Kvant 1978, số 8 · Trang
KEANM
8
1978
Tạp chí VẬT LÝ VÀ TOÁN HỌC PHỔ BIẾN
VIỆN KHOA HỌC LIÊN XÔ VÀ VIỆN KHOA HỌC SƯ PHÁP LIÊN XÔ
Hình này minh họa cách chứng minh của chính Morley về định lý Morley. Nó mô tả một nhóm các trái tim chạm vào cả ba cạnh của tam giác. Tâm của tất cả các cơ tim này nằm trên một đường đi qua một số giao điểm của đường phân giác của tam giác. Để biết chi tiết, xem tr. 28. Bức vẽ được thực hiện trên máy tính sử dụng chương trình do Yu biên soạn. Kotov.
1
TRONG PHÒNG:
- M. Bashmak. Phương trình Diophantine và điểm hữu tỷ
- L. Goldin. Và một lần nữa máy gia tốc
- Z. Tmeladze. Ferma đang dẫn đầu cuộc điều tra.
- N. Malov. Các điểm ngược chiều có luôn đẩy nhau không?
Phòng thí nghiệm «Kvant»
26. V. Mayer. Sóng uốn trong tấm
vòng tròn toán học
28. G. Tonoyan, I. Yaglom. Định lý Morley
Vấn đề «Kvant»
33. Bài toán M516—M520; F528—F532
36. Lời giải bài toán M466—M469; F482—F486
44. S. Fomin. Vé và hộp
trang thiên văn học
48. Nguyệt thực toàn phần
48. Có thể nhìn thấy sao!
«Kvant» cho học sinh nhỏ
49. A. Starikov. Cô gái phi thường
50. Yu. Danilov. Stomakhon
Đánh giá, thư mục
54. I. Klumova, M. Smolyansky. Sách mới
Thông tin
56. I. Slobodetsky. Olympic Vật lý học sinh quốc tế X
61 Trường thể chất thư tín
62 Trường thể chất buổi tối
63 Đáp số, gợi ý, lời giải
Pha trộn (47)
© Tòa soạn chính văn học vật lý và toán học của nhà xuất bản “Hayka”, 1978
2
Diophantov
phương trình
và hợp lý
điểm
Lĩnh vực lý thuyết số nghiên cứu các phương trình số nguyên lời giải có dạng , trong đó là đa thức của một số biến có hệ số nguyên, được gọi là phân tích Diophantine và bản thân các phương trình này được gọi là Diophantine.
Chúng được đặt theo tên của nhà toán học nổi tiếng người Hy Lạp Diophantus, người sống ở thế kỷ thứ 3 và đã viết chuyên luận đầu tiên về các phương trình như vậy.
Mặc dù thực tế là phương trình Diophantine là một trong những lĩnh vực lâu đời nhất của toán học,
phương pháp chung lời giải ra đời khá gần đây. Trong các tác phẩm cổ điển, phương trình Diophantine tuyến tính và bậc hai chủ yếu được xem xét. Lời giải Sự phát triển của các phương trình phức tạp hơn đã có tiến bộ vượt bậc trong 20-25 năm qua nhờ sự tham gia rộng rãi vào lý thuyết số từ các lĩnh vực khác của toán học, chủ yếu là từ hình học và cấu trúc liên kết. Theo lời của N. Bourbaki, “…hình học cổ điển…đang trở thành ngôn ngữ phổ quát của toàn bộ toán học, sở hữu tính linh hoạt và tiện lợi đặc biệt.” Hình học không chỉ cung cấp ngôn ngữ mà còn cung cấp cả cấu trúc và trực giác của nó.
Hãy nhìn xem ngôn ngữ hình học rõ ràng biết bao. Lấy ví dụ: phương trình Fermat , chia cả hai vế cho và biểu thị cho cho . Chúng ta thu được phương trình . Mỗi lời giải của phương trình Fermat cho mục đích số tương ứng (tại ) với lời giải của phương trình trong số hữu tỷ.
Nếu bây giờ chúng ta xem xét đồ thị của phương trình này trên mặt phẳng ,
4
Bây giờ chúng ta hãy xem xét một đường cong được xác định bởi phương trình bậc ba, phương trình này cũng là hữu tỉ. Đây là đường cong . Nó được hiển thị trong Hình 3 và bao gồm một điểm cô lập và một nhánh đối xứng với trục tương đối .
Nhiệm vụ 3. Căn chỉnh Hình 3.
Chúng ta hãy vẽ qua điểm tất cả các đường thẳng có thể có . Các giá trị của hệ số góc có thể được vẽ trên trục được vẽ qua điểm (Hình 4). Thay vào phương trình của đường cong và triệt tiêu bằng (mất điểm kỳ dị ), ta thu được tham số hóa
tại đó giá trị hữu tỉ tương ứng với các điểm hữu tỉ của đường cong .
Bài 4. Lập và chứng minh mệnh đề ngược lại.
Vì vậy, có thể thiết lập sự tương ứng một-một giữa các điểm hữu tỉ của đường cong (không có điểm )) và đường thẳng . Về mặt hình học, chúng đại diện cho thiết kế trung tâm được thể hiện trong Hình 4.
Tương tự, người ta có thể tìm tham số hóa hợp lý của đường cong :
Bài 5. Xây dựng đường cong này và chứng minh rằng nếu thỏa mãn sự tương ứng với các giá trị của tham số thì ba điểm tương ứng nằm trên cùng một đường thẳng.
Vì vậy, đối với mỗi đường cong hữu tỉ mà chúng ta đã xem xét, chúng ta có thể chỉ định ánh xạ của một đường trên đường cong trong đó các điểm hữu tỉ của đường cong tương ứng với các điểm hữu tỉ của đường thẳng. Trên thực tế, phát biểu này cũng đúng với một đường cong hữu tỷ tùy ý; chúng ta thu được phương trình từ Diophantus.
Câu hỏi nảy sinh: có những đường cong vô tỷ không? Làm thế nào để mô tả tất cả các đường cong hợp lý? Đáp số được biết đến với những câu hỏi này. Ví dụ, tất cả các đường cong cấp một và cấp hai đều hữu tỉ. Có lý trí
5
Hình 6.
các đường cong tự nhiên ở bất kỳ mức độ nào, nhưng tất cả các đường cong có mức độ lớn hơn hai đều có một đặc thù - điểm tự giao nhau, điểm tự chạm, v.v. (Hình 5).
Đối với đường cong Fermat không hợp lý. Chứng minh rằng điều này tương đương với phát biểu rằng phương trình Fermat không có lời giải trong số các đa thức bậc ít nhất một. (Thực tế này đã được chứng minh trong bài báo của B. Martynov “Định lý Fermat cho đa thức” («Kvant», 1976, số 8).)
Chúng ta sẽ lại hiển thị cái thứ hai bằng ví dụ về hình tròn. Hãy lấy hai điểm hữu tỉ trên đường tròn - ví dụ: (3/5, 4/5) và (13/5, 12/13). Đặt và là các góc tương ứng với các điểm và . Điểm tương ứng với góc cũng sẽ hữu tỉ, vì
Do đó, chúng ta có thể “cộng” các điểm hữu tỉ trên một vòng tròn bằng công thức và thu được các điểm hữu tỉ mới. Đặc tính này của hình tròn làm cơ sở cho vẻ đẹp nhiều mặt bài toán.
Bài tập 6. a) Cho là điểm hữu tỉ của đường tròn ứng với một góc nào đó. Chứng minh rằng các điểm tương ứng với các góc cũng hữu tỉ.
b) Chứng minh rằng khoảng cách từng cặp giữa các điểm dựng ở phần a) là hợp lý.
c) Xây dựng điểm trên mặt phẳng, ba điểm dưới không nằm trên cùng một đường thẳng và khoảng cách theo cặp giữa chúng là số nguyên.
Hóa ra cũng có những đường cong có tính chất sau: các điểm trên chúng có thể được “cộng” và “tổng” các điểm hữu tỉ là một điểm hữu tỉ. Đối với những đường cong như vậy, đôi khi có thể “kéo dài” cả một chuỗi các điểm hữu tỉ mới từ hai điểm hữu tỉ.
Hãy lấy đường cong làm ví dụ
Bài toán 7. Chứng minh đường cong này không hữu tỷ.
Hãy lấy hai điểm trên đường cong này và vẽ một đường thẳng đi qua chúng. Đường thẳng này sẽ cắt đường cong của chúng ta tại một điểm nữa (Hình 6). Thật vậy, nếu viết phương trình đường thẳng đã vẽ dưới dạng và thay vào phương trình đường cong, chúng ta thu được phương trình bậc ba tương đối . Khi nghiệm của phương trình này ứng với hoành độ của ba điểm giao nhau của đường thẳng và đường cong bậc ba của chúng ta. Gọi là ba điểm giao nhau của đường và đường cong . Có một thư từ
Để chứng minh điều này, hãy thay vào phương trình của đường cong. Chúng ta thu được phương trình . Có thể chứng minh rằng . Vì vậy, . Độ dốc của đường thẳng đi qua các điểm và là . Như vậy ta được (*).
Cho rằng , , ta thấy tọa độ của giao điểm thứ ba là hữu tỉ nếu tọa độ của hai điểm đầu là hữu tỉ. Điều này giúp có thể thu được các phương trình lời giải mới ở dạng số hữu tỉ.
6
Hình 7.
Bình luận. Khoảng cách phía trên phương trình bậc ba có thể có gốc trùng khớp. Điều này có nghĩa là đường thẳng và đường cong của chúng ta chạm vào nhau.
Bây giờ chúng ta sẽ xây dựng một chuỗi vô hạn các phương trình lời giải hữu tỉ bằng cách vẽ các cát tuyến và tiếp tuyến thông qua các điểm hữu tỷ đã biết. Trước tiên, chúng ta hãy lưu ý rằng các điểm trên đường cong của chúng ta nằm theo cặp - cùng với điểm có một điểm trên đường cong, đối xứng với nó so với đường thẳng . Điều này diễn ra từ điểm . Hãy bắt đầu với điểm hợp lý được đánh giá . Điểm đối xứng với nó là . Hãy vẽ một tiếp tuyến qua (xem nhận xét). Phương trình của tiếp tuyến này là . Hãy tìm giao điểm của nó với đường cong của chúng ta: . Những người không biết cách tìm tiếp tuyến có thể sử dụng phép thay thế trực tiếp để xác minh rằng điểm hữu tỉ nằm trên đường cong của chúng ta. Từ chúng ta nhận được điểm .
Vì vậy, có bốn điểm hợp lý trên đường cong của chúng tôi:
Bây giờ chúng tôi khởi động “băng tải”. Hãy vẽ một đường thẳng qua và —đây là trục . Nó cắt đường cong của chúng ta tại một điểm rõ ràng khác . Cùng với điểm đối xứng chúng ta có sáu điểm của đường cong ban đầu. Hãy nối các điểm và . Chúng ta có đường thẳng . Dễ dàng tìm được giao điểm thứ ba: thay , ta được phương trình bậc ba , hai nghiệm của phương trình này đã được thay đổi. Sử dụng (), chúng ta thu được điểm mới —điểm lời giải không hiển nhiên của phương trình ban đầu. Hãy tiếp tục quá trình này. Để lấy điểm , hãy vẽ một đường thẳng qua các điểm và . Dễ dàng kiểm tra được kết quả sẽ là điểm . Sử dụng Hình 7, có thể dễ dàng theo dõi quá trình xây dựng các điểm mới. Việc tính toán sử dụng công thức () cũng đơn giản. Kết quả là chúng ta thu được một loạt điểm như trong bảng.
Khó có độc giả nào có thể nói rằng tất cả lời giải mà chúng tôi tìm thấy đều hiển nhiên.
Tại điểm này trong bài viết, tác giả thậm chí còn nắm bắt được hai trong số đó - có thể đặt ra bao nhiêu câu hỏi có ý nghĩa khi nhìn vào Hình 7 vô hại. Dưới đây là một vài trong số đó:
- Bằng cách vẽ các cát tuyến và tiếp tuyến, liệu chúng ta sẽ có được một chuỗi vô hạn các điểm khác nhau hay quá trình của chúng ta sẽ “đi theo chu kỳ”?
- Có phải tất cả lời giải hữu tỉ của phương trình ban đầu đều xuất hiện trong dãy của chúng ta không?
7
-
Liệu vẫn còn số nguyên lời giải (ví dụ: các điểm (6; 14) và (6; -15) đã được biểu thị) hay tất cả lời giải tiếp theo sẽ không phải là số nguyên?
-
Có phải ngẫu nhiên mà các mẫu số của lời giải chứa các hình vuông và lập phương của các số nguyên?
-
Ví dụ: trong hình có thể thấy rõ rằng điểm có thể đạt được theo cách khác - bằng cách vẽ một đường thẳng qua và . Đây có phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên?
-
Gần như hiển nhiên rằng tất cả các điểm có số lẻ đều nằm trên một nhánh của đường cong và tất cả các điểm có số chẵn đều nằm ở nhánh kia. Làm thế nào điều này có thể được chứng minh một cách chặt chẽ?
Ba câu hỏi đầu tiên rất khó. Hãy để tôi nói cho bạn biết rằng chuỗi điểm của chúng ta là vô hạn và tất cả các điểm có tọa độ hợp lý sẽ được tìm thấy trong đó.
Thay vì lăng mạ, tôi sẽ đưa ra một ví dụ nữa. Chúng ta hãy nhìn vào một đường cong rất giống nhau . Một cấu hình tương tự như cấu hình mà chúng tôi đã xây dựng được khai báo ở bước thứ ba - xem Hình 8. Điều thú vị là đường cong này không có điểm hữu tỷ nào khác và phương trình không có lời giải ở dạng số hữu tỷ, ngoại trừ bốn điểm tầm thường.
Chúng ta đã đề cập đến một trong những vấn đề khó khăn nhất của lý thuyết số hiện đại.
