thang tạo bởi tiếp tuyến và đường thẳng có diện tích nhỏ nhất?
-
Giả sử được xác định cho tất cả và . Tìm .
-
Giải hệ phương trình
-
Giải bất đẳng thức
Khoa Vật lý
- Đối với đồ thị của hàm , hãy dựng một tiếp tuyến song song với đường thẳng . Một đường vuông góc với một tia khác được thả vào nó, một đường vuông góc với được thả từ đáy của nó, v.v. Tìm độ dài của đường đứt đoạn vô hạn thu được.
52
- Tính giới hạn
V. Popov, S. Sadikhov
Học viện sư phạm bang Kyiv được đặt theo tên. A. M. Gorky
Toán học
Bài thi viết
Tùy chọn 1
(chuyên ngành “toán học” của Khoa Vật lý và Toán học)
- Một hình nón được nội tiếp trong một hình tam giác đều, đường sinh của nó nghiêng với mặt phẳng đáy một góc α. Tìm thể tích của paramid này nếu cạnh bên bằng b.
- Giải bất đẳng thức
- Giải phương trình
- Tìm giá trị lớn nhất của hàm số
Tùy chọn 2
(chuyên ngành “Vật lý và Thiên văn học” của Khoa Vật lý và Toán học)
- Trong một hình nón cụt, các đường chéo của tiết diện trục vuông góc với nhau và đường sinh tạo thành một góc α với mặt phẳng của đáy lớn và bằng l. Xác định diện tích bề mặt và thể tích của hình nón cụt.
- Xác định diện tích hình giới hạn bởi đồ thị của hàm số y = 3x - x³, y = 0.
- Giải bất đẳng thức
- Giải phương trình
Tùy chọn 3
(Khoa Hóa học tổng hợp)
- Trong một paramid cụt hình tam giác đều, các cạnh của đáy dưới và đáy tương ứng bằng a và b (a > b), hai góc y của cạnh đáy dưới bằng α. Xác định thể tích của paramid bị cắt cụt và diện tích bề mặt của nó.
- Giải phương trình
- Giải bất đẳng thức
- Tính giới hạn
Bài thi vấn đáp
- Giải phương trình
a)
b) - Giải bất đẳng thức
a)
b)
b) - Tìm giới hạn
a)
b) - Khám phá chức năng
a)
b)
và âm mưu nó.
5. Tìm miền xác định của hàm
6. Tính diện tích của hình được giới hạn bởi đồ thị của hàm số y = x² + 1 và các tiếp tuyến vẽ đồ thị này tại các điểm có hoành độ x = 0 và x = 2.
7. Tìm phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số y = 2x² - 4x tại các giao điểm của đồ thị này với trục x.
8. Tính
9. Tính ctg nếu
10. Cái nào lớn hơn, sin 1980° hay cos 1980°?
11. Đặt công thức cho hàm nghịch đảo của hàm
12. Số thực dương a nào khi tính tổng với nghịch đảo của nó sẽ tạo ra tổng nhỏ nhất?
13. Nước biển chứa 5% ánh nắng mặt trời. Phải thêm bao nhiêu kg nước vào 80 kg nước biển để hàm lượng muối trong đó là 4%?
14. Tổng của số hạng thứ nhất và thứ năm của chương trình số học là 26, tích của số hạng thứ hai và thứ tư là 160. Tìm tổng của sáu số hạng của chương trình.
Vật lý
Phiếu thi vấn đáp các khoa khoa học
- Lực đàn hồi. định luật Hooke.
- Rung động điện từ. Mạch dao động. Chuyển đổi năng lượng thành bánh xe
53
đường viền batal. Sự phụ thuộc của chu kỳ của mạch vào điện cảm và điện dung (không có đạo hàm toán học).
- Bài tập. Tìm ranh giới màu đỏ của hiệu ứng quang điện đối với hiện tượng quang điện có cực âm được làm bằng hợp kim bạch kim và Caesium. Công của điện cực J. Hằng số Planck J s.
E. Korshak, S. Levitsenko, N. Lyatsenko
Học viện sư phạm bang Leningrad được đặt theo tên. A. I. Herzen
Toán học
Bài thi viết
(khoa toán học)
-
Đơn giản hóa một biểu thức
-
Giải bất đẳng thức
-
Giải phương trình
-
Khám phá chức năng
và âm mưu nó.
- Cơ sở của các tham số là một tam giác cân bằng, các cạnh bị tắc có chiều dài và tạo một góc . Mỗi cạnh bên tạo thành một góc với chiều cao của tham số. Tìm thông số âm lượng.
Vật lý
Bài toán thi vấn đáp
-
Kênh rộng m và sâu m, chứa đầy nước và bị chặn bởi một con đập. Xác định áp lực nước lên đập.
-
Hỏi một ô tô có khối lượng t đang chuyển động với vận tốc km/h thì lượng nhiệt tỏa ra là bao nhiêu?
-
Phải thực hiện bao nhiêu công để đưa hai vật tích điện có điện tích C đi một khoảng cm, nằm ở khoảng cách cm?
N. Vanyushina, L. Kompant
Học viện sư phạm quốc gia Moscow được đặt theo tên. V. I. Lênin
Matematika
Bài thi viết
(khoa toán)
-
Tìm diện tích hình được giới hạn bởi đồ thị của các hàm , , ().
-
Giải phương trình
-
Giải bất đẳng thức
-
Mỗi cạnh của hình lập phương được chia thành 3 đoạn có độ dài bằng nhau. Chứng minh rằng 24 điểm chia thu được thuộc cùng một mặt cầu. Tính diện tích bề mặt của hình cầu này nếu chiều dài cạnh của hình lập phương là .
