湖南土著分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qhliu 理论物理博士,湖南大学教授。

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[155]aiyinsiwei   2014-6-8 09:39
由水滴想到的一个物理问题和解答
                  —20102714 纪建忠
摘要   本文主要探讨了一些生活中的实际问题,通过解决问题对空气阻力和运动有一个综合性的认识.
关键词  力,速度,阻力
引言
在我们日常的生活中,往往会遇到一些看似简单却富含物理意义的问题,如何发掘和解答这些问题,这不仅对我们的物理教学有着深刻的意义,更对我们的物理思维和物理创造有着不可估量的作用.下面就随着我一起进行我们关于雨滴的奇妙之旅吧!
由火车车窗外的水滴运动联想到火车的运行速度
在下雨的天气,火车的车窗外都会附有一些静止的水滴,如果火车此时以一定的速度匀速行驶.那么此时的水滴会做一个类似于直线的倾斜运动.虽然有时会有一个大角度的移动,但这只是火车上下震动固有的频率施加的一个影响.我们可以取类似直线运动的那一线段为研究对象,显然此时是重力和空气阻力的合力决定了水珠的运动方向;而玻璃给水滴的阻力是一个被动力,不影响水滴的运动方向.根据生活的经验可知:火车的速度越快,水滴的运动就越平躺.下面我们就建立物理模型,定量地讨论一下水滴倾角和火车速度到底有什么关系.先不考虑风速的存在。有风的时候只需给我们算出的火车速度一个风速的修正就行。假定水滴是一个半球形,其运动的角度与竖直的方向成θ角,那此时空气阻力和水滴的重力合力必然也和竖直方向成θ角.既F阻=mg•tanθ.根据动力学公式和我们的半球模型有 Cρ空Sv2= ρ水πr3g.其中C为水滴气阻力系数(0.05),S为水滴的横截面积( πr2),r为水滴的半径(约为2mm).空气密度取常温下的1.169kg/m3,的密度取1.0×103kg/ m3.代入数据解可得v=107.79km/h• .因为火车运行速度很快,雨滴相对火车的速度可以忽略,故v就是火车的速度.当θ等于45o时,v=107.79km/h.θ等于30o时,v=81.9m/s.这一结果和事实还是比较相符的.哈哈,以后坐火车的时候你就可以直接通过看雨滴运动的角度大致得出的火车的速度了.物理多么的奇妙!当然用类似的原理还可以考虑如何设计个器材通过测出空气阻力而得到火车的运行速度.火车的速度可以通过转轮测速获得,但是对于轮船来说.用测流体阻力的方法得出轮船的速度未尝不是一个可行的办法.现今的轮船大多是用霍尔效应得出轮船的速度,其中肯定有一些不方便之处.如果多一种方法,那么就给技术的生产和应用多了一种选择.但其中的具体研究,恕我物理知识的不足,这里就不能深入地探讨下去了,只希望能给诸位抛砖引玉,谢谢阅读!
我的回复(2014-6-8 18:40):相信你仅仅是一位本科生,也相信你这个问题中没有什么深刻的物理。如果你希望在雨滴中找点好玩的东西,不妨参考:Myth of raindrop formation exploded  
http://www.newscientist.com/article/dn17487-myth-of-raindrop-formation-exploded.html#.U5Q7VPmSx4w
[154]xj5106   2014-6-7 12:54
刘老师,这个实验你校能做吗?http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1384140&do=blog&id=801083
[153]aiyinsiwei   2014-5-28 13:01
我最觉得了不起的一个发现,就是上次坐火车的时候,突然觉得可以从火车车窗外水滴运动角度,导出火车的运行速度。不过没什么高深的物理原理,只是空气动力学的阻力公式。我算是彻底的废了!
我的回复(2014-5-30 23:39):天不废人,人自废。
[152]李颖   2014-5-26 13:53
刘导是不是有空也给阳星写点文字鼓励一下呢
作为他的好基友,还是希望看到他和爱因斯坦出现在一篇博文中的盛况呢~
我的回复(2014-5-27 15:58):“我觉得学生是社会的未来,他们的自由成长比我们的经验更重要。”
[151]黄志福   2014-5-20 11:25
感觉刘老师很有想法,以后我也去开统计物理教学会,和刘老师交流下~~