Người ta biết rằng trên bất kỳ đường cong Cubian nào cũng có một số điểm hữu hạn, từ đó, bắt đầu quá trình được mô tả, người ta có thể thu được tất cả các điểm hữu tỷ của nó. Điều này đã được chứng minh khoảng năm mươi năm trước, nhưng vẫn chưa có cách tổng quát nào để tìm ra những điểm này.
Cách để tìm hiểu xem quá trình vẽ các đường thẳng hoặc nối ống dẫn một cấu hình vô hạn sẽ lặp lại hay không. Gần đây hơn, người ta đã chứng minh rằng cấu hình cuối cùng có thể có nhiều hơn 11 điểm và tất cả các trường hợp (trừ trường hợp 10 điểm) đều xảy ra và được nghiên cứu kỹ lưỡng.
Trên hầu hết các đường cong đã biết, số lượng điểm bắt đầu để xây dựng tất cả các điểm hữu tỉ là nhỏ - một hoặc hai. Tuy nhiên, có một giả thuyết cho rằng đối với bất kỳ nào cũng có những đường cong yêu cầu xây dựng tất cả các điểm lời giải . Cho đến nay các ví dụ đã được xây dựng cho .
Và cuối cùng, nhận xét cuối cùng: nếu trong ví dụ của chúng ta với đường cong , chúng ta thay đổi ký hiệu một chút - chúng ta viết cùng nhau , (thay vì , cùng nhau và cùng nhau (cho ), và phép cộng đã cho phức tạp hơn một chút (“tổng” của hai điểm không phải là giao điểm thứ ba của một đường thẳng và một đường cong, mà là điểm đối xứng với nó so với đường thẳng ), ta thu được công thức
hợp lệ cho tất cả các số nguyên .
8
Và một lần nữa máy gia tốc
Trong bài viết này, chúng ta tiếp tục cuộc trò chuyện về máy gia tốc bắt đầu từ số 4, 1977. Sau đó, chúng ta không có thời gian để nói về máy gia tốc hiện đại khổng lồ - máy đồng bộ với tiêu điểm chặt chẽ - và về một số vấn đề đóng vai trò quan trọng trong máy gia tốc - và không chỉ trong máy gia tốc - vật lý. Trong số đó, vị trí trung tâm bị chiếm giữ bởi vấn đề ổn định giao thông. Bài viết của chúng tôi sẽ được dành cho những vấn đề này. Nhưng trước khi chuyển sang chủ đề chính, chúng ta sẽ nhớ lại ngắn gọn cách thiết kế và hoạt động của máy gia tốc tuần hoàn đơn giản nhất, cyclotron.
Các hạt được gia tốc trong máy cyclotron chuyển động trong buồng chân không có hình dạng giống như một hộp thiếc khổng lồ (Hình 1). Buồng chân không được bao bọc giữa các dải nam châm điện, tạo ra một từ trường thẳng đứng gần như đồng nhất trong đó. Quỹ đạo của các hạt nằm trong mặt phẳng ngang và do đó vuông góc với hướng của vectơ cảm ứng từ. Các hạt mang điện chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của lực Lorentz, lực này vuông góc với cả từ trường và tốc độ. Lực này biến quỹ đạo của các hạt thành một vòng (nếu chúng chuyển động với tốc độ không đổi).
Các hạt trong cyclotron được gia tốc bởi điện trường. Trường này được tạo ra bởi các điện cực đặt bên trong buồng chân không -
Chu kỳ vòng quay của một hạt chuyển động dọc theo một đường tròn bán kính với tốc độ bằng . Như vậy,
Ở mức năng lượng thấp (cyclotron nói chung), khối lượng của một phần
9
là hằng số và chu kì chuyển động không phụ thuộc vào năng lượng của hạt. Với năng lượng ngày càng tăng (phasotron), khối lượng của hạt quay trở lại theo các công thức của lý thuyết tương đối. Thời gian lưu thông của họ tăng lên. Tần số của điện trường gia tốc phải luôn bằng tần số quay của các hạt được gia tốc, sao cho các hạt vượt qua khe hở giữa chúng tại thời điểm điện trường có độ lớn và hướng như mong muốn. Tần số của điện áp gia tốc trong cyclotron là không đổi, nhưng trong phasotron thì nó dao động, giảm khi một loạt hạt nhất định được tăng tốc và tăng khi hạt tiếp theo được bắt giữ.
Vấn đề nguồn ngang
Cho đến nay chúng ta vẫn coi chuyển động của các hạt trong cyclotron là chúng có thể chuyển động bằng tần số quay của các hạt được gia tốc, sao cho các hạt vượt qua khoảng cách giữa chúng tại thời điểm điện trường có độ lớn và hướng mong muốn. Tần số của điện áp gia tốc trong cyclotron là không đổi, nhưng trong phasotron thì nó dao động, giảm khi một loạt hạt nhất định được tăng tốc và tăng khi hạt tiếp theo được bắt giữ.
Trong trường hợp cyclotron, điều này có nghĩa là hạt “bay” ra khỏi mặt phẳng nằm ngang hoặc “nhảy” khỏi bán kính của nó.
Rõ ràng là chỉ những máy gia tốc như vậy mới có thể hoạt động thành công nếu các biện pháp thích hợp được thực hiện để a) đảm bảo gia tốc của các hạt ngay từ đầu không di chuyển theo quỹ đạo đã tính toán mà gần với quỹ đạo đó, b) đảm bảo gia tốc của những hạt đó, vì một lý do nào đó, di chuyển từ mặt phẳng ngang khỏi quỹ đạo được tính toán trong quá trình tăng tốc.
Chúng ta hãy xem điều này có ý nghĩa gì đối với cyclotron. Từ những điều trên, rõ ràng là không thể sử dụng từ trường đều. Hình 2a minh họa rõ ràng lý do tại sao lại như vậy.
10
Hãy thử sử dụng một lĩnh vực rẻ tiền. Đường sức từ rẻ tiền bị cong. Chúng ta hãy xem các hạt sẽ hành xử như thế nào trong một trường có các đường sức cong như trong Hình 2, b. Từ hình vẽ cho thấy rõ rằng trường “lõm” như vậy không loại trừ chúng ta - nếu một hạt, theo một số nguyên tắc, lệch lên hoặc xuống so với mặt phẳng nằm ngang nơi quỹ đạo của nó nằm, thì nó sẽ không quay trở lại đó và sẽ “chết” trên thành của buồng chân không. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta làm cho bề mặt của các dải nam châm sao cho các đường sức là lồi? Từ Hình 2, c, rõ ràng là một trường như vậy sẽ loại bỏ chúng ta - lực Lorentz tác dụng từ trường lên các hạt lệch theo phương thẳng đứng không chỉ đảm bảo sự chuyển động của chúng mà hơn nữa, chỉ đảm bảo cho các hạt đang bay lên và nâng các hạt đi xuống.
Ảnh hưởng của từ trường được coi là rẻ tiền đến quỹ đạo của các hạt tích điện tương tự như tác động của các đường quang học lên sự truyền của tia sáng.
Thật vậy, trường “lõm” tác dụng lên một hạt chuyển động giống như cách thấu kính tán xạ tác dụng lên tia sáng, và trường “lồi” tác dụng giống như thấu kính hội tụ. Sự tương tự này gợi ý rằng những từ trường như vậy được gọi là thấu kính từ tính.
Vì vậy, với chuyển động ổn định, bất kỳ hạt nào lệch lên trên so với mặt phẳng ngang trung bình đều phải chịu tác dụng của một lực hướng xuống dưới. Với hình dạng trường như trong Hình 2, trong trường hợp này nó bằng 0 trong mặt phẳng giữa và tăng khi nó lệch khỏi mặt phẳng giữa. Trong ngôn ngữ công thức, điều này có thể được viết như sau:
Trong công thức này, là khoảng cách mà hạt lệch khỏi mặt phẳng trung bình, là hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào độ lớn của cảm ứng trường. Dấu trừ cho thấy lực luôn “quay trở lại” - nó hướng về mặt phẳng giữa. Chúng ta đã biết rõ các lực tuân theo những quy luật như vậy. Trong cơ học, đây là lực đàn hồi của rukkina. Thân ngoài tạo ra chuyển động của hạt được gia tốc: chuyển động theo quỹ đạo tròn, nó tăng tốc ở gần mặt phẳng giữa của máy gia tốc. Bây giờ chúng ta xem cách đảm bảo sự ổn định của chuyển động - chuyển động này phải được chuyển thành dao động.
11
Làm thế nào chúng ta có thể ngăn chặn các hạt tiếp cận các bức tường của buồng ngay cả khi năng lượng của các dao động ngang (trong trường hợp của chúng ta là dọc) tăng lên đáng kể? Sử dụng phép tương tự cơ học, chúng ta có thể trả lời theo cách này: bạn cần làm cho súng cứng hơn. Tất nhiên, không có lò xo trong buồng chân không của máy gia tốc. Bạn cần nhớ điều gì dưới “mùa xuân cứng”? Tất cả những thứ khác đều bằng nhau, bằng cách tăng độ cứng của lò xo nơi tải dao động, chúng ta tăng tần số dao động của tải xung quanh vị trí cân bằng (nhớ lại rằng hệ số độ cứng của lò xo , khối lượng của tải và tần số dao động có liên hệ với nhau bởi hệ thức ). Kết luận này có thể được áp dụng trực tiếp vào lý thuyết máy gia tốc. Sự ổn định của chuyển động được đảm bảo càng tốt, độ lệch so với vị trí cân bằng (trong trường hợp của chúng ta so với quỹ đạo “lý tưởng”) càng nhỏ thì tần số dao động của hạt xung quanh quỹ đạo cân bằng càng cao! Trong công nghệ máy gia tốc, người ta thường nói về số chu kỳ dao động xảy ra trong một chu kỳ quay của một hạt.
Chúng ta hãy quay trở lại một lần nữa với chuyển động của các hạt trong từ trường, các đường của chúng bị cong như trong Hình 2, . Có vẻ như từ quan điểm cài đặt, trường “lồi” đã loại bỏ chúng tôi hoàn toàn. Tuy nhiên, cho đến nay chúng ta mới chỉ nói về sự sắp xếp theo chiều dọc của các hạt. Và điều gì sẽ xảy ra với các hạt còn lại trong mặt phẳng ngang, vì lý do nào đó mà “nhảy ra khỏi quỹ đạo” - lệch dọc theo bán kính? Sự liên kết xuyên tâm sẽ được đảm bảo?
Để hiểu rõ hơn các vấn đề hiện có, trước tiên chúng ta hãy xem xét một cách đơn giản bài toán - chuyển động xuyên tâm trong một từ trường đều (như chúng tôi đã phát hiện ra, không cung cấp sự căn chỉnh theo chiều dọc). Chúng ta cũng hãy loại bỏ quá trình gia tốc và xem xét chuyển động của các hạt có năng lượng không đổi. Quỹ đạo của những phần như vậy trong một trường đều, như chúng ta biết, là những vòng tròn. Hãy chọn một trong số chúng làm cái “chính”. Nếu hạt không di chuyển dọc theo vòng tròn chính ngay từ đầu mà ở gần nó, thì nó sẽ mô tả một vòng tròn khác, như trong Hình 3. Quỹ đạo của hạt này không đi xa vòng tròn chính. Do đó, sự liên kết xuyên tâm được đảm bảo. Trong chu kỳ quỹ đạo, hạt đi qua vòng tròn chính hai lần; đầu tiên nó ở bên ngoài và sau đó ở bên trong nó (hoặc ngược lại). Điều này có nghĩa là một dao động hướng tâm xảy ra trong mỗi vòng quay.
Bây giờ chúng ta hãy xem mọi thứ sẽ diễn ra như thế nào với một lò xo được lắp đặt xuyên tâm trong một trường “lồi”, độ lớn của cảm ứng giảm dần về phía ngoại vi. Điểm định tính đáp số cho câu hỏi này không khó trả lời. Tại điểm (xem Hình 3), trường sẽ yếu hơn trước, quỹ đạo của hạt bị lệch sẽ ít bị uốn cong hơn và do đó, tiếp cận hạt chính chậm hơn. Ngược lại, tại điểm , cường độ cảm ứng trường sẽ lớn hơn trước, quỹ đạo của vòng tròn sẽ bị uốn cong và một lần nữa sẽ tiếp cận quỹ đạo chính chậm hơn. Do đó, một phần dao động hướng tâm và do đó độ ổn định của chuyển động hướng tâm giảm.
Hóa ra độ ổn định theo chiều dọc và hướng tâm có liên quan với nhau. Và điều này không chỉ nằm ở việc chúng ta xem xét từ trường “lồi”. Nghiên cứu các vấn đề bền vững
12
cuối cùng dẫn đến kết luận sau: khi các hạt tích điện chuyển động trong trường có đối xứng trục thì các số và của các dao động thẳng đứng và hướng tâm xung quanh quỹ đạo chính trong thời kỳ chuyển động của mối quan hệ
Công thức này rất quan trọng trong vật lý máy gia tốc. Kết luận của nó rất phức tạp; tuy nhiên, bây giờ chúng ta có thể hiểu nó một cách định tính. Trong một trường đều không có dao động thẳng đứng - và số lượng dao động hướng tâm - . Bằng cách làm suy yếu cảm ứng từ trường đến ngoại vi của buồng chân không, chúng tôi tăng độ ổn định theo chiều dọc - chúng tôi tăng , hoặc như người ta nói, chúng tôi tăng “độ cứng lấy nét” theo chiều dọc; Đồng thời, chúng tôi giảm độ ổn định dọc theo bán kính - chúng tôi giảm . Điều gì xảy ra nếu bạn kiếm được hoặc nhiều hơn một? Khi đó phương trình (2) không có lời giải. Về mặt vật lý, điều này có nghĩa là chuyển động trở nên hoàn toàn không ổn định. (Nếu chúng ta quay lại ví dụ tương tự với một lò xo, điều này có nghĩa là lò xo hấp dẫn sẽ được thay thế bằng một lò xo đẩy.)