-
Tọa độ các đỉnh của tam giác ABC đã biết: , , . Xác định xem tam giác này vuông hay tù.
Tùy chọn 2
(Khoa Vật lý và Thiên văn học, Khoa Vật lý)
-
Tìm số hạng đầu tiên và thay thế cấp số nhân, tổng của ba số hạng lập phương đầu tiên bằng 10,5 và hiệu của số hạng thứ nhất và số hạng lập phương là 31,5.
-
Tìm giá trị lớn nhất và lớn nhất của hàm trên khoảng và xây dựng đồ thị của nó trên khoảng này.
-
Giải phương trình
-
Cho một tham số tam giác đều có cạnh bên . Một mặt phẳng được vẽ đi qua cạnh của đế và điểm giữa của cạnh bên đối diện, tạo một góc với mặt phẳng của đáy của paramid. Tìm diện tích mặt cắt ngang.
Tùy chọn 3
(Khoa “Các môn đại cương và lao động” của Khoa Vật lý)
-
Một nhóm công nhân phải sản xuất 360 bộ phận. Với việc sản xuất nhiều hơn 4 bộ phận mỗi ngày so với kế hoạch, nhóm đã hoàn thành nhiệm vụ trong vòng 1 ngày so với thời hạn. Hỏi đội đó mất bao nhiêu ngày để hoàn thành nhiệm vụ?
-
Xây dựng đồ thị của hàm .
54
-
Chứng minh danh tính
-
Cho một tham số tứ giác đều có cạnh bên . Mặt phẳng cắt đi qua đường chéo của đế và điểm giữa của gân bên và tạo một góc với mặt phẳng của đế. Tìm diện tích mặt cắt ngang.
Tùy chọn 4
(khoa địa lý)
-
Giải phương trình
-
Giải bất đẳng thức
-
Tìm diện tích hình được giới hạn bởi đồ thị của các hàm , .
-
Các cạnh bên của một cạnh tam giác vuông góc với nhau và bằng cm. Tìm thể tích của paramid.
Vật lý
Bài thi vấn đáp
(Khoa Toán và Vật lý)
-
Hai quả nặng có khối lượng kg và kg treo ở hai đầu của một sợi dây vắt ngang qua một khối. Trọng lượng thay đổi thấp hơn trọng lượng lớn m. Tải bắt đầu di chuyển mà không có tốc độ ban đầu. Mất bao lâu để họ đạt được cùng một độ cao?
-
Một tải trọng có khối lượng kg được chuyển động đều dọc theo một đường thẳng nằm ngang, tác dụng một lực vuông góc so với phương ngang. Xác định mô hình của lực này nếu hệ số ma sát là .
-
Một quả cầu có khối lượng g, treo trên một sợi dây dài cm, bị lệch khỏi vị trí cân bằng một góc . Quả bóng có tốc độ m/s theo hướng vuông góc với sợi dây. Bạn nên đọc sợi chỉ như thế nào để bóng không bị đứt sợi khi di chuyển?
-
Khi tải đứng yên trên một lò xo thẳng đứng thì độ giãn dài của nó là cm. Sau đó tải được kéo trở lại và thả ra, kết quả là nó bắt đầu dao động. Chu kỳ của các dao động này là bao nhiêu?
-
Một tảng băng có độ dày không đổi nổi trong nước, nhô lên trên bề mặt cm. Khối lượng của tảng băng là bao nhiêu nếu diện tích của nó là cm? Mật độ băng g/cm.
-
Bình hình trụ được chia thành hai phần bằng một piston di động. Vị trí cân bằng của pít-tông sẽ như thế nào nếu một lượng oxy có khối lượng nhất định được đặt vào một phần của bình và cùng một lượng hydro vào phần kia? Tổng chiều dài của tàu là cm.
-
Phải mất phút để làm nóng một số khối nước từ đến nhiệt độ sôi bằng lò sưởi điện tử. Sau đó, phải mất giờ 20 phút để chuyển toàn bộ lượng nước này thành hơi nước trong cùng điều kiện. Sử dụng những dữ liệu này, xác định nhiệt dung riêng bay hơi của nước.
-
Công suất giải phóng trong một dây dẫn có điện trở Ohm sẽ thay đổi bao nhiêu lần nếu dây dẫn thứ hai có điện trở Ohm được mắc song song với nó? Điện trở nguồn bên trong Ohm.
-
Tìm điện trở trong của máy phát điện nếu biết công suất tỏa ra ở mạch ngoài bằng nhau đối với hai giá trị điện trở của mạch ngoài: Ohm và Ohm.
-
Thấu kính cho độ phóng đại gấp ba lần của một vật nằm ở khoảng cách cm so với mặt phẳng của nó. Tìm tiêu cự của thấu kính.
E. Veretennikova,
O. Ovchinnikov
Viện sư phạm bang Odessa được đặt theo tên. K. D. Ushinsky
(Khoa Vật lý và Toán học)
Matematika
Bài thi viết
Tùy chọn 1
-
Tìm mặt bên của một lò xo tam giác đều có chiều cao , nếu đường thẳng nối tâm của đáy trên với điểm giữa của cạnh đáy dưới nghiêng với mặt phẳng của đáy một góc .
-
Tìm giá trị lớn nhất và lớn nhất của hàm trên miền định nghĩa của nó.
