十一 27

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“世界会不会变好不重要,我们要变好才重要。”网上没查到是不是诺贝尔说的,不过这话对莫名焦虑的人来说也不是没有一点道理:)
上课带领学生推双星的公式,\frac{L^3}{T^2}=\frac{G(m_1+m_2)}{4\pi^2},类比开普勒第三定律很容易记忆...而对地球贴地卫星周期公式化简,\frac{R^3}{T_1^2}=\frac{GM}{4\pi^2}T_1=2\pi \sqrt{\frac{R^3}{GM}}T_1=2\pi \sqrt{\frac{R}{g}}
类比单摆的公式,T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}},以及圆锥摆的周期公式T=2\pi \sqrt{\frac{lcos\theta}{g}},很容易建立起关联。巧妙的是T=2\pi \sqrt{\frac{R}{g}}也是地球上摆长无限的单摆周期,这个时间还是穿越地心隧道(简谐振动)时间的二倍。
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和简谐振动一章推到单摆的周期很接近,设想地面上(可以设想是在很高建筑上)悬点o悬挂摆长l的单摆(摆角很小,一样能近似简振的),万有引力的切向分力提供回复力。
摆球在地表,所有有\frac{GMm}{R^2}=mgF_t=mgsin(\alpha+\beta),利用小角度sin\theta\approx\thetaF_t=mg(\alpha+\beta),因为小角度,位移大小近似弧长也近似水平...F_t=-mg(\frac{1}{R}+\frac{1}{l})x
套用弹簧振子周期公式,T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}},得T=2\pi\sqrt{\frac{Rl}{g(R+l)}}
带入特殊值到上述公式,比如摆长远小于地球半径,T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}(l=1m,T约2s);比如摆长为地球半径,T=2\pi \sqrt{\frac{R}{2g}}(1h);比如摆长远大于地球半径,T=2\pi \sqrt{\frac{R}{g}}(1.4h)...
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关于贯穿地球的地下铁通行时间的推算,也是用简谐振动的周期。由于球壳对球壳内物体的万有引力为零,所以物体穿行地球时所受的万有引力仅与此处内部球体有关,F=\frac{GMm}{r^2}=\frac{Gm\rho\frac{4}{3}\pi r^3}{r^2}F_x=-Gm\rho\frac{4}{3}\pi rsin\alpha=-kx...
继续套用弹簧振子周期公式,T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}},且gR^2=GM=G\rho\frac{4}{3}\pi R^3,化简后,G\rho\frac{4}{3}\pi=\frac{g}{R},得T=2\pi \sqrt{\frac{R}{g}},且与\theta无关。
如果是横贯地心的地下铁,不仅时间和贴地卫星周期相同,更是大撒心心相映的狗粮(圆周运动的投影点)...
当然,这个周期也是和地球半径(大小)无关的,由Kepler's Law III,T=\sqrt{\frac{3\pi}{G\rho}}。地球的平均密度大概是水的5.5倍,对于更高密度的星体,这个运行周期要小得多,如果是中子星内部的隧道...
X上看到这种推导...
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物理作为高考理科的主力是要背很多的锅,不单是计算不准的数学锅,还有审题失误的语文锅,以及基础知识相关的地理锅、化学锅等等,甚至偶有符号乱用的英语锅... ​
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数学L老师就曾提出过[?]上面梗图的困惑。地球自转的线速度v_0=\frac{2\pi R}{T_0}=0.464km/s,1670km/h...

On this day..

2 Responses to “我们要变更好/单摆”

  1. qiusir Says:

    “纯真而不欠闻达,善良而不失坚强,把生命高举在尘俗之上,又融化于社会中,这应当是我们这一代人的共同追求。”

  2. qiusir Says:

    今天构造了天球上的8字轨迹...