Vì vậy, chúng ta đi đến kết luận rằng từ trường được sử dụng trong máy gia tốc tuần hoàn phải sao cho độ lớn của sự phân rã cảm ứng dọc theo bán kính và không quá nhanh.
Tăng tốc cứng
Sau khi có được công thức (2), một số người chán nản đã xuất hiện trong thế giới vật lý máy gia tốc. Sự hiện diện của các dao động ngang là cần thiết cho sự ổn định của chuyển động của hạt. Ngoài ra, phải cẩn thận để đảm bảo rằng biên độ của các dao động này xung quanh quỹ đạo cân bằng nhỏ hơn. (Biên độ dao động lớn đòi hỏi buồng chân không rộng và do đó cần có nam châm lớn. Nam châm lớn nghĩa là chế tạo và vận hành đắt tiền.) Biên độ dao động chỉ có thể giảm bằng cách trở thành “lò xo cứng”, tức là bằng cách tăng tần số. Và có giới hạn về tần số dao động (2). Rốt cuộc thì làm thế nào để chúng ta chế tạo được máy gia tốc hai nòng?
Một lối thoát khỏi tình trạng bế tắc rõ ràng đã được các nhà vật lý người Mỹ Livingston, Courant và Snyder tìm ra khi họ đề xuất một hệ thống mới để sắp xếp các từ trường. Đây là cách các máy gia tốc có khả năng lấy nét khó xuất hiện. Để có được nguyên lý hoạt động của các máy gia tốc như vậy, chúng ta hãy chuyển sang thiết kế synchrotron.
Trong một synchrotron, buồng chân không trông giống như các cánh đồng. Buồng này nằm giữa các dải nam châm, bề mặt của chúng có hình dạng bình (Hình 4). Quỹ đạo chính của các hạt trong synchrotron không thay đổi trong suốt thời gian tăng tốc - đó là một vòng tròn đi qua giữa buồng. Khi các hạt tăng tốc, năng lượng của chúng tăng lên. Để “giữ” các hạt ở quá trình chuyển đổi quỹ đạo, cần có một từ trường ngày càng lớn. Do đó, trong chu kỳ tăng tốc, từ trường trên rãnh vòng synchrotron liên tục tăng. Tần số của điện trường gia tốc cũng tăng lên: khi các hạt tăng tốc, chúng ngày càng dành ít thời gian hơn để di chuyển trên cùng một đường đi. Khi gia tốc của một lô hạt nhất định là bình thường, từ trường giảm, tần số của điện trường gia tốc giảm - synchrotron sẵn sàng nhận một mẻ hạt mới. Bắt đầu với chu kỳ tăng tốc mới nhất.
Độ dài của rãnh từ của các synchrotron lớn thay đổi theo khí hậu. Một nam châm điện vòng được lắp ráp từ hàng trăm, thậm chí hàng nghìn khối từ tính riêng lẻ. Trong chu kỳ tăng tốc, các hạt trải qua hàng trăm nghìn, nếu không nói là hàng triệu vòng quay trong buồng chân không.
Trong các máy gia tốc có khả năng tăng tốc mạnh, nam châm điện được đặt xen kẽ trên một rãnh từ, tạo ra từ trường có độ cong cao. Các trường như vậy tăng tốc mạnh chùm tia theo một trong các hướng ngang và làm lệch tiêu điểm mạnh của cột theo hướng kia. Vị trí của các tầng từ có thể
13
Hình 4. Đến thiết bị synchrotron. 1 - cực từ, 2 - buồng chân không, 3 - đường sức từ trường.
nhưng hãy hiểu từ Hình 5. Khi xem xét hình này, bạn cần tưởng tượng rằng trước tiên hạt sẽ bay qua trường được mô tả bằng màu đỏ, sau đó qua trường “xanh”, rồi lại qua trường “đỏ”, v.v.
Các hạt lệch khỏi quỹ đạo chính theo phương thẳng đứng sẽ chịu tác dụng của lực từ trường “xanh” đưa chúng trở lại mặt phẳng ngang trung bình. Và các hạt lệch trong mặt phẳng ngang hoặc tăng bán kính quỹ đạo của chúng (nếu chúng lệch về phía ngoại vi của buồng chân không và rơi vào trường yếu hơn) hoặc giảm quỹ đạo (nếu chúng lệch về phía trục máy gia tốc và rơi vào trường mạnh hơn). Do đó, các trường “xanh lam”, cung cấp thiết bị hướng tâm cần thiết, sao chép các hạt theo chiều dọc, nhưng làm lệch tiêu điểm của chúng một cách triệt để. Ngược lại, trong trường “đỏ”, các hạt lệch theo bán kính sẽ quay trở lại quỹ đạo chính.
Hình 6.
rini và các hạt lệch theo chiều dọc sẽ di chuyển ra xa mặt phẳng ngang trung bình.
Từ trường tập trung và làm lệch tiêu điểm tác động lên quỹ đạo của các hạt giống như thấu kính hội tụ và tán xạ - lên các tia sáng (chúng ta đã nói về sự tương tự này). Vì vậy, một hệ thống tương tự của một hệ thống gồm các trường “đỏ” và “xanh lam” làm mất tiêu điểm có thể được coi là một hệ thống quang học bao gồm các thấu kính thu thập và tán xạ làm mờ. Sự khác biệt là các trục quang học trong hầu hết các trường hợp đều là trục thẳng (hoặc chúng là một số đoạn, tại các giao điểm của chúng có lăng kính) và quỹ đạo chính của các hạt trong synchrotron (trục linns từ tính) được đóng thành một vòng. Chúng ta hãy làm thẳng trục của các đường dây từ và mô tả từ trường như một chuỗi các đường dây thu thập và phân tán. Hình 6a thể hiện hình ảnh khử màu trong mặt phẳng nằm ngang (fo-
Hình 5.
14
cắn dọc theo bán kính) và trong Hình 6, 6 - theo chiều dọc. Ở đây xuất hiện sự khác biệt thứ hai, đáng kể nhất giữa việc tập trung các hạt tích điện bằng từ trường và tập trung quang học. Thu thập các đường quang học hướng các tia tới trục quang học theo cả hai hướng ngang đồng thời, trong khi các đường sức từ thu thập các hạt theo một hướng và phân tán chúng theo hướng khác. Trong chuỗi vô hạn các đường thẳng (các đường sức từ được sắp xếp thành một vòng tròn), phần trên và phần dưới của Hình 6 không khác nhau - đây là cùng một bức tranh, dịch chuyển một “nửa cung”. Chuỗi thu thập và tán xạ tia laser này có những đặc tính tập trung nào? Thoạt nhìn, trong một hệ thống như vậy sẽ không xảy ra hiện tượng lấy nét cũng như làm mất nét. Trên thực tế, điều này không đúng chút nào. Trình tự ly giải như vậy có đặc tính “lắp ráp” đáng chú ý. Chúng ta hãy chứng minh điều này bằng cách sử dụng một hệ thống gồm hai cạnh có công suất quang bằng nhau, nối tiếp nhau (Hình 7). Cho một chùm tia song song với trục quang rơi vào hệ thống này từ bên trái. Ảnh ảo của chùm tia này nằm ở tiêu điểm của tia laser tán xạ (làm mất tiêu điểm). Chúng ta hãy biểu thị bằng khoảng cách giữa các thấu kính và tiêu cự của chúng. Như có thể thấy trên hình, ảnh tối thiểu của chùm tia do thấu kính tán xạ tạo ra nằm cách thấu kính thu và đóng vai trò là nguồn cho nó. Chúng ta hãy tìm xem ảnh của nguồn này nằm ở khoảng cách nào tính từ thấu kính hội tụ, tức là ảnh của chùm tia truyền qua toàn bộ hệ thống cách nó bao nhiêu. Theo công thức lyisa
Ở đâu
Vì hóa ra lớn hơn 0 nên hệ thống của chúng tôi đang lấy nét.
Hãy đưa ra hai nhận xét. Có thể chỉ ra rằng các đặc tính lấy nét (hoặc làm lệch tiêu điểm) của một hệ thống gồm hai đường “đối diện” phụ thuộc vào thứ tự sắp xếp của chúng. Chúng tôi mời người đọc tự mình xác minh rằng điều này không phải như vậy. Nếu cái đầu tiên không đặt thấu kính tán xạ mà là thấu kính thu thập, thì toàn bộ hệ thống vẫn lấy nét (giả sử rằng ). Điểm thứ hai là thế này. Mức độ lấy nét trong hệ thống của chúng tôi phụ thuộc vào khoảng cách giữa các đường. Nếu bạn giảm khoảng cách này, khả năng lấy nét sẽ trở nên yếu hơn và ở giới hạn sẽ biến mất hoàn toàn. Chúng ta hãy cố gắng hiểu tại sao điều này xảy ra. Để làm điều này, hãy chuyển sang Hình 8. Hình này cho thấy các tia đi qua lisa đang thu thập. Tia đi qua tâm của lisa không đổi hướng. Chùm tia truyền từ phía của vật trung tâm càng lệch càng mạnh khi chúng càng ở xa trục trục. Tuyên bố này được áp dụng đầy đủ cho quá trình ly giải tán xạ. Chúng ta hãy quay lại Hình 7. Từ đường đi của tia sáng, rõ ràng là trong thấu kính tán xạ, các tia truyền đến gần trục quang của hệ hơn nhiều so với trong thấu kính thu thập. Sự khác biệt trong đường đi của các tia này giải thích tại sao một hệ gồm các tia tập trung và tán xạ có cùng công suất quang học lại tập trung toàn bộ. Cũng dễ dàng nhận thấy rằng sự chênh lệch về khoảng cách đến trục quang giảm khi khoảng cách giữa các thấu kính giảm—đó là lý do tại sao tiêu điểm giảm.
15
tác động phá hủy của một hệ thống bao gồm chúng.
Bây giờ chúng ta hãy quay trở lại hệ thống quang học, bao gồm không phải hai đường truyền mà là một chuỗi vô hạn các đường thu và tán xạ liên kết với nhau. Các tia sáng riêng lẻ (quỹ đạo của các hạt được gia tốc) truyền đi những đường khác nhau trong hệ quang học (trong hệ đường sức từ), tùy thuộc vào các điều kiện ban đầu - vào khoảng cách đến trục quang, vào góc nghiêng với trục. Việc theo dõi từng cung riêng lẻ này là rất khó khăn và ít hữu ích. Điều quan trọng hơn là phải xem xét “vỏ của chùm tia” - đường ngăn cách khu vực tràn ngập ánh sáng với vùng không được lấp đầy (đường viền của chùm hạt). Rõ ràng là loại đường bao chùm tia phụ thuộc vào các điều kiện ban đầu. Tuy nhiên, khi đi qua hệ thống quang học, mỗi chùm tia sẽ trở thành phụ âm theo thời gian - hình dạng đường bao của nó giữa bất kỳ quá trình thu thập liên tiếp nào.
Hình 8.
Hình 9. Phụ âm bao của chùm hạt (dầm dọc).
(hoặc khuếch tán) thấu kính giống nhau. Tương tự, bất kỳ chùm hạt nào quay xung quanh máy gia tốc trong một thời gian đủ dài đều trở thành phụ âm theo thời gian. Chính xác là chùm tia như vậy (đường bao của nó) được mô tả trong Hình 9. Đúng như mong đợi của chúng ta, kích thước của chùm tia tăng lên ở những đường thu thập và giảm đi ở những đường tán xạ. Vì vậy, hiệu ứng tổng thể của hệ thấu kính là định hình - nó giữ chùm tia ở gần trục trong toàn bộ thời gian tăng tốc.
Các hệ thống tạo hình từ tính, bao gồm một chuỗi các nam châm tạo hình và khử nam châm, được gọi là hard-foxing. Trong các hệ thống như vậy, ràng buộc (2) được điều chỉnh, các giá trị và có thể đồng thời áp dụng các giá trị lớn, biên độ dao động của hạt giảm và không cần buồng chân không rộng và nam châm lớn. Tất cả các máy gia tốc lớn hiện đại đều dựa trên nguyên tắc tạo hình cứng nhắc.
Hình 10 cho thấy hệ thống từ tính của máy gia tốc Serpukhov ở năng lượng 76 GeV (1 GeV = 10⁹ eV). Chiều dài của hệ thống này (và do đó chiều dài của buồng chân không bóng đèn) là 1,5 km. Buồng chân không có hình elip với trục 17 và 11,5 cm. Tần số dao động ngang là 9,8/vòng.
Ổn định theo chiều dọc; nguyên tắc tự pha
Hình 11 biểu diễn đồ thị điện áp trong khe tăng tốc của máy gia tốc tuần hoàn. điện áp thay đổi theo thời gian theo quy luật hình sin. Biên độ điện áp được chọn cao hơn giá trị điện áp , cung cấp mức tăng năng lượng cần thiết (trong một chu kỳ quay của hạt). Từ hình vẽ cho thấy rõ rằng cần phải có một “lực đẩy” để đưa các hạt đến khoảng trống vào các thời điểm và . Những hạt này được gọi là đồng bộ. Từ nay trở đi chúng ta sẽ gọi các hạt đồng bộ là và . Các hạt sẽ chuyển động như thế nào khi chúng đến gần?
16
khoảng cách cắt không chính xác ở thời điểm và , mà tăng lên hoặc trễ một chút? Liệu những hạt này có “bắt kịp” những hạt đồng bộ ở những vòng quay tiếp theo hay không? Nói cách khác, liệu chuyển động liên tục của các hạt có độ ổn định cần thiết hay không?
Chúng ta hãy xem xét một hạt đi trước hạt đồng bộ một chút. Nếu chúng ta đang nói về một hạt (chúng ta sẽ gọi đây là hạt tiếp cận khoảng trống tại thời điểm ), thì nó sẽ đến khoảng trống khi hướng thay đổi từ . Nếu chúng ta đang nói về một hạt (tiến đến khoảng trống tại thời điểm ), thì tại thời điểm nó đến khoảng trống, hướng của nó sẽ cao hơn . Kết quả là hạt sẽ nhận không đủ năng lượng và hạt sẽ nhận được năng lượng dư thừa và do đó có tốc độ. Sự thiếu hụt hoặc dư thừa năng lượng này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến thời điểm lần tiếp theo của một hạt đến khe hở? Nếu một hạt có xu hướng tiến lại gần (theo thời gian) một hạt đồng bộ thì chuyển động sẽ ổn định, còn nếu nó chuyển động ra xa thì nó sẽ trở nên không ổn định.
