9 Dec

受伤-守恒定律

今天上体育课的时候,BoJone与同学们正兴致勃勃地打着篮球,不料临近下课之时,同学猛一击(当然只是无意摩擦,没有恶意),我感到一阵猛疼——眼角处的肉破裂了!开始的一分钟内不停流血,奇怪的是到了校医室之后血就止住了(还没有经过任何处理,只是一直按住)。本以为只是小伤,简单处理就好,谁知校医说需要到外边的医院缝针,否则可能留疤毁容!!

既然如此严重,无奈只能服从了,简单处理伤口后就和母亲一起到了医院,缝了两针。由于接下来两天都得去医院消毒清洗伤口,所以干脆就请假回家了,周一再上学吧(貌似我在学校也仅仅是自学,没有多大区别^_^)...不过从受伤到现在,我还没有机会看到我的伤口究竟咋样...

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8 Jan

三连杆装置曲线方程

本创意装置来自牧夫天文论坛的zhangyf1997同好。

三连杆装置——“鱼”

三连杆装置——“鱼”

结构:
1、A、B为两定点,可看作有刚性杆连接;
2、AC为动力杆,绕点A转动;
3、BD为从动杆,CD为连杆。

长度数据:
1、CD=AB=$\sqrt{2}$;
2、AC=BD=1。
3、E是CD中点

求:E点的轨迹方程(即图中黑色那条,很有趣吧?)

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11 Feb

施密特系统的校正镜方程求解

非抛物面望远镜的校正镜方程求解
The Corrector Plate of Non-parabola Telescope

本文在牧夫天文论坛的讨论:
http://www.astronomy.ac/bbs/thread-160257-1-1.html

为了克服折射望远镜的色差问题,1670年,牛顿制造了第一台实用的反射式望远镜,将望远镜的主镜由玻璃透镜换成了抛物反射面,从而消除了色差。然而,相比球面镜,大口径的抛物面并不容易磨制。因为制作大球面镜只需要将曲率相等的小镜片相对自由组合在一起就行了,而抛物线每点的曲率并不相等,所以需要逐个磨制曲率不等的小镜片,并按照严格的顺序组合起来。这无疑大大增加了磨制难度。

Lamost是目前世界最大的施密特望远镜

Lamost是目前世界最大的施密特望远镜

为了解决这一难题,天文学家们想到了一个折衷的办法:以球面为主镜,并配以校正镜来校正球差。迎着这一思路,施密特望远镜随之而生。而当代的大望远镜基本上都是沿用这一思路。然而,校正镜是一个比抛物面更加复杂的四次曲面,磨制工艺要求更高,因此,校正镜也不宜过大。

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26 Feb

有限Vs无限:无穷电荷板的场|平行板电容

学过高中物理的同学都会知道,在经典力学和静电学理论中,万有引力和库仑力有着类似的性质,它们都与距离平方成反比。现在我从引力角度向大家提出一个问题:

一块密度均匀的无限大的平面板,它所产生的引力场是否均匀的?也就是说,板外任意一点的等质量物体受到的引力是否相同?

对于静电力也可以提出类似的问题,只要把引力换成库仑力,把质量换成电荷即可。只要类比有限的情况,我们就会得出结论:场一定是不均匀的!因为力与距离平方成反比,距离不同,受力就不等。果真如此吗?

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12 Mar

历史上的谜案——刘徽有没有使用外推法?

刘徽

刘徽

话说当年我国古代数学家刘徽创立“割圆术”计算圆周率的事迹,在今天已被不少学生知晓;虽不能说家喻户晓,但是也为各教科书以及老师津津乐道。和古希腊的“数学之神”阿基米德同出一辙,刘徽也是使用圆的内接、外切正多边形来逼近圆形的;不一样的是,刘徽使用的方法是计算半径为1的圆的内接、外切正多边形的面积,而阿基米德计算的则是直径为1的圆的内接、外切正多边形的周长。两者的计算效果有什么区别呢?其实阿基米德的方法应该更快一点,阿基米德算到正n边形所得到的值,相当于刘徽算到正2n边形了。

在此我们不再对两者的计算方法进行区分,因为两者的本质都是一样的。按照现代数学的写法,“割圆术”的理论依据是
$$lim_{n\to \infty} n \sin(\frac{\pi}{n})=\pi\tag{1}$$
当然,刘徽不可能有现代计算正弦函数值的公式(现在计算正弦函数值一般用泰勒级数展开,而泰勒级数展开需要用到$\pi$的值),甚至在他那个时代就连笔墨也没有,据我所知即使是后来的祖冲之推算圆周率时,唯一的计算工具也只是现在称为“算筹”的小棍。不过刘徽还是凭借着超强的毅力,利用递推的方法逐步求圆周率。

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4 Apr

科学空间:2011年4月重要天象

4月,将一脚踏入春天,我们头顶的天象剧场也将再次变得热闹起来,火星合月、天琴座流星雨等天象都非常值得期待,在阳春4月,让我们仰望星空,一起来感受头顶的精彩吧。

天象大观

01日 金星距太阳: 35.2° W
04日 07:18 土星冲日
06日 23:06 木星 合日
07日 18:19 月合昴宿星团: 2.1° N
10日 03:25 水星 下合日 .
18日 06:04 月合角宿一: 2.5° N
20日 02:12 水星合火星: 0.6° N
23日 06:44 天琴座流星雨: ZHR = 20

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1 May

无固定点的单摆运动

我们经常听说牛顿力学、相对论力学、量子力学等物理名词,也不时会听到“理论力学”。其实,“理论力学”这个名词是不大妥当的,因为这很容易会让人误认为这是一种新的力学体系。而事实上,理论力学并不是像牛顿力学那样是一种力学体系,而是一种研究力学的方法,而研究的对象在多数情况下依然是经典力学(翻开任意一本《理论力学》教程都不难发现这一点)。简单来讲,它把牛顿时代用微积分来研究力学的方法转变为了“变分”,变“常微分”为“偏微分”。看上去这有点“化简为繁”,但事实上这样的一个转变却带来了力学研究的一个巨大的飞跃。

说到这里,也许有的读者会感到害怕了:这里边肯定又涉及了各种高深莫测的高等数学方法,我们只能望而却步。的确,理论力学中的方法很是深奥,纵使是一个优秀的大学数理本科生,也可能要花上一年多时间才能学完一本《理论力学》。可是,通过最小作用量原理的方法去研究物理又显得如此地诱人。难道像我们这些初级人士就无法亲身体验理论力学方法给我们带来的巨大便利和不一样的体验了吗?

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7 May

本月的天象预报暂停...

由于学校有一点事情要处理,不能抽出时间去更新天象预报。加上由于意外,导致4月份的《天文爱好者》在前几天才到,天象资讯不及时,就来不及更新了。因此,本月暂停天象预报,在此公告一下。感到非常抱歉。

文章还是尽量抽时间更新的,做一下预报,下两篇文章是关于天体力学两个很著名的问题:“双引力中心”问题和“固定引力中心+恒力”问题。即讨论在两个固定的质点的引力吸引下第三个质点的运动轨迹,以及在一个固定质点的引力和一个恒力共同作用下(在二体问题的基础上加上一个恒力)的天体的运动轨迹。这两个问题都是精确可积的,但网上和书上的资料都不是很多。