-
Chứng minh rằng biểu thức
không chấp nhận giá trị âm. -
Giải bất đẳng thức
Tùy chọn 2 -
Một hình nón được ghi vào quả bóng, tạo thành một hình nón bằng đường kính của đế. Tìm tỉ số giữa tổng bề mặt của hình nón này và bề mặt của quả bóng.
-
Tìm khoảng đơn điệu của hàm số
-
Tìm giá trị của một biểu thức
55
- Tìm giới hạn
Vật lý
Bài thi vấn đáp
- Chu kỳ dao động của ma trận sẽ thay đổi như thế nào khi truyền nó từ Trái đất đến Sao Hỏa, nếu khối lượng Sao Hỏa nhỏ hơn khối lượng Trái đất 9,3 lần và bán kính Sao Hỏa nhỏ hơn 1,9 lần bán kính Trái đất?
- Độ cao của tảng băng so với mực nước biển là m. Xác định độ dày của toàn bộ tảng băng nếu mật độ của băng là kg/m và mật độ của nước biển là kg/m.
- Hai bình có thể tích l và l lần lượt chứa khí ở cùng nhiệt độ nhưng ở áp suất khác nhau. Sau khi kết nối các bình, áp suất kPa được thiết lập trong chúng. Áp suất ban đầu trong bình lớn là bao nhiêu nếu ở bình nhỏ hơn là kPa? Nhiệt độ không thay đổi.
- Cuộn dây bao phủ một mặt phẳng cm, nằm vuông góc với các đường sức của từ trường đều. EMF nào được tạo ra trong cuộn dây nếu cảm ứng từ tiêu diệt đồng đều từ T đến T trong thời gian s?
- Bước sóng dài nhất của ánh sáng mà tại đó hiệu ứng quang điện vẫn được quan sát thấy là bao nhiêu nếu công thực hiện bởi một electron từ kim loại là J?
A. Kvitko
Học viện Bách khoa Volgograd
Toán học
Bài thi viết
Tùy chọn 1
- Một paramida hình tam giác đều được nội tiếp trong một quả bóng, các cạnh của đáy bằng , các cạnh bên nghiêng với mặt phẳng của đáy một góc . Tìm bề mặt của quả bóng.
- Giải bất đẳng thức , trong đó , .
- Đơn giản hóa một biểu thức
- Giải phương trình
- Tam giác , có , được nội tiếp trong một vòng tròn có tâm và bán kính 2.
Tìm tích vô hướng của các vectơ và .
Tùy chọn 2
- Trong một hình nón cụt, các đường chéo của phần chính vuông góc với nhau và đường sinh bằng và tạo một góc nhọn với mặt phẳng của đáy. Tìm bề mặt bên của hình nón cụt.
- Xét hàm cực trị
- Giải phương trình
- Giải bất đẳng thức
- Vật rơi theo định luật , trong đó là độ cao rơi tính bằng mét, là thời gian tính bằng giây. Tìm vận tốc của vật lúc chạm đất.
Vật lý
Bài thi vấn đáp
- Người lái xe tự động phanh gấp ở tốc độ km/h. Sau thời gian nào sẽ tự động dừng lại nếu hệ số ma sát là ? Khoảng cách phanh tự động sẽ là bao nhiêu?
- Hai vật được ném thẳng đứng lên trên với vận tốc ban đầu khác nhau. Cơ thể đầu tiên đạt chiều cao gấp bốn lần cơ thể thứ hai. Tốc độ ban đầu của nó lớn hơn tốc độ ban đầu của vật thứ hai bao nhiêu lần?
- Nghiên cứu khối lượng của Mặt trời, biết rằng tốc độ tuyến tính trung bình của Trái đất trên quỹ đạo là km/s và bán kính quỹ đạo của Trái đất là km. Hằng số hấp dẫn N m/kg.
- Một khúc gỗ có chiều dài m và đường kính m nổi trên mặt nước. Khối lượng của một người có thể đứng trên khúc gỗ mà không bị ướt chân là bao nhiêu? Mật độ gỗ kg/m.
- Trong một động cơ nhiệt lý tưởng, khí truyền 67% nhiệt lượng nhận được từ quá trình làm nóng đến tủ lạnh. Xác định nhiệt độ của tủ lạnh nếu nhiệt độ làm nóng là K.
- Dòng điện trong mạch của nồi hơi điện là bao nhiêu nếu thể tích lít nước sôi trong vòng phút? Nhiệt độ nước ban đầu C, điện áp mạng V, hiệu suất lò hơi , nhiệt độ nước cụ thể J/(kg K).
- Một ấm điện có hai cuộn dây. Khi bạn bật một trong số chúng, nước trong ấm sẽ sôi trong phút, khi bạn bật cái còn lại - trong phút. Sẽ mất bao lâu để nước trong ấm sôi nếu các cuộn dây được bật: a) mắc nối tiếp, b) mắc song song?
- Máy bay bay theo phương ngang với tốc độ km/h. Xác định lực điện động cảm ứng xuất hiện ở hai đầu cánh máy bay nếu sải cánh của chúng là m, và mô hình thành phần thẳng đứng của cảm ứng từ trường Trái đất là T.
57
-
Một electron có năng lượng EV xuất hiện trong một điện trường đều có cường độ V/cm ở góc so với các đường sức. Hướng và độ lớn của cảm ứng từ trường phải bằng bao nhiêu để electron không bị lệch khỏi chuyển động thẳng? Khối lượng của một electron là kg.