Vào thời điểm nào thì lần tiếp theo hạt sẽ tiếp cận khoảng trống cạo? Như chúng ta đã thấy, khi các hạt chuyển động trong một cyclotren, chu kỳ quay không phụ thuộc vào năng lượng của các hạt. Kết luận này đúng đối với các hạt phi tương đối (có tốc độ nhỏ hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng) chuyển động trong một từ trường đều. Không có điều kiện nào trong số này là đồng bộ. Chu kỳ quỹ đạo phụ thuộc vào cả chiều dài quỹ đạo và tốc độ hạt . Các hạt có năng lượng khác nhau có tốc độ khác nhau và độ dài quỹ đạo khác nhau. (Ở trên chúng ta đã lưu ý rằng ở vị trí đồng bộ, và do đó, độ dài của quỹ đạo chính không thay đổi trong quá trình tăng tốc. Điều này xảy ra vì trong chu kỳ gia tốc, hướng của từ trường tăng lên. Nhưng bây giờ chúng ta không nói về điều này. Chúng ta đang xem xét các hạt có năng lượng hơi khác nhau tại cùng một thời điểm, và do đó ở cùng một từ trường. Các hạt có năng lượng khác nhau đi qua một trường như vậy để tạo ra một vòng quay hoàn toàn gồm những đường đi có độ dài khác nhau.)
Hóa ra, tùy thuộc vào thiết kế của đồng bộ, các hạt có năng lượng cao hơn có thể có chu kỳ quay lớn hơn hoặc nhỏ hơn các hạt đồng bộ.
Với mục đích định nghĩa, hãy để các hạt có tốc độ cao hơn quay trở lại khoảng trống sớm hơn và các hạt có tốc độ thấp hơn sẽ quay trở lại muộn hơn so với đồng bộ. Trong trường hợp này, hạt may , nhận đủ năng lượng trong lần đầu tiên đi qua khe hở, sẽ đến quá sớm vào lần tiếp theo và do đó, tiếp cận hạt (đúng lúc) . Hạt , đã nhận được năng lượng dư thừa, thậm chí sẽ đến sớm hơn và sẽ “tụt hậu” (về thời gian) hơn nữa so với hạt . Điều này có nghĩa là chuyển động của hạt sẽ ổn định và chuyển động của hạt sẽ không ổn định. Không khó để đi đến kết quả tương tự bằng cách xem xét các hạt bị chậm lại và .
Nếu, do độ dài đường đi tăng lên, các hạt có tốc độ quá cao dành nhiều thời gian để hoàn thành một vòng quay hơn các hạt đồng bộ, thì chuyển động của các hạt sẽ trở nên không ổn định và các hạt - ổn định.
Hãy đưa ra một kết luận. Nếu biên độ hướng trong khe gia tốc vượt quá giá trị mang lại sự tăng năng lượng cần thiết, và nếu thời gian quỹ đạo của hạt phụ thuộc vào năng lượng của chúng, thì sẽ có hai “loại” hạt, trong đó một trong số đó chuyển động ổn định liên tục.
Tuyên bố này được đưa ra một cách độc lập bởi hai nhà khoa học - nhà vật lý Liên Xô Viện sĩ V.I. Veksler và nhà vật lý người Mỹ McMillan - và được gọi là nguyên lý vật lý thiên văn hay sự ổn định vật lý. Độ ổn định của tất cả các máy gia tốc đều dựa trên việc sử dụng nguyên lý này, ngoại trừ các máy gia tốc đẳng thời (máy gia tốc trong đó thời gian tuần hoàn không phụ thuộc vào năng lượng).
17
Hình 10. Thiết kế hệ thống từ tính của máy gia tốc Serpukhov.
Phần kết luận
Bất cứ ai, ngoài bài viết này, đã đọc bài viết đã được đề cập từ số thứ tư «Kvant» năm 1977 và bài viết về máy gia tốc ở các điểm sắp tới («Kvant» Số 5, 1978), giờ đây đã có ý tưởng về tất cả các loại máy gia tốc hiện đại. Vẫn còn phải nói thêm rằng công nghệ máy gia tốc đang trải qua một bước phát triển mới. Trong quá trình xây dựng, người ta đã tìm thấy các vòng lưu trữ có các điểm phản electron và positron có năng lượng 15 GeV.
Ở Mỹ, việc chế tạo máy gia tốc proton đầu tiên bằng nam châm siêu dẫn (có năng lượng 1000 GeV) đã bắt đầu. Việc lắp đặt các điểm va chạm của electron và proton đang được thiết kế. Việc tạo ra các vòng lưu trữ tại các điểm thế chấp của proton và phản proton ngày càng trở nên khả thi.
Việc xây dựng các máy gia tốc lớn tốn kém đến mức ngay cả các nước lớn cũng không đủ khả năng chi trả. Các quốc gia là thành viên của CMEA (Hội đồng hỗ trợ kinh tế lẫn nhau) tham gia hỗ trợ tài chính cho công việc tăng tốc tại Viện nghiên cứu hạt nhân chung ở Dubna. Các nước phương Tây đã thành lập Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu, được xây dựng ở biên giới Thụy Sĩ và Pháp. Trung tâm này chứa các máy gia tốc lớn nhất ở châu Âu – một máy gia tốc proton có năng lượng 400 GeV và các vòng lưu trữ với các điểm va chạm của proton có năng lượng 2×30 GeV.
Hình 11.
18
- Tymeladze
Ferma đang dẫn đầu cuộc điều tra.
Cái nóng ngột ngạt đã khiến phòng góc của Quốc hội Toulouse không thể họp đầy đủ để phục vụ chính nghĩa. Tất cả mười ba thành viên trong phòng đều tò mò nhìn bị cáo Pierre Criomont, một kẻ xấc xược ích kỷ vừa trở về từ Paris. Bị cáo không thừa nhận tội lỗi của mình ngay cả khi bị tra tấn, nhưng điều này không thay đổi được gì. Theo Ủy viên Hội đồng de Broval, vào ngày Thánh George, vào lúc 10 giờ sáng, người nông dân giàu có Jean Morel ở làng Amber, trên đường đến nhà thờ, đã nghe thấy tiếng kêu của người thợ xay Jacques Criomont. Một giọng nói khác, gợi nhớ đến con trai ông Pierre, hét lên chửi bới. Khi Morel chạy đến chỗ người đàn ông bất hạnh, một con dao găm của Pierre đã thò ra khỏi ngực anh ta.
Đó là lý do tại sao tất cả các thành viên trong phòng đều tụ tập ngày hôm nay: mặc dù thời thế tồi tệ - vương quốc không ngừng nghỉ, những người Huguenot bội giáo mới chỉ cúi đầu gần đây, và một bệnh dịch đang đến gần ở phía bắc - nhưng không phải ngày nào bạn cũng được gặp cha. Có điều gì đó đáng chú ý: chiếc mũi khoằm, vai gần như cao hơn đầu và giọng nói gần như không nghe được. Thật đáng tiếc khi sắc lệnh của hoàng gia đã cấm hành chính công - sẽ có ích cho đám đông nếu nhìn vào cái đầu độc ác này khi cây gậy tách nó ra khỏi cơ thể nhỏ bé. Và de Broval tiếp tục:
“Người con trai trước đó đã phàn nàn về sự keo kiệt của cha mình và rõ ràng không ác cảm với việc trục lợi từ tài sản thừa kế. Gây án xong, tên vô lại ngay lập tức chạy đến quán rượu ở làng Bene, bên kia sông Sốt. Khách đến quán, tập trung khai trương lúc 11 giờ, ghi nhận hắn hưng phấn và nổ súng. Theo tôi, mọi bằng chứng đều chống lại tên vô lại này.
Mọi chuyện đã rõ ràng, đã đến lúc chấp nhận lời giải. Nhưng không, ông Hội đồng Fermat muốn làm rõ điều gì đó. Anh ấy không nóng bỏng như những người khác sao? Chủ tịch Phòng đánh giá cao Fer-
20
Hình 2.
Hãy để đường ADB trong Hình 2 thể hiện đường đi nhanh nhất. Tại điểm D tuyến đường này bắc qua sông Sốt. Hãy vẽ một đường tròn có tâm tại điểm D có bán kính đơn - nó cắt đường đi ADB tại các điểm C và E. Đặt CDE là đường đi ngắn nhất giữa C và E (nếu không phải như vậy thì bằng cách chọn đường đi tốt nhất trong phần, CDE có thể được cải thiện và cân nhắc từ A đến B).
Đường đi ngắn nhất được xác định hoàn toàn bởi các góc α và β (Hình 2). Hãy tìm sự tương ứng giữa các góc này.
Cho Cryomon đi trên đường với tốc độ và đường đi với tốc độ . Vì vậy, anh ấy đã bao quát toàn bộ đường dẫn CDE trong thời gian .
Bây giờ chúng ta hãy dịch chuyển điểm giao điểm D của đường ADB với Soth theo đại lượng ε - chúng ta hãy biểu thị điểm mới bằng O. Theo định lý hình học đã biết của Euclid,
để cho ngắn gọn, chúng tôi ký hiệu là , (Hình 2). Chia cả hai khoảng cách này cho tốc độ tương ứng, chúng ta thu được thời gian di chuyển dọc theo đường COE:
Nếu các giá trị của ε được lấy rất nhỏ thì giá trị của z và sẽ khó khác nhau. Do đó, chúng ta đánh đồng cả hai lần z và :
Để loại bỏ sự phi lý, hãy bình phương cả hai vế của phương trình tốt nhất hai lần—điều đó không dễ, nhưng chúng ta đang nói về cuộc sống con người!
Hãy hủy số hạng , sau đó chia cả hai vế của phương trình này cho ε rồi đặt *); chúng ta nhận được: hoặc .
Bây giờ hãy lưu ý rằng , ; Có nghĩa,
nghĩa là, xoang của góc tới và góc khúc xạ đề cập đến tốc độ chuyển động trong môi trường trên và dưới, cách nhau bởi tuyến tính KL…
“Đợi đã,” vị chủ tịch hỏi Fermat, “góc tới và góc khúc xạ có liên quan gì đến nó?”
- Xin lỗi quý ông! Tôi đã vô tình sử dụng một sự tương tự vật lý ở đây. Thực tế là ánh sáng cũng sẽ chọn đường đi cho phép nó đến ô nhanh nhất (và đường KL sẽ không còn là dòng sông nữa mà là ranh giới giữa hai môi trường và các giá trị u và v sẽ biểu thị tốc độ truyền ánh sáng trong các môi trường này) *).
“Nhưng, ông Fermat, rõ ràng là ông không dẫn chúng tôi đi con đường nhanh nhất để kết thúc vụ Criomon,” de Broval gọi.
*) Một độc giả quen thuộc với một hàm tùy ý rõ ràng có thể dễ dàng nhận ra rằng Fermat có hàm cực trị.
**) Định luật chuyển động của ánh sáng này được gọi là “nguyên lý Fermat”. Kết luận của ông có trong sách giáo khoa “Đại số và các yếu tố giải tích 9” (trang 159).
21
Không còn nhiều đâu, thưa quý vị. Vì chúng ta thường biết rằng đối với đường đi nhanh nhất thì sin của các góc α và β tỷ lệ thuận với tốc độ chuyển động u và v, nên chúng ta có thể đặt sin α = ku, sin β = kv, trong đó k là hệ số tỷ lệ. Biết sin của các góc, có thể dễ dàng tìm được tiếp tuyến của chúng:
và với sự trợ giúp của chúng, việc xác định độ dài của các đoạn PD và DQ khá dễ dàng:
Hãy nhớ rằng |AP| = |QB| = 1 dặm, u = 4 dặm/giờ và v = 2,5 dặm/giờ, ta có:
Tổng số lượng này bằng 3 giải đấu (xem Hình 1); đó là
Các quý ông, đừng hỏi tôi làm cách nào tôi có thể tìm được nghiệm thích hợp của phương trình này - nó sẽ khiến chúng ta lạc lối. Giá trị gần đúng của nó là k ≈ 0,23. Sau đó |PD| = 2,36, |DQ| = 0,71 (dư 0,07 khi thay vào phương trình được phép bỏ qua),
Điều này có nghĩa là tuyến đường nhanh nhất sẽ đi từ Amber đến Bene trong giờ. Trước đây, Kryomon không thể được thêm vào nên không thể biểu diễn.
- Bạn đã thuyết phục được tôi, thưa ông Fermat, - câu hỏi mà chúng ta gặp đã được trình bày. - Mời nhân chứng vào!
Người bảo vệ mở cửa và Ronchard và Morel bước vào phòng.
- Tòa án phát hiện - ông tiếp tục trình bày - rằng ông Kriomon mắc chứng bạch tạng. Hãy nhớ rằng, Morel, không phải bạn đã đợi đầu kẻ sát nhân trên cơ thể người khác sao?
Lúc đầu Morel sững người, nhưng sau đó đôi mắt nhỏ của anh ấy lướt qua khuôn mặt của các giám khảo. Cuối cùng, anh lẩm bẩm:
-
Về phần tôi, dường như đó có thể là giọng nói của ông Ronchard.
-
Tên vô lại! - Ronchard hùng mạnh gầm gừ bằng giọng trầm dày.
Anh ta túm lấy ve áo caftan của cậu bé Morel và bắt đầu lắc cậu bé một cách giận dữ. Morel bất lực vùng vẫy trong tay, làm mất tẩu thuốc, đá lửa, chìa khóa và đồng xu trong túi. Một trong những đồng xu lăn về phía ghế của Fermat và anh nhặt nó lên. Các lính canh hầu như không xé Ronchard ra khỏi nạn nhân và vặn tay anh ta.
