17 Jan

【竖直上抛】炮弹能够射多高(第二宇宙速度)?

一枚炮弹以速度$v_0$向上射出,只考虑重力因素,请问炮弹到达多远的距离后就会开始自由下落?

大炮的发射

大炮的发射

对于这个问题,我们首先采取的是高中生的做法。考虑地球重力,也就是说炮弹在做加速度为-g(-9.8m/s2)的匀变速运动。根据公式$v_t^2-v_0^2=2as$,可得$s=\frac{v_0^2}{2g}$。
此即炮弹能够走得最远距离。

但是看了这条式子,我们会发现,这个“距离”始终是有限的。换一句话说,只要$v_0$不趋于无穷大,s就不会无穷大。但是我们还听到过牛顿这样说过:假如炮弹以某个速度(就是我们现在所所说的第二宇宙速度)飞离地球,它就永远不会回来了。两者不是矛盾吗?

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31 Jan

星座计划“破产”,重返月球搁浅

法新社报道说,一名不愿意透露姓名的白宫顾问说,“(重返月球的)星座计划已经死亡。”

新一代探月飞行器假想图

新一代探月飞行器假想图

28日,美国官员透露,布什政府于2004年通过的、计划耗资高达2300亿美元的“重返月球”计划实际上已经被美国总统奥巴马搁浅了。相反,奥巴马在未来五年将向美国国家航空航天局(NASA)拨款59亿美元,其中一部分将用于延长国际太空站的使用寿命至2020年,另外还将用于在航天飞机退役后,鼓励私人公司研制航天器来向空间站运送宇航员。随着“重返月球”计划的终结,新一代“土星”系列火箭、登月飞船、月球车等一系列相关设备的研制计划也将终止,可以在很大程度上减轻美国政府的财政压力。

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21 Mar

地球“黑暗”的一小时

随着科协技术的不断进步和经济文化的高速发展,对于久居城市人们来说,璀璨繁星和美丽银河早已是儿时的记忆,再不敢奢求,夜间严重的光污染使得大家鲜有机会欣赏到它们。每年世界自然基金会活动号召人们每年3月最后一个星期六 20:30-21:30熄灭电灯、关闭电源,用1个小时的短暂黑暗,换取明天更多的绿色希望,展现公众携手保护生态环境的信心和决心。这一活动正好可以还城市美丽的星空,与众多天文爱好者的心愿不谋而合!

2010年3月27日21点星空

2010年3月27日21点星空

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17 Feb

天文歌曲《冬夜星空》(补充LRC歌词)

冬夜星空

冬夜星空

看了标题,也许你会发出疑问:这是哪位歌星的佳作?不过我得告诉你,别傻了,你知道哪位歌星是天文爱好者?这首纯属取材天文(星座、星空)的歌曲,来自于牧夫天文论坛,是一位ID为Turkish Cats的会员及其同伴创作的。 根据Turkish Cats在论坛上的活动,可以发现TC是一位音乐和天文的爱好者。TC把自己的天文情感融入到了音乐之中,写出了这首颇为优美柔和的歌曲。作为天文爱好者的BoJone,我很希望越来越多的人参与到天文中。其实并非一定是要作科学研究才可以参与天文,各行各业都是可以的,就像本歌曲的作者。相信我,你会在天文上获益匪浅!现在我们不妨来聆听下这美妙的旋律。

歌曲聆听(右端可以下载):

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1 May

我们打算飞到小行星上——但是,哪一颗好呢?

漫游在太空的小行星

漫游在太空的小行星

站长:已经很久没有翻译过科普文章了。现在再来尝试一下,依旧是“Google+金山+搜索+理解”的模式,依旧是那么烂的水平,依旧是那么差的文采,呵呵。有任何意见欢迎提出。 4月15日,美国总统巴拉克·奥巴马视察了位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心并发表演讲,提出美国航天新计划:美国未来航天的目的地是火星和小行星,终止布什政府提出的国家载人航天飞行项目。他强有力地回击了其政策的批评者,同时呼吁私营企业铺设飞往火星的创新之路,而不是以国家之力展示美国的优势。 众所周知,载人登小行星比载人登月难多了。除了苛刻的技术条件外,适合登录的小行星也不多,奥巴马的新方案真的可行吗?让我们拭目以待!

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10 Sep

级数求和——近似的无穷级数

级数是数学的一门很具有实用性的分支,而级数求和则是级数研究中的核心内容之一。很多问题都可以表示成一个级数的和或积,也就是$\sum_{i=1}^n f(i)$或者是$\prod_{i=1}^n f(i)$类型的运算。其中,$\ln(\prod_{i=1}^n f(i))=\sum_{i=1}^n \ln(f(i))=k$,因此$\prod_{i=1}^n f(i)=e^k$,也就是说,级数求积也可以变为级数求和来计算,换言之我们可以把精力放到级数求和上去。

为了解决一般的级数求和问题,我们考虑以下方程的解:
$$f(x+\epsilon)-f(x)=g(x)\tag{1}$$其中g(x)是已知的以x为变量的函数式,$\epsilon $是常数,初始条件是$f(k)=b$,要求f(x)的表达式。

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31 Oct

当酸溶液遇到了更多的水时...

BoJone:阅读本文需要有电离平衡的相关知识作为基础。

这两个星期我们都在学习高中的人教版《化学选修4》中的电离平衡相关知识。虽然我们是“重点班”,可是进展仍然相当地慢。关于电离平衡,有同学向我提出过一个问题:

酸溶液继续加水后,为什么pH会趋于7?(常温常压)

显然,这个问题是很好理解的,因为加水后$H^+$被稀释了。然后我更感兴趣是由此引申出的一个问题:

(强)酸溶液继续加水后,平衡向哪边移动?

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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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