27 Mar

《方程与宇宙》:活力积分和开普勒方程(二)

二体运动

二体运动

上一回的讨论中,我们已经解决了大部分的问题,并且表达了找到r或者$\theta$关于时间t的函数的希望。在最后的内容中,我们做了以下工作:

由(7)得到$\dot{\theta}=h/r^2$,代入(6)得到:
$$\ddot{r} -h^2/r^3=-\frac{\mu}{r^2}\tag{10}$$这是一个二阶微分方程,它的解很容易找出,但是这个积分太复杂:
$$\dot{r}\frac{d\dot{r}}{dr}=h^2/r^3-\frac{\mu}{r^2}$$
$\dot{r}d\dot{r}=(h^2/r^3-\frac{\mu}{r^2})dr$,两端积分
$$\dot{r}^2={2\mu}/r-h^2/r^2+K_1\tag{11}$$$$\Rightarrow {dt}/{dr}=\frac{r}{\sqrt{K_1 r^2+2\mu r-h^2}}$$
$t=\int \frac{r}{\sqrt{K_1 r^2+2\mu r-h^2}}dr$

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27 Feb

丘成桐摘得沃尔夫奖——获数学界终身成就肯定

丘成桐 司徒哲阳摄

丘成桐 司徒哲阳摄

1月31日晚,华裔数学家丘成桐收到以色列教育部部长兼沃尔夫基金会理事长Gideon Sa’ar亲笔签名的信,通知他获得了2010年的沃尔夫数学奖,原因是他“在几何分析方面的贡献已对几何和物理的许多领域产生深远而引人瞩目的影响”。

1978年开始颁发的沃尔夫奖每年评选一次,分别奖励在农业、化学、数学、医药、物理以及艺术领域中取得突出成绩的人士。其中沃尔夫数学奖影响很大。

今年的颁奖典礼定于5月13日在耶路撒冷举行,丘成桐将与美国数学家丹尼斯·沙利文分享10万美元的数学奖奖金。这是丘成桐继菲尔茨奖后,再次获得国际最顶尖的数学大奖。菲尔茨奖和沃尔夫奖双奖得主,迄今只有13位。

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28 Feb

科学空间:2010年3月重要天象

三月,土星“主场”3月份,大地回暖,春暖花开了,精彩的天象在等着我们。这个月天空的主角无疑是美丽的土星,火星和金星也是较好的观测对象。而且3月又正值梅西叶马拉松的好时节,许多有趣、朦胧的深空天体,无疑会极大地挑起我们对神秘的春夜星空的兴趣。这里有一本《梅西叶马拉松全年指导手册》电子书,新手不妨作为入门的参考书。

梅西叶马拉松是一个自我挑战性相对较强的活动,因为虽然一夜之间所有的梅西耶天体全都亮相,但是因为升起的时间相差很多,有些天体的角度就很低了,并不十分适宜观测,况且一夜之间观测103个天体,即使对星空和器材性能非常熟悉,也需要相当时间(当然啦,你如果有电动赤道仪和导星输入的话,就很简单拉),这会是一个非常辛苦的活动,需要充分准备。 爱好挑战困难者,上吧,探索我们的宇宙!

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26 Jul

问世间质心(重心)知多少

均匀大圆挖去小圆后,求质心(重心)

均匀大圆挖去小圆后,求质心(重心)

不论在数学题目上,或者是物理应用中,我们总能够看到类似的题目:求一个规则物体挖去(或增加)一个规则物体后,其剩下部分的质心(重心)。

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2 Aug

【科学松鼠会】猫江湖(科学也是可以很有趣的)

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不要认为科学是一门多么枯燥、深奥的的学科,只要有点创意,科学也可以有趣起来。这种创意并非来源于专业人员,而是来源于生活,来源于关注 ,来源于一颗好奇而勇敢的心。下面请看科学松鼠会推出的《猫江湖》。

我有一个梦想,这个种群将会觉醒,实现其立群信条的真谛:猫猫生而平等;

我有一个梦想,在食堂垃圾桶边,阉割猫和健全公猫能同席而坐,共叙兄弟情谊;

我有一个梦想,甚至连临时喂食点这个正义匿迹、压迫成风的地方,也将变成平等和自由的绿洲;

我有一个梦想,让天下的猫孩儿都有爸爸,我的四个孩子将在一个不是以他们的毛色,而是以健康优劣作为评判标准的国家里生活;

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5 Aug

日出东方,重逢,最美的风采

历时三年,经过三届评选,《日出东方》、《重逢》和《最美的风采》入围亚运会会歌候选歌曲。就BoJone而言,比较喜欢的事《日出东方》。最终结果如何?让我们拭目以待!

日出东方,我们在广州重逢,展示最美的风采

其中,《日出东方》的作曲是知名曲作家李海鹰,作词是朱海。歌曲名字与广州亚运标识五羊上方绚丽的太阳形象完全契合,体现了克服困难取得胜利的体育精神,同时也有亚运火炬薪火相传、永不熄灭的含义。《重逢》的作曲是捞仔,作词是徐荣凯。歌曲取名重逢,突出了亚运会不仅是亚洲的运动盛会,也是亚洲兄弟姐妹四年一次的盛大友谊聚会,亚洲虽然辽阔,但亚洲人民之间的深厚友谊缩短了彼此的距离。《最美的风采》则是由香港著名作曲家金培达作曲,广州知名音乐人陈小奇作词。歌曲将“花海”与“运动会”的意象巧妙地融为一体,彰显出广州作为“花城”及亚运会主办城市所具有的风采,及“和谐亚洲,激情盛会”的主题。

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8 Aug

三次方程的三角函数解法

对于解方程,代数学家希望能够从理论上证明解的存在性以及解的求法,所以就有了1到4次方程的求根公式、5次及以上的代数方程没有根式可解等重要理论;然而,通常的学者(如物理学家、天文学家)都不需要这些内容,他们只关心如何尽可能快地求出指定方程的根(尤其是实数根),所以他们通常关注的是方程的数值算法,当然,如果能有一个相对简单的求根公式,也是他们所希望的。而接下来所要介绍的内容,则是满足了这一需要的三次方程的求根公式,其中用到的相当一部分的理论,是与三角函数相关的。

储备

\begin{equation}\frac{2}{\tan 2A}=\frac{1}{\tan A}-\tan A\end{equation}
\begin{equation}\frac{2}{\sin 2A}=\frac{1}{\tan A}+\tan A\end{equation}
\begin{equation}\cos(3A)=4\cos^3 A-3\cos A\end{equation}

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7 Aug

旋转的弹簧将如何伸长(2)?

弹簧

弹簧

上一次我从密度的角度讨论了旋转的弹簧伸长的问题,由于对弹性形变等问题是初涉,所以花了好大功夫。这几天重新认识了一下胡克定律,并且从另外的角度给出了这道题目的一个相对简单的解法。在此把它记录下来,并写写我对弹性形变的一些粗浅看法。

在解答的过程中,我再次体验到了殊途同归的感觉,科学就是这样的奇妙,一个目的地往往有着不止一条道路,不同的道路会给我们不同的科学视觉,最终领略到不同的科学美景;多走几条路,更能够让我们从不同的角度领略美不胜收的科学,这也是众多旅游爱好者不辞千里地观赏美景的原因!

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