-
Ông còn câu hỏi nào nữa không, ông Fermat?
-
Ăn. Với cả hai… nhân chứng - tạm thời hãy gọi họ như vậy. Chẳng phải Jacques Criomont bất hạnh đã nhận được lớp vỏ ngoài này, được chấp nhận từ bên ngoài dưới hình thức một khoản nợ đã hoàn trả sao?
Kết quả
Người anh hùng trong lịch sử của chúng ta, luật sư Pierre Fermat (1601-1665) là một trong những tài năng toán học sáng giá nhất ở Pháp trong thế kỷ 17, và là người gần gũi nhất với những người khác trong việc tạo ra phép tính vi phân *).
Để hình dung chính xác hơn phương pháp mà Fermat đã sử dụng để tìm cực trị, chúng ta hãy xem xét một ví dụ đơn giản hơn ví dụ mà Fermat phải tháo rời để cứu chàng trai trẻ bước vào.
Giả sử tổng của hai số x và y là x+y = C. Bạn cần tìm x và y sao cho tích z = xy của chúng là lớn nhất. Nếu xét y = C - x thì chúng ta cần tìm một x sao cho hàm z = x(C - x) thuộc giá trị cao nhất.
Vì vậy, chúng ta cần tìm một điểm x sao cho chúng ta di chuyển khỏi điểm đó một lượng nhỏ ε mà không tăng z. Và nếu chúng ta dịch chuyển một lượng rất nhỏ thì sự thay đổi của hàm z
*) Về cuộc đời và sự nghiệp của Fermat, xem «Kvant», 1976, số 8, tr. 3.
22
Nó gần như không thể phân biệt được với số không.
Fermat đã lý luận như thế này. Đặt là giá trị mới của . Khi đó , giá trị mới của hàm , được biểu thị bằng
Hãy cùng tìm sự khác biệt giữa và .
Tỷ lệ đến là tiếp tuyến của góc (Hình 3):
Nếu rất nhỏ thì cát tuyến sẽ không thể phân biệt được với tiếp tuyến của đường cong tại điểm . Và tiếp tuyến trở thành tiếp tuyến của góc nghiêng của tiếp tuyến với phương ngang. Để thu được tang của góc nghiêng của tiếp tuyến này, chúng ta đặt vào biểu thức cuối cùng; chúng tôi sẽ nhận được
Vẫn còn phải đánh đồng tiếp tuyến này với 0 (vì tại điểm cực đại tiếp tuyến nằm ngang - xem Hình 3):
và chúng ta nhận được lời giải: . Thật vậy, với một tổng cho trước, tích của hai số sẽ lớn nhất khi các số này bằng nhau. Hoặc, theo ngôn ngữ hình học, trong tất cả các hình chữ nhật có chu vi cho trước, hình vuông có diện tích lớn nhất.
Phương pháp Fermat cho kết quả đúng khi tìm cực trị của hàm số
Cyni của một biến. Tuy nhiên, có một thiếu sót trong phương pháp này là không cho phép Fermat được coi là người tạo ra phép tính vi phân. Với vị trí của đại số tổng quát, mà Fermat không dám đi xa hơn, người ta không thể làm được điều này: chúng ta chia cho các đại lượng , rồi đặt đại lượng này bằng 0. Hóa ra chúng ta chia cho số 0! Để khắc phục mâu thuẫn này, Newton và Leibniz phải thực hiện bước tiếp theo - tạo ra một phân tích về vi phân. Nhưng điều này chỉ được thực hiện nửa thế kỷ sau những sự kiện được mô tả, và Newton đã ghi nhận những giá trị của Fermat.
Đáng lẽ phải làm gì? Trong công thức (*) cần phải đạt tới giới hạn ở :
Số lượng được Leibniz gọi thông qua . Đánh đồng với 0 trong trường hợp của chúng ta, chúng ta nhận được kết quả tương tự: . Do đó, từ quan điểm thuật toán, phương pháp của Fermat tương tự như việc đánh đồng một số tùy ý bằng 0, nhưng phương pháp này thiếu tính chặt chẽ.
Tìm cực tiểu và cực đại của hàm số bằng phép tính vi phân được sử dụng trong kỹ thuật, kinh tế và quản lý. Trong trường hợp này, sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng các quy tắc vi phân hàm số hiện đang được nghiên cứu ở trường. Nhưng trong một số trường hợp, phương pháp của Fermat không thua kém họ: cố gắng tìm đường đi lớn nhất từ Amber đến Benay bằng một đường đi tùy ý; Bạn sẽ thấy rằng trong bài toán phép phân biệt trực tiếp hàm này sẽ dẫn đến thành công chứ không phải nhanh hơn.
Câu chuyện về Pierre Criomont là hư cấu: trong những lần trao đổi thư từ rộng rãi với bạn bè, Fermat không dành một lời nào cho hoạt động của mình với tư cách là cố vấn cho phòng góc. Nhưng câu chuyện này phản ánh những điều kiện thực sự của thủ tục tố tụng thời bấy giờ - thời đại của Hồng y Richelieu, nơi Fermat phục vụ.
23
Năm 1820, nhà vật lý vĩ đại người Pháp Amperator đã phát hiện ra tương tác từ của dòng điện. Cụ thể, ông đã chứng minh rằng khi một dòng điện chạy qua hai dây dẫn song song, chúng sẽ hút nhau khi cả hai dòng điện cùng chiều và đẩy nhau nếu chiều của hai dòng điện bị hút lẫn nhau.
Điều này có thể được nhìn thấy trong kinh nghiệm. Như vậy, trong § 114 sách giáo khoa vật lý lớp 9, thí nghiệm tương ứng đã được mô tả: hai dây dẫn thẳng đứng song song có hai đầu dưới được nối với nguồn điện (pin), các đầu trên bị đoản mạch và quan sát thấy một lực đẩy đáng chú ý giữa các dây (Hình 1).
Nó cũng nói rằng các dây không tương tác cho đến khi các đầu của chúng được đóng lại (chính xác hơn là không phát hiện thấy tương tác nào đáng chú ý). Tuy nhiên, vì dây dẫn được cấp điện nên phải có (và thực tế là) có điện tích trên bề mặt và trái dấu. Do đó, giữa các dây - trước khi hai đầu của chúng khép lại - phải có lực hút điện.
Điều gì đã thay đổi sau khi đóng mạch? Sự chênh lệch điện thế đã thay đổi: một chút nếu nguồn có điện trở trong thấp (so với điện trở của dây) hoặc mạnh nếu điện trở trong tương đối cao thì đã xuất hiện dòng điện trong mạch. Cùng với sự thay đổi của hiệu điện thế, độ lớn của các điện tích bề mặt cũng thay đổi, nhưng chúng nhất thiết vẫn còn trên dây. Điều này có nghĩa là lực hút điện vẫn phải duy trì ngay cả sau khi đóng mạch điện. Tại sao nó không xuất hiện trong các thí nghiệm? Rõ ràng, nó rất nhỏ so với lực đẩy từ trường.
Bản thân Hoàng đế đã nói khá dứt khoát về vấn đề này. Nguồn dòng điện trong các thí nghiệm của Ampera là một cột điện - một chuỗi các phần tử điện được nối nối tiếp, có thang đo không hoàn hảo theo quan điểm hiện đại. Một giắc điện được nối với các kẹp của cột điện Ampe. Với một cực không tải (có mạch hở), giắc cắm điện có độ lệch rõ rệt. Khi các dây đang nghiên cứu được nối với cực, một dòng điện xuất hiện trong mạch và chỉ số của dòng điện giảm mạnh (bây giờ chúng ta hiểu rằng điều này là do điện trở trong cao của cột điện).
Sau khi ghi nhận sự giảm này và cũng đã phát hiện ra sự tương tác của dây với dòng điện ngay cả ở một khoảng cách rất xa so với nguồn, Ampera kết luận rằng sự tương tác của dòng điện mà ông phát hiện ra “không liên quan” đến tương tác điện. Người khác
24
Nói cách khác, ông tin rằng tương tác từ vốn có trong chuyển động và tương tác điện vốn có trong điện ở trạng thái đứng yên.
Cần lưu ý rằng vào năm 1820 không có dụng cụ chính xác nào để đo điện tích, điện áp và dòng điện (nhân tiện, chính Ampere là người đã phát minh ra một trong những điện kế đầu tiên, dựa trên sự tương tác của dây dẫn với dòng điện và kim từ).
Đơn vị của những đại lượng này vẫn chưa được xác định, không có khái niệm xác định về điện trở và định luật Ohm được phát hiện 5 năm sau đó. Vì vậy, vào thời điểm đó, tuyên bố của Ampere tất nhiên là có ý nghĩa. Nó phản ánh chính xác trạng thái giữa lực từ và lực điện trong các điều kiện thí nghiệm của Ampere: tương tác từ mạnh và tương tác điện yếu.
Nhưng liệu sự tương ứng như vậy có luôn tồn tại? Tương tác từ có luôn mạnh hơn tương tác điện không? Để trả lời những câu hỏi này, chúng ta hãy thực hiện một số phép tính nhỏ.
Hãy xem xét một mục tiêu điện (Hình 2) gồm hai dây song song có chiều dài , nằm cách nhau và có điện trở nhỏ (điện trở đường dây). Đầu bên trái của dây được nối với nguồn cung cấp điện áp , và đầu bên phải được nối tắt đến điện trở tải . Khi mạch kín, dòng điện chạy qua dây song song ngược chiều nhau. Trước tiên chúng ta hãy tìm lực tương tác từ của chúng.
Để một trong các dòng điện, ví dụ như dòng điện chạy qua dây phía trên, tạo ra từ trường , còn dòng điện còn lại nằm trong trường này.
Thứ nhất, cảm ứng của từ trường trong chân không luôn tỷ lệ với dòng điện tạo ra trường trong dây dẫn. Thứ hai, nó giảm theo khoảng cách từ dây dẫn. Một phép tính chặt chẽ được thực hiện đối với một dây dẫn thẳng có dòng điện cho thấy cảm ứng từ trường tại một điểm nằm cách dây dẫn một khoảng truyền trực tiếp và tỷ lệ nghịch với .
Theo định luật Ampe, đối với một đoạn dây nhỏ có chiều dài , qua đó dòng điện chạy qua (nói cách khác, mỗi phần tử hiện tại ), từ phía từ trường , tạo một góc với phần tử hiện tại , lực từ tác dụng cũng vậy
Trong trường hợp của chúng ta, và từ trường tỷ lệ thuận với và tỷ lệ nghịch với , do đó
trong đó là hệ số tỷ lệ, không phụ thuộc vào dòng điện.
Hướng của lực này được xác định bởi bên phải của bàn tay trái. (Kiểm tra xem các dây có phản hồi với nhau trong trường hợp này không.)
Bây giờ về lực của lực hút điện. Chúng ta hãy biểu thị bằng điện tích trên một đơn vị chiều dài của mỗi dây. Điện tích trên một dây là nguồn của điện trường tác dụng lên điện tích nằm trên một phần tử có chiều dài của dây kia.
Nó có thể được hiển thị rằng
trong đó là hệ số tỷ lệ, không phụ thuộc vào dòng điện. Thật vậy, lực tác dụng lên một điện tích trong điện trường tỷ lệ thuận với hiệu điện thế của điện trường và độ lớn của điện tích. Hóa ra điện áp trường được tạo ra cho một dòng dây tải tỷ lệ thuận với mật độ điện tích và tỷ lệ nghịch với
25
khoảng cách từ nó (khoảng cách trong trường hợp này). Hãy cố gắng thể hiện nó cho chính mình.
Tất nhiên, điện tích bề mặt trên dây tỷ lệ thuận với điện áp , do đó đẳng thức (2) có thể được viết lại như sau:
(3)
trong đó là hệ số tỷ lệ mới (không phụ thuộc vào ).
Chúng ta hãy tìm tỷ số của lực từ và lực điện bằng các đẳng thức (1) và (3):
Sử dụng kon của Ohm, chúng ta đi đến một kết luận quan trọng - tỷ số lực được xác định bằng bình phương của điện trở mạch :
Tính toán nghiêm ngặt đưa ra các giá trị sau cho hệ số :
Poznoy đánh giá cao rằng đối với các điện trở mạch nhỏ (), lực từ sẽ lớn hơn lực điện. Đây là những điều kiện đã có trong các thí nghiệm của Ampere và chúng cũng được tạo ra khi chứng minh sự tương tác của dây dẫn với dòng điện.
Nhưng với điện trở đủ lớn (), lực điện sẽ xuất hiện.
Điều này có thể được xác nhận bằng kinh nghiệm không yêu cầu thiết bị phức tạp. Hai sợi dây đồng mỏng dài 25-30 cm, đường kính khoảng 0,1 mm được căng giữa hai mặt phẳng cách điện (làm bằng gỗ khô, gỗ getinka, v.v.); Khoảng cách giữa các dây không lớn: 3-5 mm. Tất cả bốn đầu của hệ thống dây điện đều được bọc bằng các băng cassette gắn trên sơ đồ. Một lỗ có đường kính khoảng 1 cm được khoét ở phần giữa của giá đỡ đựng sơ đồ.
Các dây được đặt thẳng đứng trong mặt phẳng kinh tuyến từ của Trái đất, tức là trong mặt phẳng nơi đặt kim từ nằm ngang, quay tự do quanh trục thẳng đứng. Trong trường hợp này, từ trường Trái đất hầu như không ảnh hưởng đến lực đẩy từ của dây dẫn.
Một màn hình sẽ được đặt song song với mặt phẳng của hệ thống dây điện ở khoảng cách 3-4 m so với chúng. Sử dụng nguồn sáng mạnh và thấu kính hội tụ, một phần đường thẳng đối diện với lỗ nói trên được chiếu lên màn hình. Trên màn hình, ở những nơi thu được hình ảnh phóng to của hệ thống dây điện, hai sợi màu đen (hoặc màu) được kéo ra, làm xáo trộn vị trí ban đầu của hệ thống dây điện.