-
Sau khi sạc tụ điện có công suất từ nguồn điện áp không đổi , công tắc sẽ chuyển mạch cuộn cảm (Hình 2). Xuất hiện các dao động điều hòa có biên độ dòng điện trong mạch. Thí nghiệm được lặp lại theo sơ đồ trước, thay cuộn dây bằng cuộn dây khác, độ tự cảm . Tìm biên độ hiện tại cho trường hợp thứ hai.
-
Một nguồn sáng điểm đặt trên trục quang của một thấu kính hội tụ có tiêu cự cm và cách nó cm. Ở phía bên kia của thấu kính, một thấu kính phân kỳ được đặt trong mặt phẳng tiêu cự của nó. Tiêu cự của thấu kính phân kì là bao nhiêu nếu tia sáng sau khi đi qua thấu kính thứ hai dường như phát ra từ chính nguồn đó?
-
Một trong các bản của tụ điện phẳng có khoảng cách giữa các bản mm được chiếu sáng bằng tia X, tia X loại bỏ các quang điện tử khỏi nó. Chúng tôi giả sử rằng vận tốc của các electron này giống hệt nhau về giá trị tuyệt đối và bằng m/s. Các electron được thu thập trên tấm thứ hai. Từ mỗi cm vuông của tấm có electron thoát ra trong một giây. Sau thời gian nào dòng quang điện dừng lại? Điện tích C, khối lượng kg, hằng số điện F/m.
A. Bakaev, S. Preobrazhensky
Viện kiến trúc Moscow
Toán học
Bài toán thi vấn đáp
-
Các số tạo thành một cấp số cộng. Chứng minh rằng các số cũng tạo thành một cấp số cộng.
-
Vẽ đồ thị hàm số
-
Giải phương trình
-
Giải quyết hệ thống
-
Giải bất đẳng thức
-
Chứng minh cử chỉ tương tự
-
Tìm giới hạn
-
Qua gốc tọa độ vẽ một đường thẳng chia tam giác cong có đỉnh ở gốc, giới hạn bởi các đường , , , thành hai phần bằng nhau.
-
Bề mặt hoàn toàn của một đường thẳng tứ giác đều bằng và góc phẳng của mặt bên tại đỉnh bằng . Tìm chiều cao của đường thẳng.
Vật lý
Bài toán thi vấn đáp
-
Một vật nhỏ trượt khỏi đỉnh của một hình cầu có bán kính . Ở độ cao bao nhiêu tính từ đỉnh thì vật sẽ rời khỏi bề mặt quả cầu? Bỏ qua rác rưởi.
-
Một đèn chùm có khối lượng kg được treo vào trần nhà bằng một sợi dây kim loại dài m. Xác định độ cao nghiêng đèn chùm để dây xích không bị đứt trong những lần xoay tiếp theo. Được biết, đứt xích xảy ra ở lực căng N.
-
Một chiếc cốc hình bán cầu có bán kính quay quanh một trục vuông với vận tốc góc không đổi (Hình 1). Có một quả cầu có khối lượng ở trong cốc, nó quay cùng với nó. Tìm góc xác định vị trí cân bằng của quả bóng trong cốc.
-
Một cm rơi từ độ cao m với một tải trọng sẽ đập vào chính nó, do va chạm sẽ đi vào mặt đất cm. Xác định lực trung bình của lực va chạm và thời gian va chạm nếu khối lượng của tải trọng là kg và khối lượng của vật nhỏ hơn khối lượng của tải trọng.
-
Thanh nằm trên sàn gồ ghề và phần nhô ra nhẵn (Hình 2). Khoảng cách . Theo tỉ lệ tam giác nào thì thanh sẽ tạo một góc với sàn ở vị trí cân bằng?
58
-
Phải tác dụng lực nào vào hai đầu của thanh thép có tiết diện cm² để thanh thép không bị giãn nở khi nung từ đến ? Mô đun đàn hồi của thép H/m2; hệ số nhiệt độ giãn nở tuyến tính của thép .
-
Tại mỗi đỉnh của hình vuông có điện tích +Q. Hỏi phải đặt điện tích âm có kích thước bao nhiêu ở giữa hình vuông để hệ điện tích cân bằng?