先留言,以防忘记~~
[150]马青平   2014-4-29 21:24
刘老师,等您有时间能否看一下“对称移动同地对准时钟到异地保持对准”(http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=279604&do=blog&id=789117)的方案有什么漏洞?黄德民和我与李铭老师已做了一些讨论,李铭老师暂时还没找出具体漏洞。知道您不太赞同对称移动同地对准时钟到异地保持对准,希望您能指出漏洞。
[149]trx12345   2014-4-12 06:30
刘教授, 请教一个问题。

论文“熵:一个不是物理量的概念”(Entropy : A concept that is not a physical quantity,Physics Essays,2012年,总25卷,第2期)说得有没有道理?到目前为止,俺没看到有人发表 Comment 提出批评。您是专家,想听听您的意见。
我的回复(2014-4-13 17:00):您的问题我回答不了。但是我可以给你一点讯息,任何结果都是可以正式发表的。例如, Elsevier就新办了一个刊物Results in Physics,可为任何结果提供发表渠道。
————
Results in Physics is an open access journal offering authors the opportunity to publish in all fundamental and interdisciplinary areas of physics, materials science, and applied physics.  Papers of a theoretical, computational, and experimental nature are all welcome.

Results in Physics now welcomes microarticles, short articles of just 1 or 2 pages. Microarticles allow researchers to publish interesting data that have not grown into a full piece of research. Or to share a follow-up research result to a previously published paper. Or a description of a failed experiment, which provides a great new insight.

Microarticles are very short papers, no longer than 2 pages. They may consist of a single, but well-described piece of information, described in context, such as:

Data and/or a plot plus a description
Description of a new method or instrumentation
Negative results
Concept or design study
All submitted manuscripts are fully peer-reviewed. Accepted papers are freely accessible to anyone.

Microarticles are a new outlet for short interesting research data that had no home until now. You did the work, now get the credit!
[148]龚楚麒   2014-3-24 14:17
敬爱的研究人员:
      您好。我们是武汉大学信息管理学院TRUST项目的小组成员,正在进行一项数字环境下学术研究与交流中的信任问题研究,该项目由信息科学领域专家Dave Nicholas主持,英国、美国、中国等多个国家的研究人员共同参与。由于缺少中国研究者的数据支持,恳请您百忙之中抽出10-15分钟,帮我们填写一份问卷 http://www.sojump.com/jq/3144034.aspx
      有关本项目(由阿尔弗雷德·P.斯隆基金赞助)的更多信息,请参见我们的网站http://cics.cci.utk.edu/cicsprojects/Sloan  或 http://ciber-research.eu.
     对您的大力协作再次预致谢意!
                                                                                                            武汉大学信息管理学院TRUST项目组
                                                                                                                 2014年3月24日
[147]任益辉   2014-2-4 04:50
刘老师,
祝您春节快乐 ! zhu nin
[146]seaocean   2014-1-26 10:17
刘老师
您好!
有一个问题一直没搞懂,因为知道您是这方面的专家,特向您请教。

问题在温伯格《引力论和宇宙论》第10章第8 部分“引力的量子理论”方程(10.8.6)和(10.8.7)。
1、        D((没有打上下标,因为有些符号可能不显示)已经有由(10.8.7)定义,那么D*怎么表示?这与一般的共轭函数不一样。
2、        (10.8.6)的最后一项,|D|的“平方”,是否与一般的机率密度一样,即为波函数与其共轭函数的积?如果是,怎样计算?
3、        (10.8.7)中的xixj怎么计算?(I,j为下标)
4、        (10.8.7)中的电子质量me(e为下标)在整个表示中的意义是什么?

如果您能抽空指教,我将非常感谢。

祝新年快乐!全家安康!万事如意!