Sau đó có hai nhận xét được thực hiện:
-
Một đầu của đường dây được kết nối với điện trở nhỏ (vài ohm) hoặc đơn giản là bị đoản mạch. Đầu còn lại sẽ được kết nối với pin (3-6 V) thông qua ampe và biến trở (10 Ohm, 1 A). Giảm từ từ điện trở của biến trở, dòng điện được đưa về 0,9-1 A. Vì trong trường hợp này lực điện nhỏ và lực từ tương đối lớn nên lực đẩy của dây được quan sát thấy trên màn hình.
-
Một đầu của đường dây được nối với điện trở cao (3 MOhm, 3 W). Đầu kia, hãy cẩn thận, sẽ được kết nối với nguồn điện áp cao công suất thấp (2-3 kV) (ví dụ: với bộ chuyển đổi điện áp trường học “Chữ số 1”). Trong trường hợp này, thu được dòng điện cỡ milliamp; Lực từ so với thí nghiệm đầu tiên giảm khoảng một triệu lần. Lực điện tăng cùng hệ số. Lực đẩy của các dây dẫn sẽ trộn lẫn trong từ trường mà không có lực hút của chúng với nhau.
Lưu ý rằng trong các đường dây cáp quang mạnh mẽ hiện đại để truyền năng lượng điện, lực điện tương tác giữa các dây có từ tính nhanh. Tuy nhiên, cả hai thường nhỏ so với lực hấp dẫn tác dụng lên cùng một đoạn đường . Vì vậy, khi thiết kế đường dây truyền tải điện, lực điện và lực từ không được tính đến bên ngoài.
26
V. Mayer
Sóng uốn trong tấm
Sóng tạo ra trong các tấm có những đặc tính rất thú vị. Tính chất này có thể được phát hiện bằng thực nghiệm. Nhưng trước tiên bạn cần học cách kích thích sóng. Điều này có thể được thực hiện một cách thuận tiện, ví dụ, bằng cách sử dụng ống thủy tinh đo âm thanh.
Lấy một ống thủy tinh mỏng và dài ấn vào giữa chân shativa. Sử dụng một miếng vải lanh được làm ẩm bằng nước hoa hoặc cồn, di chuyển nhẹ nhàng từ đầu ống đến giữa ống - bạn sẽ nghe thấy một âm thanh khá mạnh. Đó là một sóng đứng phát sinh trong ống. Ở vị trí buộc chặt, một nút dịch chuyển được hình thành và ở hai đầu - các nút chống (Hình 1).
Tần số dao động v và độ dài λ của sóng âm liên hệ với chiều dài l của ống:
Và
Ở đây v là tốc độ truyền âm trong ống. Nó được xác định chủ yếu bởi vật liệu của ống và không phụ thuộc vào tần số rung. Vì vậy, để thu được tần số âm thanh, nên sử dụng các ống có độ dài khác nhau *). Ví dụ, nếu bạn muốn thu được âm thanh có tần số cao gấp đôi thì ống thủy tinh phải ngắn đi một nửa.
Bây giờ hãy làm như sau. Từ Dioral dày 1,5-2 mm, cắt một đĩa có đường kính khoảng 100 mm. Đặt nó nằm ngang trên một lớp cao su xốp và rắc đều bột kali mangan. Chạm nhẹ vào tâm đĩa với đầu ống thủy tinh rồi dùng ma sát để kích thích âm thanh của ống. Đồng thời
*) Trên thực tế, trong mỗi ống có thể kích thích không chỉ một dao động mà là cả một bộ dao động. Dao động có tần số thấp nhất xác định theo công thức (1) được gọi là dao động đơn âm cơ bản. Tất cả các tần số khác là bội số của tần số chính; dao động có nhiều tần số gọi là âm bội.
Hình 1.
Hình 2.
27
bột sẽ tập hợp thành nhiều đường dưới dạng các vòng tròn đồng tâm với tâm là điểm tiếp xúc của ống (Hình 2).
Có một số giải thích cho kết quả của thí nghiệm này. Một sóng tròn truyền qua đĩa từ đầu ống. Sau khi chạm tới mép đĩa, nó sẽ bị phản xạ từ đó - một sóng phản xạ xuất hiện. Do sự giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ, một sóng dừng được hình thành trong đĩa và bột được thu thập tại các nút của nó. Khoảng cách giữa hai nút liền kề, veryindo, bằng một nửa bước sóng trong đĩa.
Sóng dừng trong ống thủy tinh có tính chất sóng dọc. Còn trên đĩa thì sao? Có vẻ như một sóng ngang sẽ lan truyền trong đĩa, vì nguồn—đầu ống—dao động vuông góc với đĩa. Hóa ra đây không phải là trường hợp. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sóng trong đĩa có cả sóng dọc và sóng ngang (Hình 3). Sóng này được gọi là sóng izbeb. Để so sánh, Hình 4 cho thấy một sóng ngang thuần túy.
Sóng uốn khác với sóng thông thường (dọc hoặc ngang) về nhiều mặt. Do đó, tốc độ của sóng uốn không giữ nguyên khi tần số dao động thay đổi.
này. Nó thay đổi tỷ lệ thuận với căn bậc hai của tần số:
Nhân tiện, chúng ta hãy lưu ý rằng hiện tượng phụ thuộc của tốc độ truyền sóng vào tần số được gọi là luận án.
Vì chiều dài sóng uốn , tốc độ và tần số có liên quan với nhau bởi các mối quan hệ (phổ biến cho các sóng có tính chất bất kỳ), nên chúng ta có thể viết
Thay thế ở đây giá trị tần số từ công thức (1), chúng ta thu được
hoặc
(3)
trong đó là hệ số tỷ lệ không đổi.
Mối quan hệ (3) có thể được xác minh bằng thực nghiệm. Hãy để chúng tôi trình bày kết quả của một trong những thí nghiệm của chúng tôi. Chúng tôi sử dụng đĩa dioral có độ dày 1,7 mm và đường kính 120 mm. Sóng uốn trong đĩa được tạo ra bởi các ống thủy tinh dài 60 và 30 cm. Đường kính trong của ống là 0,5 mm, đường kính ngoài là 4,5 mm.
Trong thí nghiệm với ống thứ nhất (độ dài của sóng uốn hóa ra bằng mm và trong thí nghiệm với ống thứ hai - mm. Do đó
Theo công thức (3), tỷ số bước sóng phải bằng tỷ số
Vì , kinh nghiệm, với độ chính xác nhất định, xác nhận cả thực tế về sự tồn tại của sóng uốn; Vậy quan hệ (3) đúng.
29
nom (chứng minh lượng giác tính toán) và M. T. Naranyengar (chứng minh hình học thuần túy; vào năm 1922 nó được phát hiện lại bởi J. M. Child người Anh). Hiện tại, ít nhất có vài chục cách chứng minh định lý Morlel đã được biết đến. Tuy nhiên, sự quan tâm đến nó không hề phai nhạt, và các bằng chứng mới, những khái quát hóa và các biến thể của đề xuất tao nhã này luôn xuất hiện.
Dưới đây chúng tôi đưa ra hai chứng minh cơ bản về định lý Morlel.
Chứng minh của chứng minh thứ nhất (hình học; về bản chất, nó trùng khớp với chứng minh Naranyengar-Child). Chúng ta hãy biểu thị các giá trị các góc của tam giác bằng , và (Hình 5). Vì , nên và . Đặt là giao điểm của trisketris và . Vì và là phân giác của tam giác , nên cũng là phân giác của tam giác này. Bởi vì
Bây giờ chúng ta hãy dựng một hình đều , một đỉnh của nó trùng với điểm , và các đỉnh và thuộc các đường thẳng tương ứng và (sau này chúng ta sẽ chứng minh rằng chúng trùng với các điểm và ). Để làm điều này, chúng ta vẽ hai tia và đến một góc với tia ; bằng và chúng ta biểu thị giao điểm của các tia này với và (tức là với và ). Vì, hiển nhiên, (những tam giác này có các góc bằng nhau và một cạnh chung), nên ; do đó là tam giác đều có góc ở đỉnh là , tức là tam giác đều.
Chúng ta hãy biểu thị thêm bằng và các điểm đối xứng với các điểm so với các đường và . Vì và là phân giác của các góc và nên điểm thuộc hàng trăm-
30
Hình 5.
cạnh AC của tam giác ABC và điểm Q trên cạnh BC.
Hãy tìm giá trị của các góc và . Vì (góc của một tam giác đều), (góc ngoài ) và (các góc này đối xứng với đường thẳng BU),
Đẳng thức được chứng minh theo cách tương tự.
Vì vậy, ; Ngoài ra, (hai đoạn thẳng đầu đối xứng với đường thẳng AU, và hai đoạn cuối đối xứng với đường thẳng BU). Suy ra rằng tứ giác là một hình nho đều (có các góc và bằng , và do đó có các góc P và Q bằng ).
Bây giờ chúng ta hãy mô tả một đường tròn xung quanh hình thang . Vì các dây , và của vòng tròn này bằng nhau nên các góc nội tiếp chắn bởi các dây này bằng nhau; do đó . Nhưng ;
đường tròn S được mô tả theo tư thế xung quanh cũng sẽ đi qua điểm C. Và bây giờ từ sự đồng dạng (trừ đi các dây đồng dạng) của mỗi , và của đường tròn S, suy ra rằng , ngụ ý sự trùng hợp của với .
Điều này hoàn thành việc chứng minh định lý Morley.
Chứng minh thứ hai (tính toán - nó gần với chứng minh của M. Satyanarayan). Chúng ta sẽ tiếp tục giả định rằng , , ; Độ dài các cạnh BC, CA và AB của tam giác ABC được ký hiệu là a, b và c và đường kính của đường tròn mô tả xung quanh nó được ký hiệu là d (Hình 6).
Hãy thử tính độ dài cạnh của tam giác XYZ. Để làm điều này, trước hết chúng ta sẽ tìm các phân đoạn và ; sau đó, có thể được tìm thấy bằng định lý cosine từ . Để tính m và n, chúng ta sử dụng định lý sin. Áp dụng định lý này cho từ các cạnh và và các góc , và (ở đây chúng ta lại sử dụng đẳng thức ước tính ), chúng ta thu được
hoặc
Nhưng nhờ vào định lý tương tự về sin (mà bây giờ chúng ta sẽ áp dụng cho số “lớn” )
hoặc
Pos đó
31
Nhưng (đây là lúc bạn phải kiên nhẫn một chút!)
Biểu thức cuối cùng có thể được chuyển đổi thêm như sau:
Thay biểu thức này cho sin 3β vào công thức cho n, chúng ta nhận được .
Nó được chứng minh hoàn toàn tương tự rằng
Bây giờ chúng ta hãy áp dụng định lý cosin cho như chúng ta dự định:
Bây giờ hãy lưu ý rằng ; do đó có với các góc , và (Hình 7).
Áp dụng định lý cosine cho này, chúng ta thấy rằng
Như vậy, chúng ta có được điều đó
và, do đó,
Nhưng biểu thức cho độ dài y = |XZ| và x = |YZ| các đoạn XX và YZ thu được từ biểu thức độ dài z của đoạn [XY] bằng cách sắp xếp lại các góc α, β và γ theo chu kỳ. And since the angles α, β and γ enter the expression for z symmetrically, then x = y = z = 4d \sin \alpha \sin \beta \sin \gamma - and, therefore, from the side of length x, y and z is equilateral.
32
Hình 8.
Tại sợi
-
Trên Hình 8, cùng với các đỉnh X, Y và Z của tam giác Morley, các điểm U, V và W giao nhau (AY) và (BX) cũng được biểu diễn (điểm này cũng nằm trong Hình 5 - nó đóng vai trò lớn trong chứng minh đầu tiên của định lý Morley); AZ và CX; CY và BZ. Chứng minh rằng các đoạn [XW], [YV] và [ZU] cắt nhau tại một điểm Q.
-
Chứng minh rằng điểm Q xuất hiện trong bài toán 1 là tâm của tam giác Morley đều XYZ.
-
Chứng minh rằng
a) các đoạn [AX], [BY] và [CZ] (trong đó XYZ là “tam giác Morley” của ΔABC) cắt nhau tại một điểm R;
b) các đường thẳng AW, BV và CU (Hình 8) cắt nhau tại một điểm S;
c) điểm R, S và điểm Q bài toán 1 nằm trên cùng một đường thẳng.
-
Đặt là các điểm bên trong (tùy ý) sao cho (), (), (). Chứng minh rằng các đường thẳng AX, BY, CZ cắt nhau tại một điểm R (xem bài 3a).
-
Phần bổ sung sau đây là chứng minh “gián tiếp” của định lý Morley cho tam giác ABC có các góc , và . Cho XYZ là tam giác đều tùy ý. Trên các cạnh của nó, chúng ta sẽ dựng hai tam giác đều XYU, YZW và ZXV (xem Hình 8) với các góc ở các đáy [XY], [YZ] và [ZX], lần lượt bằng 60°-γ, 60°-α và 60°-β. Chúng ta hãy biểu thị thêm giao điểm của các đường UY và VZ bởi A; UX và WZ đến B và VX và WY đến C. Chứng minh rằng các góc bằng 3α, 3β và 3γ và các đường thẳng AY và AZ; BZ và BX; CX và CY là các trisecgris của tam giác này. Chúng tôi gọi bằng chứng này là “gián tiếp”, vì trong đó, ban đầu được xây dựng từ tam giác Morley XYZ của nó.
33
Bài toán
M516—M520; F528—F532
M516. Ba máy in các cặp số tự nhiên lên thẻ. Các máy hoạt động như sau. Máy đầu tiên đọc thẻ (a; b) sẽ phát ra thẻ mới (a+1; b+1); thứ hai, đọc thẻ (a; b), phát thẻ (chỉ hoạt động khi a và b chẵn); người thứ ba đưa ra hai thẻ (a; b) và (b; c), đưa thẻ (a; c). Ngoài ra, máy còn trả về toàn bộ thẻ đã đọc.