Yu. Metseryakov,
V. Smirnov
Danh sách độc giả gửi đúng lời giải
(Để bắt đầu, xem trang 41)
(Arkhangelsk) 55, 57; A. Kozan (Odeska) 35—37, 39—43, 46, 50—52, 54, 55, 60; V. Koziy (Vinnitsa) 46, 50-52; S. Kozlov (Moscow) 33, 35, 36, 38-41, 43-46, 50-54, 57; Yu. Kokshaarov (Mytshi) 39, 40; A. Koliin (Alma-Ata) 39, 45; V. Komov (Alexandrov) 33, 35, 38-44, 51-55, 60, 62; I. Kompaneitsev (Alma-Ata) 33, 35, 36, 39-43, 50-52, 55, 62; V. Korobov (Kirovgrad) 39, 41; A. Kostyukovsky (Kharkov) 35, 36, 52, 57; A. Krushchelnitsky (Kazan) 46; D. Kubanov (Moscow) 39, 40, 42; A. Kubyshkin (Kyiv) 33, 39, 44, 53, 55, 57, 59, 60; L. Kudryavtsev (Neftekamsk) 40, 45, 51; S. Kudryavtsev (Magadan) 35, 40, 41, 46, 50-55, 62; A. Kultsin (Moscow) 52; L. Kuchuk (Minsk) 46, 52; I. Lisovsky (Minsk) 39, 51, 52, 60, 62; Yu. Lovvin (Lida) 36, 50-52; I. Lukyanchik (Kyiv) 39, 40, 46, 50—52, 54, 60; A. Lyapin (Moscow) 35, 36, 39—46, 50—53, 55; E. Maenkova (Budennovsk) 35; I. Mandritsenko (Kyiv) 39, 40, 45, 46, 60; D. Mansurov (Akstafa) 57; A. Milman (Odeska) 38—41, 43—46, 52; L. Milman (Minsk) 50-52; A. Mitko (Gomel) 35; S. Mikhailovsky (làng Kontsegorye, vùng Arkhangelsk) 35, 43, 44, 46, 52, 54, 55; S. Mokrousov (Leningrad) 52; D. Munkin (làng Kizhinga Bur. Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết tự trị) 40; A. Mushinsky (Minsk) 54; V. Mytinsky (Chudovo) 35, 39; A. Naiden (Berlin, CHDC Đức) 35, 39-41; M. Naydzvin (Baku) 51-55, 57; S. Nesterenko (Krasnogrsk) 50—52, 57; S. Obozuev (Leningrad) 52, 54, 57; S. Odintsov (Kyiv) 35, 39, 52; A. Ospov (Sosnovy Bor) 33, 36-39, 41, 43-46, 50-52, 54, 57; I. Osovyak (làng V. Dederkaly, vùng Ternipil) 41; Yu. Ostapuk (Zdolbunov) 40, 52, 57; A. Okhalkin (Lviv) 52; Yu. Pavlov (Leningrad) 46, 50-52; A. Pavlychev (Riga) 33, 35, 38, 39, 42, 52; S. Pashenko (Kyiv) 46, 51-52; A. Pelekh (Kazatyn) 35, 38, 40, 46, 51, 52; V. Pentezov (Kyiv) 35—37, 50, 60, 62; I. Polyubin (Ivanovo) 62; E. Ykovlev (Kalinerrad, vùng Moscow) 50-52; V. Ponikarov (Kuibyshev) 57; A. Ponomaren-ko (Kyiv) 40; V. Prshinko (Kyiv) 35, 37, 50-52; K. Prozorov (Dmitrov) 35, 40; L. Pryadko (trang 42655) 50, 51, 53, 55, 57; E. Rozman (Kyiv) 35, 36, 46, 52; V. Rublev (Kyiv) 36; S. Rulev (Kramatorsk) 46, 50—55, 57, 60, 62; A. Saltanov (Novopolyuk) 51, 52, 57, 60; A. Sanzhur (Kyiv) 33, 35, 40, 43, 46, 50-54, 57, 60; A. Safonov (Barnaul) 52; A. Sereda (Donets) 33, 52, 57; A. Sidorenkov (Smolensk) 38, 39, 52; V. Sidorin (Rutov) 40, 52; A. Smirnov (Kurgan) 37, 39, 41, 50—53, 55, 60, 62; I. Smolyarenko (Minsk) 36; A. Sokol (làng Chernogolovka, vùng Moscow) 35, 43, 45, 50—52, 54, 55, 57, 59, 60, 62; I. Solovey (Donets) 36; A. Sokhet (Kharkov) 52; D. Stenanov (Arzamas) 35; S. Streletsky (Lviv) 59, 60; L. Streshiny (Donets) 50-52; K. Tabullin (Moscow) 53—55, 57; Yu. Taldenko (Sumy) 33, 38—41, 43, 45, 50, 52, 54, 55, 57, 59, 60, 62; A. Telenkov (Bryansk) 52; A. Timenko (Odeska) 43, 46, 50, 52, 53, 55; MỘT. Titsenko (Dnepropetrovsk) 50—54, 60, 62; G. Trunov (Moscow) 60; V. Usachev (Romny) 40, 50, 57; N. Fedin (Omsk) 35, 36, 38—46, 50, 52, 54, 55, 57, 60, 62; V. Fedokovich (Kyiv) 45, 46; N. Fesun (huyện Zolotoposhsky, vùng Cherkassy) 36, 57; O. Fonarev (Sumgant) 35, 50, 52, 53, 57; K. Frankevich (Mogilev) 39; M. Friedman (Lviv) 39, 41, 42, 52, 57, 59, 60; A. Frolov (Tula) 35, 39—42, 45, 46, 50, 51, 53, 54, 59, 60, 62; S. Frolov (Moscow) 35—37, 39, 46, 51, 52, 54, 57, 62; S. Khabarova (làng Gorodkovka, vùng Vinnytsia) 52; A. Tsekhansky (làng Zaprudnya, vùng Moscow) 33, 35, 37-40, 42-46, 50-52, 54, 55, 59, 60, 62; Yu. Tsybankov (quận Drozhzhanovsky của Tat ASSR) 33, 35, 36, 39, 40, 42, 43, 45; A. Chernaysky (ngoại ô vùng Ludvino-Minsk) 52; O. Chumaenko (Odeska) 52; I. Chuprin (Dolgoprudny) 46; A. Shakun (Olaine) 40-42; Y. Shapiro (Voroshilovgrad) 38, 39; V. Shapoval (Vinnitsa) 41, 51, 52; A. Shaporek (Orsk) 39; A. Shevchenko (Artemovsk, vùng Donetsk) 33, 40, 41, 51, 52; M. Shevchenko (Artemovsk, vùng Donetsk) 33, 40, 41, 51, 52; O. Shevchenko (Melitopol) 39, 40; V. Sheludko (Dnepropetrovsk) 52, 54, 55, 60; I. Shkradlok (Noginsk) 44, 45, 51, 52; S. Shmkov (Saratov) 35, 39-43, 50-52; I. Shueni (làng Stepnogorsk, vùng Celinnograd) 39, 40, 43; D. Shelkanov (Saratov) 60; V. Ykovlev (Moscow) 35, 36, 41, 43-45, 50-52, 54, 55, 57; K. Ykovlev (Kyiv) 43, 51, 52, 54, 55; M. Yareshenko (Frzino) 35, 39-41.