朱寅

我的邮箱:waterzhu@163.com
[145]aiyinsiwei   2013-12-27 12:03
老师好,我是江西科技师范大学的一名大三学生,物理专业。最近想到一个问题,一直得不到解答,希望老师指点。费曼物理第一本175页根据动量守恒得出了即使两个物体碰撞后处于静止状态,其质量必须大于物体的静止质量,由此猜想温度越高物体质量会越大,觉得用相对论也容易理解,不过因为教科书没有这个说法,所以身边的老师没一个敢肯定这个见解。其次是我认为可以通过这个结论结合热力学第一定律导出第二定律,这样的话第二定律将不是一个独立的定律,而是第一定律和相对论结合的一个必然结果。。。
我的回复(2013-12-27 15:28):碰撞后温度升高,能量增加,静质量不会增加,但是可以认为有效质量会增加。
你不要轻视热力学第1,2定律的独立性!否则,非常危险。
[144]施郁   2013-9-26 10:47
QH,很久不来科学网了。关于王守竞的关键点,我3年前在这里的一个文章里写得很清楚。http://blog.sciencenet.cn/blog-4395-361097.html
[143]潘小松   2013-8-10 08:06
8毛,80分。笔误。谢谢关注
[142]gzf888   2013-7-20 12:38
不知从哪讲起,自从初二上第一节物理课时,我就爱上了它,因为我知道世界原来和我们看见的不一样,去了解自然世界的本质成了我最大的爱好和追求。最近,我感觉到我对万有引力的本质机制的思考有了一定程度的结果。个人感觉这些想法可能会有价值。但我就像一个从没学过声乐的唱歌爱好者,特别想得到专业老师的指点。因为我没进过大学物理的课堂。不知道,我能不能把我的想法和老师及大家分享?
[141]阳星   2013-5-25 10:13
刘老师,很期待你的博文哦!最近怎么不见更新!
[140]张万航   2013-5-7 21:13
非常感谢刘老师的推荐,以后不会的还希望刘老师多多指导!!!
[139]张万航   2013-5-5 18:17
刘老师好,听闻你正在研究约束体系量子力学问题并取得一定成果,希望你能给推荐几本书籍和文章作为约束体系量子力学入门指导。忘了介绍了,我是华东师范大学理论物理的一名研一的学生,谢谢!!!
我的回复(2013-5-7 09:04):You can try:
1,S. Weinberg <The Quantum Theory of Fields>(vol. I) Chapter 7, esp. 7.6.
2,http://arxiv.org/pdf/1305.0970v1.pdf, references therein.
3,http://pra.aps.org/abstract/PRA/v84/i4/e042101.
[138]侯吉旋   2013-5-4 09:36
刘老师,看看这个 http://blog.sciencenet.cn/blog-212210-684267.html
我的回复(2013-5-4 09:57):此一说,即使不能使我愉悦,至少不叫我难堪。
[137]nameab   2013-4-23 21:43
玻尔轨道量子化对多电子也适用,请参阅我文章
http://nameab.blog.163.com/blog/static/1012921020115481051684/
[136]李曼静   2013-4-14 19:29
您好!
    我是华中师范大学的研二学生,这是本人读研以来为第一篇论文设计的问卷。是以导师的项目为主题,研究学术虚拟社区用户的持续使用行为,需要大量的问卷调查数据为研究基础。此项研究有助于了解在线学术交流的现状、趋势和影响在线学术交流的因素,丰富与深化互联网环境中科研知识交流与共享机制研究的理论体系,从而为科研性的网络服务在中国的发展提供理论指导。本调查完全采用匿名方式进行,您的个人回答只供学术研究使用,绝对不会对您造成任何不良影响。完成问卷大致需要3-5分钟的时间,请仔细阅读以下项目,根据自己的真实情况选择。
    非常感谢您抽出宝贵时间完成这份问卷!如有任何问题,请联系华中师范大学信息管理学院硕士研究生李曼静(E-mail:melody626@foxmail.com)
http://www.sojump.com/jq/2307285.aspx

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