Giả sử ban đầu có một thẻ có một cặp số (5; 19). Tôi có thể sử dụng theo thứ tự bất kỳ để nhận thẻ: a) (1;50)? 6) (1;100)?
c) Giả sử ban đầu có một thẻ (a; b), a <b> và ta muốn lấy thẻ (1; n). Việc này có thể được thực hiện để làm gì? (lớp 8-10)
V. Gutenmacher
M517. Một n-giác có diện tích S nội tiếp trong một đường tròn bán kính R. Một điểm nằm ở mỗi bên của n-giác. Chứng minh rằng chu vi của n-giác có các đỉnh tại các điểm lệch nhau ít nhất là 2S/R. (lớp 8-9)
V. Dubrovsky
M518. Các số thuộc đoạn [a; b], trong đó 0 < a < b. Chứng minh bất đẳng thức
(9 lớp)
S. Fomin
M519. Hai đống que diêm được đưa ra. Ban đầu, có m que diêm trong một chồng, n que diêm trong chồng kia, m > n. Hai người chơi lần lượt lấy các que diêm từ chồng bài. Trong một nước đi, người chơi lấy từ một cọc bất kỳ số trận đấu nào (khác 0) là bội số của số trận đấu trong
34
một đám khác. Người chơi nào giành được ván cuối cùng ở một trong các cọc sẽ thắng.
a) Chứng minh rằng nếu thì người chơi đi nước đầu tiên có thể đảm bảo chiến thắng.
b) Với α thì câu phát biểu đúng là gì: nếu , thì người chơi đi nước đầu tiên có thể đảm bảo thắng? (9 lớp)
A. Slinko
M520. Khoảng cách là một dãy số . Mỗi người trong số họ được đưa đến hình thức
trong đó là số nguyên. Tìm giới hạn của bạn
I. Bernitsyn
F528. Hình 1 cho thấy sự phụ thuộc của dòng điện qua bóng đèn tự động vào điện áp trên nó. Bóng đèn được mắc nối tiếp với nguồn điện áp không đổi V có điện trở Ohm. Xác định công suất của bóng đèn. (8 lớp)
F529. Sử dụng một bức ảnh chụp áp phích quảng cáo (Hình 2), xác định: 1) tiêu cự của vật thể chụp ảnh; 2) vật thể nằm cách lòng bàn tay bao nhiêu khi chụp ảnh; 3) kích cỡ của con cá mà ngư dân đánh bắt được; 4) đường kính vật thể (giả sử
Hình 2.
Chú ý! Thời hạn gửi lời giải bài toán từ “Sách Vấn đề Quaita” số 6 (1978) là đến ngày 1 tháng 9.
35
độ mờ chi tiết ảnh trong ảnh không vượt quá 0,2 mm). Hãy coi ống kính máy ảnh như một ống kính mỏng. (10 lớp)
F530. Trong sơ đồ hiển thị ở Hình 3, . Xác định điện tích sẽ chạy qua pin với e. d.s. khi đóng chìa khóa , giả sử điện trở trong của pin và điện trở của cuộn dây bằng 0. Điốt được coi là lý tưởng (điện trở thuận của nó bằng 0, điện trở ngược của nó là vô cùng); Tụ điện không được tích điện trước khi đóng công tắc. (10 lớp)
F531. Mạch nước phun có thể được coi là các hồ chứa lớn dưới lòng đất chứa đầy nước ngầm và được làm nóng bởi lòng đất (Hình 4). Lối ra từ chúng đến bề mặt Trái đất là thông qua một kênh hẹp, trong thời kỳ “yên tĩnh” gần như chứa đầy nước. Giả sử rằng giai đoạn “hoạt động” là khi nước trong bể chứa ngầm sôi lên và trong quá trình phun trào, kênh chỉ chứa đầy hơi nước thoát ra ngoài, hãy ước tính lượng nước mà bể chứa mạch nước phun mất đi trong một lần phun trào. Độ sâu kênh m; nhiệt bay hơi của nước J/kg; nhiệt dung của nước J/(kg K). Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt độ được thể hiện trên Hình 5. (9 ô)
F532. Con lắc là một thanh nhẹ có chiều dài với khối lượng ở cuối. Một ống lót hình trụ nhẹ có bán kính trong được gắn vào đầu kia của thanh, gắn trên trục quay ngang (Hình 6). Hệ số ma sát giữa ống lót và trục là . Xác định góc lệch của thanh so với phương thẳng đứng ở trạng thái cân bằng. (8 lớp, 10 lớp)
36
M466. Trung bình năm 1977 có 50 đồng tiền giả. Mỗi đồng tiền giả chênh lệch với đồng thật 1 g (theo hướng này hay hướng khác). Có những chiếc cân bát có mũi tên biểu thị sự khác biệt về khối lượng giữa bát này và bát khác. Trong một lần cân, bạn cần tìm hiểu về một đồng xu đã chọn xem đó là tiền giả hay tiền chỉnh sửa. Làm thế nào để làm điều này?
M467. Điểm D và E chia các cạnh AC, AB của ABC đứng trước trong quan hệ |AD|:|DC| = |BE|:|EA| = 1:2. Các đường thẳng BD và CE cắt nhau tại điểm O. Chứng minh AOC thẳng.
Cho có 2n+1 đồng xu, trong đó có 2k đồng tiền giả (k ≤ n), mỗi đồng tiền giả chênh lệch với đồng tiền thật 1 g (theo hướng này hay hướng khác). Gọi khối lượng của một đồng xu thật là gam. Chúng ta hãy dành ra một đồng xu đã chọn và trong 2n đồng xu còn lại, đặt n đồng xu lên đĩa cân đầu tiên và n đồng xu lên đĩa cân thứ hai. Lưu ý rằng khối lượng gry trên mỗi thang đo khác với na (khối lượng của n đồng tiền thật) bởi một số nguyên có cùng số chẵn lẻ với số lượng đồng tiền giả trên thang đo này.
Nếu đồng xu để riêng đúng nhịp thì tổng số đồng giả trên các cốc là 2k (chẵn), nghĩa là số lượng đồng xu giả trên cả hai cốc có cùng số chẵn, do đó chênh lệch về khối lượng của cốc này và cốc kia sẽ là số chẵn. Nếu đồng xu được chọn là đồng giả thì số đồng xu giả nằm trên cân là số lẻ - (2k-1); thì số đọc trên cân là số lẻ.
Vì vậy, chúng ta thấy rằng đồng xu được chọn là đồng điệu hay giả tùy thuộc vào số đọc trên thang đo là chẵn hay lẻ.
I. Klumova
◆ Xét điểm F trên cạnh BC sao cho |BF|:|FC|=2:1. Hãy vẽ đoạn AF. Tam giác OPQ đều (Hình 1). Vì vậy, chỉ cần chứng minh góc AOD bằng 30 độ là đủ. Để thực hiện việc này, bạn cần đảm bảo rằng |OP|=|AP| (vì APO=120°). Nhưng |AP|=|BO|, do đó vẫn phải kiểm tra |OP|=|BO|. Chúng ta hãy tìm xem điểm O và P chia đoạn BD theo tỉ số nào. ủng hộ-
Hình 1. Hình 2.
Hãy giới thiệu các đường thẳng DE1 và DF1 lần lượt song song với CE và AF (Hình 2). Rõ ràng là |AE1|:|E1E|=1:2. Vì |AE|:|EB|=2:1 nên |E1E|:|EB|=4:3. Điều này có nghĩa là |DO|:|BO|=4:3. Tương tự, chúng ta có thể xác minh rằng |BF|:|FF1|=6:1, từ đó |BP|:|DP|=6:1. Do đó, |DP|:|OP|:|BO|=1:3:3. Do đó |BO|=|OP| và AOC là đường thẳng.
L. Limanov
◆ Chúng ta hãy giới thiệu một hệ tọa độ hình chữ nhật trong mặt phẳng, lấy điểm A trong các điểm này làm gốc. Giả sử điểm B có tọa độ (b1; b2), điểm C có tọa độ (c1; c2) và điểm D có tọa độ (d1, d2) (Hình 3).
37
MS·MD không bằng một người bạn khác. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng . Tuyên bố ngược lại có đúng không?
Đặt là một điểm tùy ý trên mặt phẳng, tọa độ của nó. Khi đó các vectơ lần lượt có tọa độ . Đẳng thức sẽ được viết dưới dạng tọa độ như sau:
hoặc
(*)
Câu “với mọi điểm thì tích vô hướng và không bằng nhau” có nghĩa là đẳng thức (*), được coi là một phương trình với hai ẩn số , không có lời giải. Điều này có thể thực hiện được khi và chỉ khi
Viết lại hai đẳng thức đầu tiên dưới dạng
và lưu ý rằng là tọa độ của vectơ , và là tọa độ của vectơ , chúng ta sẽ thấy hệ đẳng thức này tương đương với đẳng thức của vectơ và .
Điều kiện có nghĩa là , tức là các vectơ và không vuông góc với nhau.
Vì vậy, điều kiện “với mọi điểm tích vô hướng và không bằng nhau” tương đương như sau: “ và ”.
Nếu các điểm không nằm trên cùng một đường thẳng thì đẳng thức có nghĩa là tứ giác là hình bình hành và bất đẳng thức có nghĩa là hình bình hành này không phải là một đường thẳng.
Yu. ionin
**M469. a) Phương trình có nhiều nghiệm thực khác nhau. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng .
b) Phương trình có nhiều nghiệm thực. Hãy để chúng tôi chứng minh rằng .
Chúng tôi sẽ cung cấp các bằng chứng khác nhau cho điểm a) và b). Ý tưởng này dựa trên các phát biểu sau: nếu tất cả các nghiệm của một đa thức là số thực và khác nhau thì tất cả các nghiệm của đạo hàm của một đa thức cũng là số thực và khác nhau. Thật vậy, đa thức bậc là một hàm liên tục (và khả vi) trên đường thẳng. Do đó, tại một số điểm bên trong của khoảng, mà hai đầu của khoảng đó là hai nghiệm liền kề bất kỳ của đa thức ban đầu, nó nhận giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất (Hình 4, a). Tại điểm cực trị, đạo hàm của đa thức biến mất. Do đó, trong bất kỳ khoảng nào, hai nghiệm liền kề bất kỳ của đa thức đều có đạo hàm của nó (Hình 4, b). Do đó, đạo hàm của một đa thức bậc , trong đó mọi nghiệm đều thực và phân biệt, có chính xác nghiệm thực, tất cả đều phân biệt.
a) Từ khẳng định đã được chứng minh, suy ra phương trình
có ba gốc thực khác nhau: và . Đó là lý do tại sao
40
Tên của công thức cuối cùng có thể được đặt
I. Slobodetsky
F483. Gia tốc theo phương ngang phải được gây ra bởi một cái nêm có góc (Hình 5) để tải trọng nằm trên nó tăng lên, nếu hệ số ma sát giữa tải trọng và nêm là ?
Hình 5.
Rõ ràng, gia tốc của nêm hướng về bên trái (nếu không tải sẽ trượt khỏi nêm thay vì dâng lên dọc theo nó).
Hãy xem xét các lực tác dụng lên tải. Đây là lực hấp dẫn , phản lực thông thường và lực ma sát cũng như .
Hãy viết phương trình chuyển động của tải trọng dưới dạng hình chiếu trên trục và . Để tải trọng dâng lên, hình chiếu gia tốc của tải trọng lên trục phải nhỏ hơn hoặc bằng hình chiếu gia tốc tương ứng của nêm. Dựa vào định luật thứ hai của Newton, chúng ta có được
Hình chiếu gia tốc của tải trọng lên trục giống như đối với nêm (tải trọng không rời khỏi nêm):
Giải (1) và (2) cùng nhau, ta tìm được
F484. Bên trong một quả cầu điện môi có bán kính , được tích điện đều với mật độ thể tích , có một quả cầu kim loại nối đất có bán kính (Hình 6). Sự phụ thuộc của căn phòng và điện trường của hệ thống này phụ thuộc vào khoảng cách đến tâm quả cầu.
Chúng ta hãy biểu thị điện tích của quả cầu kim loại nối đất bằng (sau này chúng ta sẽ tìm giá trị của nó); rõ ràng là . Điện tích này bên ngoài quả cầu (tại ) tạo ra một trường giống như điện tích chính xác đặt ở tâm quả cầu: hình chiếu của điện tích theo hướng đã chọn từ tâm . Không có trường nào bên trong hình cầu (tại ): . Đồ thị so với đối với trường của một quả cầu tích điện được hiển thị trong Hình 7 với các đường màu xanh lam.
Điện thế của trường này bên ngoài quả cầu thay đổi theo định luật , còn bên trong quả cầu nó bằng điện thế của bề mặt quả cầu: . Hình 8 của đường màu xanh lam hiển thị biểu đồ về mối quan hệ giữa và .
Một quả bóng tích điện đều bên ngoài nó (tại ) tạo ra một trường giống như điện tích chính xác, bằng điện tích của quả bóng , chúng ta đang ở tâm của nó: . Bên trong quả bóng ở khoảng cách
41
từ tâm của nó chỉ hữu ích bởi điện tích mà quả bóng có bán kính có (không có lớp tích điện nào tạo ra một trường bên trong chính nó). Điện tích này tạo ra một trường có cường độ .
Đồ thị so với đối với trường của một quả bóng tích điện được thể hiện trên Hình 7 với một đường màu đen.
Điện thế trường của một quả bóng tích điện bên ngoài quả bóng bằng điện thế của điện tích chính xác đặt ở tâm quả bóng: .