59
Không có học sinh hiện đại về toán học quốc tế nào được tổ chức. Tuy nhiên, hai cuộc thi quốc tế hiện đại đã được tổ chức. Tuy nhiên, chặng đi của họ là ở thành phố Marinhamina (Phần Lan), còn chặng kia là ở thành phố Mersch (Luxembourg). Các cuộc thi diễn ra gần như đồng thời: ngày 1 và 2/7 tại Phần Lan và ngày 10 và 11/7 tại Luxembourg. Quy định mô tả toán học hiện đại: người tham gia làm việc trong hai ngày, mỗi ngày 4 giờ, mỗi ngày làm 3 nhiệm vụ, đội mỗi nước gồm 8 người. Trong truyền thống hiện đại, giáo viên: ở Phần Lan - Anh, Hungary, Phần Lan, Thụy Điển; ở Luxembourg - Bỉ, Anh (đội thứ hai), Luxembourg, Hà Lan, Nam Tư. Đội Beolgia và Nam Tư lần lượt có 3 và 7 người.
Kết quả hiện đại thấp. Ở Phần Lan, điểm cao nhất là 28 cửa sổ trên 40 và chỉ có 15 người tham gia đạt được hơn 10 cửa sổ (trong số 32 người tham gia). Ở Luxembourg, kết quả cao hơn (mặc dù nhiệm vụ ở đó dễ dàng hơn). Kết quả tốt nhất thuộc về cậu học sinh người Hà Lan Karelian Schouten (37 cửa sổ), 19 thí sinh (trong tổng số 34) ghi được hơn 20 cửa sổ.
Dưới đây là bài toán trong số những cái hiện đại này:
Phần Lan
Ngày đầu tiên
- Cho tam giác ABC, đường trung trực vuông góc với các cạnh AB và AC cắt đường thẳng BC tại các điểm tương ứng X và Y.
Chứng minh rằng để thì là đủ. Chứng minh rằng điều kiện này là không cần thiết và tìm điều kiện cần và đủ cho . (6 cửa sổ)
-
Trình tự xác định các kết quả trùng khớp . Chứng minh rằng . (7 cửa sổ)
-
Khoảng cách của phương trình , trong đó là số tự nhiên, lớn hơn 1. Chứng minh rằng không có lời giải tự nhiên nào của phương trình và mà và không có ước chung. (7 cửa sổ)
Ngày thứ hai
-
Một -giác lồi được nội tiếp trong một đường tròn. Được biết, một cặp cạnh đối diện của đa giác là song song. Với giá trị nào của thì hai cạnh còn lại cũng song song? (6 cửa sổ)
-
Một đường ngang được gọi là hình tam giác đối với một đường cong được cho bởi phương trình nếu nó cắt nó tại bốn điểm khác nhau và (theo thứ tự đó) và một hình tam giác có thể được hình thành từ các đoạn và .
Chứng minh rằng tất cả các đường nằm ngang cắt đường cong này tại bốn điểm khác nhau đều là tam giác hoặc không có đường nào là tam giác. (7 cửa sổ)
- Tìm chữ số thập phân đầu tiên trước dấu thập phân và chữ số thập phân đầu tiên sau dấu thập phân trong ký hiệu thập phân của . (7 cửa sổ)
Luxembourg
Ngày đầu tiên
-
Tìm hàm thỏa mãn các điều kiện sau: cho tất cả (6 cửa sổ)
-
Điểm được chọn trên đoạn . Trên các đoạn và , cũng như trên đường kính, hình bán nguyệt được dựng theo một hướng so với đường thẳng . Qua điểm vẽ tiếp tuyến chung của hai hình bán nguyệt đầu tiên, cắt hình bán nguyệt thứ ba tại điểm , và các điểm và là các điểm tiếp tuyến của tiếp tuyến thứ hai với hai hình bán nguyệt này. Biểu thị tỷ lệ diện tích của các hình tam giác và theo bán kính của các hình bán nguyệt này. (7 cửa sổ)
-
Đặt là số nguyên tố và là số nguyên dương. Chứng minh rằng hai mệnh đề sau là tương đương:
a) Không có hệ số sinh học nào chia hết cho .
b) Số có thể được biểu diễn dưới dạng , trong đó và là số nguyên, . (7 cửa sổ)
Ngày thứ hai
-
Hai đường tròn tiếp xúc nhau tại điểm (bên ngoài hoặc bên trong). Một đường thẳng tiếp tuyến với một trong các đường tròn tại điểm cắt đường tròn kia tại các điểm và . Chứng minh rằng đường thẳng chia đôi đường thẳng và một góc. (6 cửa sổ)
-
Mười người chơi, bắt đầu từ trên xuống, có xúc xắc, mỗi người có số tiền như nhau. Mọi người lần lượt ném năm viên xúc xắc, sau đó đưa cho mỗi người từ số tiền mình có lúc này, trong đó là tổng số điểm tung được trên cả năm viên xúc xắc. Khi người chơi thập phân ném xúc xắc, họ có 12 điểm và sau khi chia tiền, mỗi người đều có số điểm bằng với số điểm mà anh ta bắt đầu trò chơi.
Xác định, nếu có thể, số điểm cho mỗi lần ném. (7 cửa sổ)
- Tìm tất cả các cặp số nguyên thỏa mãn phương trình . (7 cửa sổ)
A. Savin
61
Đáp số, gợi ý, lời giải
Sự giao thoa của ánh sáng
- mm.
- cm (Hình 1).
Hình 1.
Hình 2.
- xem Gợi ý e. Kích thước tối thiểu của gương tương ứng với đường đi song song của các tia và đi qua các cạnh của gương (Hình 2).
Đại học bang Voronezh được đặt theo tên. Lênin Komsomol
Toán học
Tùy chọn 1
-
, trong đó tại , ; tại , ; tại , (trong những trường hợp này - một tiếp tuyến); tại , , và tại , , (trong những trường hợp này - hai tiếp tuyến). Trong các trường hợp khác (, ; , ; , ) tiếp tuyến yêu cầu không tồn tại.
-
Có thể, tù túng; arccos , arccos , .
-
{4}.
-
.
Tùy chọn 2
- 30 km/giờ.
- 15 cm.
- [.
Tùy chọn 3
- cm.
- , ; , .
- ,
, . - [.
Nhiệm vụ thi vấn đáp
- .
- .
- .
- , và , .
- .
- .
- , .
- Độ dài của các liên kết liên tiếp của đường gãy vô hạn được xây dựng tạo thành một cấp số hình học hấp dẫn. Khi nói “đường gãy dài vô hạn”, chúng tôi muốn nói đến tổng của tiến trình này. Đáp số. .
- [. 10. [. 11. .
- 3, 5, 7 hoặc 4, 5, 6 hoặc 5, 5, 5.
- +. 14. .
-
- +. 18. .
- ].
- .
Học viện sư phạm bang Azerbaijan được đặt theo tên. V. I. Lenina Toán học
Tùy chọn 1
2. , ().
3. [. 4. 1 . 5. .
Tùy chọn 2
- arccos(). 2. . 4. , .
Tùy chọn 3 - . 2. . 4. 12—5 ln 5. 5. .
Tùy chọn 4 - . 2. ,
61
62
Học viện sư phạm bang Kyiv được đặt theo tên. A. M. Gorky
Toán học
Tùy chọn 1
- ] 2; 4 [. 3. , .
- .
Tùy chọn 2
Bình luận. Những người không biết các công thức cần thiết cho một hình nón mở rộng có thể xây dựng nó thành một hình nón “đầy đủ” và tìm các giá trị cần thiết là sự khác biệt giữa các giá trị này cho hình nón đầy đủ và hình nón đỉnh.- ] .
Tùy chọn 3
Bình luận. Xem ghi chú ở bài toán 1 của tùy chọn 2.- .
- ] .
Bài thi vấn đáp
- a) .
- a) ] ] Tên miền ; định kỳ (thời gian ); khoảng tăng dần: , khoảng giảm dần: , điểm tối đa: , điểm tối thiểu: . 6) Vùng định nghĩa ; thậm chí; khoảng giảm dần , khoảng tăng —điểm tối thiểu. 5. ] .
- . 7. . 8. 0. 9. hoặc . 10. tội lỗi 1980°. 11. . 12. 1. 13. 20. 14. 69 hoặc 87.
Vật lý
3. (ở đây là tốc độ ánh sáng).
Học viện sư phạm bang Leningrad được đặt theo tên. A. I. Herzenha Toán học
-
-
- ] .
-
- Được xác định tại ; số lẻ; tăng , tiêu diệt và - điểm tối thiểu, - điểm tối đa. 5. .
Vật lý
- . Bình luận. Không phải tất cả những người nộp đơn đều tính đến rằng giá trị trung bình của áp lực nước lên đập phải bằng giá trị số học trung bình của áp suất ở điểm dưới và điểm trên.
- . Bình luận. Nhiều người không giải được bài toán này đã không báo cáo việc sử dụng công thức mà không tính đến sự thay đổi lực tương tác của các điện tích khi chúng tiến lại gần nhau.
Học viện sư phạm quốc gia Moscow được đặt theo tên. V. I. Lênin
Matematika
Tùy chọn 1
- 6 .
- .
- .
- .
- U mê. Gợi ý. Một trong những sản phẩm gấp là âm.
Tùy chọn 2
- 3,5 và . 2. , . 3. .
- .
Gợi ý. Sử dụng định lý về diện tích và hình chiếu trực giao của một đa giác (“Hình học 9-10”, §50), biểu diễn diện tích mong muốn theo các cạnh của đáy. Từ tam giác tương ứng, hãy biểu thị cạnh đáy theo l.
Tùy chọn 3 -
-
- . Gợi ý. Xem gợi ý đến bài toán 4 tùy chọn 2.
-
63
Tùy chọn 4
- . 2. . 3. .
- .
Vật lý
- tr.
- H.
- H.
- tr.
- kg.
- Chiều dài phần bình chứa oxy là
xem - J/kg.
- .
- Ôm.
- Có thể xảy ra hai trường hợp: a) cm, trong trường hợp đó ảnh của vật là ảnh thật; b) cm, trong khi ảnh của vật là nhỏ nhất.
Viện sư phạm bang Odessa được đặt theo tên. K. D. Ushinsky
(Khoa Vật lý và Toán học)
Toán học
Tùy chọn 1
- . 2. , .
- . 4. .
Tùy chọn 2 - . 2. Trong khoảng thời gian và hàm sẽ tắt, trong khoảng hàm sẽ tăng. 3. . 4. 7.
Vật lý
- Chu kỳ dao động của ma trận sẽ tăng lần.
- m.
- kPa.
- V.
Học viện Bách khoa Volgograd
Toán học
Tùy chọn 1
- . 2. [U] . 3. .
- . 5. .
Tùy chọn 2 - . 2. Điểm cực trị duy nhất (điểm cực tiểu). 3. , . 4. [U] .
- m/s.
Vật lý
- s; m.
- .
- kg.
- kg (ở đây kg/m là mật độ của nước).
- K.
- A (ở đây kg/m là mật độ của nước, là nhiệt độ sôi của nước).
- phút; phút.
- V.
- .
- m.
Viện Bách khoa Leningrad được đặt theo tên. M. I. Kalinina
Toán học
Tùy chọn 1
- . 2. . 3. . 4. .
Gợi ý. Áp dụng định lý sin cho tam giác và hoặc sử dụng thực tế là nếu nhìn thấy cạnh từ điểm ở góc và từ điểm ở một góc , thì được nội tiếp bằng Okr().
Tùy chọn 2
- . 2. . 3. .
- và . Gợi ý. Vì hàm này là số chẵn nên các tiếp tuyến của đồ thị của nó đối xứng với trục tọa độ.
64
Vật lý
- .
- .
- .
- .
- .
- .
- cảm ứng từ trường vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vận tốc electron và hướng của điện trường.
- .
- .
- .
Viện kiến trúc Moscow
Toán học
- {100}. 4. .
- .
- .
Vật lý
- .
- .
- Có thể xảy ra hai trường hợp: 1) , trong đó trạng thái cân bằng của quả bóng sẽ ổn định ở bất kỳ vận tốc góc nào ; 2) , trong khi trạng thái cân bằng sẽ ổn định nếu .
- ;
. - .
- .
- .
«Kvant» cho học sinh nhỏ (xem «Kvant» số 4)
- Theo công thức . Thiếu số .
- Xem Hình 3.
Số đã được chuẩn bị:
A. Vilenkin, A. Egorov, I. Klumova, T. Petrova,
A. Sosinsky, V. Tikhomirova, Y. Shikhanovich
Số đã được phát hành:
M. Dubakh, G. Krasnikov, E. Nazarov, I. Smirnova, L. Chernievskaya
Chủ biên tập bởi L. Chernov
Biên tập nghệ thuật T. Makarova
Người hiệu đính M. Medvedskaya
113035, Mátxcơva, M-35, B. Ordynka, 16/21,
«Kvant», điện thoại. 231-83-62
Giao đến tập 18.4.81
Ký xuất bản ngày 27 tháng 5 năm 1981
in offset
Giấy 70×108 1/16. Vật lý. lò 4
Lò nướng có điều kiện l. 5.6 Biên tập học thuật. tôi. 6,88 T-20059
Giá 30 kopecks. Đặt hàng 912
Lưu hành 237.593 bản.
Nhà máy in Chekhov
Soyuzpolygraphiroma
Ủy ban Nhà nước Liên Xô
về xuất bản, in ấn và kinh doanh sách
Chekhov, khu vực Moscow
Động vật
ở chợ
Chim, động vật và côn trùng
Chúng tôi đã mua giày:
Hồng hạc múc
Mỗi người lấy một chiếc giày,
Báo hoa mai và báo đốm
Họ mặc hai đôi,
Và khi con bọ xuất hiện,
Tôi ngay lập tức yêu cầu sáu miếng.
Tất cả những người có mặt ở chợ ngày hôm đó
Tôi đã mua cho mình đôi ủng.
Và một người bán hài lòng
Cuối cùng anh ta cũng phấn khích:
Chim, thú và bọ
Anh ấy đưa cho tôi một chiếc mũ lưỡi trai.
Trở lại, già và trẻ
Tôi hài lòng với điều mới của mình.
Thị trường lúc này trống rỗng:
Tất cả hàng hóa đã được bán hết.
Khóa gian hàng của bạn,
Người bán đã tóm tắt:
Đã bán được bốn mươi chiếc giày
Tôi đã đưa ra mười mũ.
Ở chợ đã bao lâu?
Chim, động vật và côn trùng?
V. Illarionov
Những “mái vòm hình cầu” này được làm từ các bánh xe giấy đan xen (nhưng không dán).
Ở hàng dưới cùng là bức ảnh chụp cùng một mái vòm, được chụp từ hai điểm khác nhau. Mái vòm này được tạo thành từ sáu bánh xe. Một độc giả quen thuộc với các hình đa giác bán điều khiển («Kvant», 1978, số 1, trang 8 và 1980, số 12, trang 9) sẽ nhận ra trong khung của nó một khung inklodode (các mặt của nó là 20 hình tam giác đều và 12 hình ngũ giác đều).
Hàng trên cùng hiển thị một tán khác có sáu bánh xe ở bên trái và một tán khác ở bên phải có mười bánh. Tất cả những hình tượng này đều có tính đối xứng khiêu dâm phong phú (nghĩa là chúng tự kết hợp theo nhiều cách khác nhau; đặc biệt, bất kỳ koludo nào cũng có thể được dịch sang bất kỳ hình nào khác).
Bạn có thể cảm nhận được điều này khi tự mình làm những mô hình tương tự, hoặc hiểu rõ hơn khi đọc các bài trên và bài trong «Kvant», 1980, số 7, tr. 9.
O. Bodnar