Trên bề mặt của quả bóng , và khi nó tiến đến tâm quả bóng, điện thế tăng lên: công do điện trường thực hiện khi đi qua một điện tích đơn vị tính từ điểm đang xét bên trong quả bóng trên bề mặt của nó được cộng thêm. Công này bằng cường độ trường trung bình trong khu vực đang xét nhân với chuyển động của một đơn vị điện tích. Vì lực căng thay đổi tuyến tính bên trong quả bóng,
Khi đó điện trường bên trong quả bóng bằng
Biểu đồ tương ứng được hiển thị trong đường màu đen của Hình 8.
Để xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của trường thế của hệ vào , cần cộng các đồ thị được xây dựng riêng cho trường của hình cầu và quả bóng. Trong Hình 8, kết quả của đồ thị được thể hiện bằng đường màu đỏ.
Vẫn còn phải tìm độ lớn của điện tích trên quả cầu. Vì quả cầu bị dịch chuyển nên thế năng của nó bằng không. Điều này có nghĩa là trên bề mặt của quả cầu, ở , điện thế trường của hệ bằng 0:
Từ đây
◆
Chúng ta hãy xem xét con lắc lò xo đơn giản nhất: một tải trọng , gắn vào một lò xo có độ cứng . Khi con lắc dao động điều hòa thì định luật bảo toàn năng lượng được thỏa mãn:
trong đó là tốc độ và là độ trộn của tải. Trong quá trình dao động như vậy định luật bảo toàn hệ số cũng được thỏa mãn
42
với bình phương vận tốc và bình phương độ dịch chuyển của tải trọng. Hãy sử dụng điều này để tìm chu kỳ dao động của hệ như trên Hình 9.
Chúng ta hãy biểu thị bằng và vận tốc của các điện tích chuyển động ra xa nhau và bằng và vận tốc của các điện tích tiến gần nhau. Vì sợi dây không dãn nên đẳng thức sau đây áp dụng cho hình chiếu vận tốc lên sợi dây:
Đối với những dịch chuyển nhỏ của điện tích khỏi vị trí cân bằng, góc là , cot , do đó . Vậy động năng của hệ là
Thế năng của hệ bằng công phải tiêu tốn để tạo ra hệ, tức là để truyền các điện tích từ vô cực đến các vị trí nhất định.
Để điện tích 1 và 3 dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng một khoảng nhỏ (Hình 10). Trong trường hợp này, điện tích 2 và 4 cũng dịch chuyển một khoảng , tức là
(vì độ dài của sợi không thay đổi).
Khi chuyển điện tích đầu tiên, phương trình không hoàn hảo vì không có điện trường; Khi di chuyển điện tích thứ hai trong trường của điện tích thứ nhất, điều sau đây xảy ra:
Để đưa điện tích thứ ba vào trường được tạo bởi hai điện tích đầu tiên, bạn cần thực hiện ngược lại
và khi điện tích thứ tư được đưa vào, một cuộc cách mạng xảy ra
Do đó, thế năng của hệ bằng
(ở đây chúng tôi đã sử dụng kết nối giữa và được đưa ra theo công thức (3)).
Tổng năng lượng của hệ bao gồm động năng và thế năng và không thay đổi theo thời gian:
Di chuyển các số hạng không đổi sang vế phải của đẳng thức, ta được
Nếu chúng ta giới thiệu các ký hiệu và
43
F486. Hình 11 thể hiện sơ đồ của máy đo khối phổ. Trong conzamore A, chúng tạo thành các con trai, được gia tốc ở mức kV tác dụng và đi xuyên qua mục tiêu vào một từ trường có cảm ứng T. Sau khi quay, các con rơi xuống tấm quang hiệu và khiến nó đen lại. Các sọc con , , , sẽ nằm cách nhau bao nhiêu trên đĩa? Mục tiêu phải rộng bao nhiêu để các sọc và tách biệt?
Hình 11.
Được gia tốc bởi điện trường, chúng thu được động năng
trong đó là khối lượng của con và là điện tích của nó. Do đó, chúng đi vào buồng khối phổ kế với tốc độ
Trong căn phòng này chúng chịu tác dụng của lực Lorentz
do đó chúng chuyển động theo một đường tròn có bán kính . Theo định luật thứ hai của Newton
Ở đâu
Các ion cùng loại được thu thập trên nhựa quang ở khoảng cách so với mục tiêu. Khoảng cách giữa các con ngọt ngào có cùng điện tích nhưng khối lượng khác nhau và là
Vì vậy, đối với những giấc mơ và
trong đó K là điện tích của các con hóa trị một, kg là khối lượng proton.
Dành cho những giấc mơ và
và cho và
Rõ ràng, dấu vết của các con trai trên nhựa quang sẽ không trùng nhau nếu chiều rộng của các con trai nhỏ hơn . Đặc biệt, đối với sones và
I. Tiếng Slovodechkiy
44
S. Fomin
Vé và hộp
Trong ghi chú này, bài toán đã được giải quyết, đề xuất vào năm 1977 tại cuộc thi (nghiên cứu) loại XI Olympic Toán toàn liên bang lần thứ hai. bài toán này đã được đặt trong “Bài tập cho Kvanta” («Kvant», 1977, Số 9, M465). Chúng ta hãy nhớ lại công thức của nó.
Có một nghìn vé có số 000, 001, …, 999 và một trăm ô có số 00, 01, …, 99. Vé được cắt và đặt vào ô, nếu số ô có thể lấy được từ số của vé này bằng cách gạch bỏ một trong các số. Chứng minh rằng
a) bạn có thể đặt tất cả các vé vào 50 hộp;
b) không thể phân phối tất cả vé vào ít hơn 40 hộp;
b) không thể phân phối tất cả vé vào ít hơn 50 hộp.
Giả sử có 10^k vé có số k chữ số từ 00…0 đến 99…9. Vé được cắt giảm xuống
đặt nó vào hộp, số lượng có thể lấy được từ số phiếu này; gạch bỏ một trong các số. Chứng minh rằng
- Hàm F(k,N)
Hãy bắt đầu với một câu hỏi thoạt nhìn không liên quan đến nhiệm vụ của chúng ta.
Cho k và N là hai số tự nhiên. Hãy xem xét tất cả các tập hợp k số nguyên không âm có thể có, tổng của chúng bằng N. Đối với mỗi tập hợp như vậy, chúng ta tìm tổng bình phương của các số có trong nó (Hình 1). Chúng tôi biểu thị số tiền nhỏ nhất trong số này bằng F(k, N). Đặt nó tương ứng với tập A = {a₁, a₂, …, aₖ}.
Bổ đề. Mỗi chữ số trong tập hợp A khác nhau không quá 1.
Bằng chứng. Hãy giả sử điều ngược lại. Giả sử a₂ > a₁ + 1. Xét tập A’ = {a₁ + 1, a₂ - 1, a₃, …, aₖ}.
Từ
tổng bình phương của các số trong tập A’ nhỏ hơn tổng bình phương của A. Điều ngược lại thu được chứng tỏ bổ đề.
Bây giờ đã rõ cách tính F(k,N). Bạn cần chia N cho k có số dư và chọn k số sao cho mỗi số bằng thương hoặc lớn hơn thương số 1 và tổng các số này bằng N.
Hình 2 thể hiện bảng giá trị hàm F(k,N) cho k và N nhỏ.
Giải thích “hình học” của F (k, N) là gì? Để đơn giản, cho k = 3. Khi đó bài toán tìm F(k, N) có thể được hiểu như sau: tìm trong tam giác ABC xác định trong không gian các phương trình x₁ + x₂ + x₃ = N và các bất đẳng thức x₁ ≥ 0,
45
Hình 2.
(Hình 3), lũy thừa với tọa độ nguyên, khoảng cách ít nhất so với gốc tọa độ (tổng các bình phương mà chúng ta quan tâm không gì khác hơn bình phương khoảng cách từ điểm đến ). Đương nhiên, chúng ta cần đưa điểm này về đáy của phân phối lại hạ từ xuống mặt phẳng của tam giác , tức là đến điểm .
Đối với có thể mở rộng tương tự bằng cách sử dụng khái niệm không gian chiều.
Hãy xem xét cách giải thích khác của . Đặt để đơn giản. Khi đó, các tập hợp đang xem xét có dạng và chúng ta phải đối mặt với bài toán việc tìm giá trị nhỏ nhất của hàm được xác định trên tập hợp các số nguyên từ intervala . Hàm này là một hàm tam thức bậc hai; mức tối thiểu đạt được tại điểm . Do đó, bằng hoặc tùy thuộc vào tính chẵn lẻ của (Hình 4).
Đối với người ta cần xem xét hàm tương ứng của các biến và tìm mức tối thiểu của nó.
- Lời giải bài toán a) và b)
Hãy sắp xếp tất cả các hộp theo dạng hình vuông , như trong Hình 5, . Trong Hình 5, hình vuông này được vẽ theo hình thức quen thuộc với chúng ta; Giả sử rằng mỗi ô của nó là một hộp có số tương ứng. Hãy đánh số các hàng và cột của hình vuông này bằng các số từ 1 đến 9. Vì tất cả các số ở điều kiện bài toán đều bằng nhau nên các hàng và cột của hình vuông có thể được sắp xếp lại.
Chúng ta cần chọn một số ô nhất định và bỏ tất cả vé vào các ô này. Hãy đồng ý tô các ô tương ứng với các ô đã chọn là . Đặt số lượng ô tối thiểu
46
HIỆN TẠI, cụ thể là , được tô bóng ở dòng 0; chúng ta có thể coi đây là những ô đầu tiên của dòng. Bây giờ chúng ta hãy tạo khoảng cách cho hình vuông thu được từ bằng cách gạch bỏ các hàng đầu tiên và các cột đầu tiên (Hình 6). Hãy chứng minh rằng tất cả các ô phải được tô bóng. Để làm điều này, hãy lấy các hộp được đánh số , trong đó , . Nó phải bao gồm vé : không thể đặt nó trong các hộp và , vì các ô tương ứng không được điền vào. Điều này có nghĩa là ô có số phải được tô bóng cho tất cả , .
Sau chủ đề, có bao nhiêu ô được tô màu trong hình vuông của chúng ta. Trong mỗi dòng của hình chữ nhật (xem Hình 6), ít nhất ô được tô bóng. Trong tất cả các ô đều được tô bóng. Do đó, ít nhất ô được tô màu trong . Tổng nhỏ nhất trong số này là 50. Vì vậy, trong mọi trường hợp, ít nhất 50 ô được tô màu . Mặt khác, năm mươi ô có ghi các số trong Hình 7 là đủ: bằng cách gạch bỏ một số trong số mỗi vé sao cho còn lại hai số chẵn lẻ giống nhau, chúng ta sẽ đặt vé này vào ô tương ứng. Hai tin nhắn này hoàn thành lời giải điểm a) và b) bài toán.
- Lời giải bài toán d)
Bây giờ hãy đặt vé là chữ số. Chúng ta sẽ giả định rằng chúng ta không có 10 chữ số mà là , trong đó là một số tự nhiên tùy ý (như thể
chúng tôi đã áp dụng hệ thống số -ary).
Đường vuông bây giờ đánh số các số từ 0 đến ; do đó, trong tổng cộng tế bào.
Như trước đây, chúng ta sẽ giả sử rằng ở hàng 0 có các ô được điền và ở bất kỳ hàng nào khác không có ít hơn . Chúng ta hãy xây dựng hình vuông theo cách tương tự. Hãy thực hiện với giống như cách chúng ta đã làm với - chúng ta chọn hàng trong đó có số ô được tô bóng ít nhất (đặt đây là hàng đầu tiên, tức là hàng có số trong ô vuông ban đầu), biểu thị số ô được tô bóng trong đó bằng và loại bỏ những ô đầu tiên từ hàng và cột, chúng ta có được một hình vuông . Chúng ta sẽ xây dựng với nó theo cách tương tự, v.v., cho đến hình vuông (Hình 8). Primogolniki tương tự như sẽ được ký hiệu là
Hình 7.
47
Hình 8.
Trong mỗi hình chữ nhật có chính xác dòng, mỗi dòng có ít nhất ô được tô bóng, vì vậy trong trong mọi trường hợp, ô được tô bóng. Hãy để chúng tôi giới thiệu ký hiệu: (xem Hình 8). Hãy xem xét một vé có số , trong đó và là hai “chữ số” không nhỏ hơn (nghĩa là ô có số được “nằm” ở ). Dễ dàng nhận thấy tấm vé này chỉ được đặt vào ô đánh số . Vì và được chọn tùy ý trong , nên chúng tôi nhận được rằng tất cả các ô hình vuông đều được tô bóng (có trong số đó). Vì vậy, chúng tôi có ít nhất ô được tô bóng. Bây giờ chúng ta hãy lưu ý rằng , và do đó không có ít ô được tô bóng hơn .
Vẫn còn phải chứng minh rằng bạn có thể vượt qua được với chính xác hộp. Đặt tổng tương ứng với tập hợp . Hãy chia các số của chúng ta thành các nhóm : trong nhóm đầu tiên có “chữ số”, trong nhóm thứ hai có “chữ số”, v.v.
Hãy xem xét tất cả các ô có số, cả hai “chữ số” đều thuộc cùng một nhóm. Chỉ có và mỗi vé có thể được đặt vào một trong các hộp này, vì trong số “chữ số” của vé có hai “chữ số” từ cùng một nhóm.
Đối với , các giá trị tương ứng của được cho trong bảng ở Hình 2.
Bài toán độc giả của chúng tôi
- Chứng minh rằng
a) ;
b) .
G. Piskarev
(Vùng Yaroslavl)
-
Giả sử tam giác có cạnh dài nhất hoặc ngắn nhất. Chứng minh rằng tồn tại số thực sao cho .
O. Lemeshev
(Omsk) -
Có số tự nhiên nào có bình phương bằng tổng bình phương của 1000 số tự nhiên liên tiếp không?
-
Chứng minh rằng phương trình
a) ;
b) không có số nguyên lời giải.
I. Cherepinsky
(Cherkassy)
-
Cho một đoạn và một điểm thuộc đoạn này và . Dựng tam giác sao cho đoạn là chiều cao, điểm là trực kế và bán kính của đường tròn ngoại tiếp tam giác bằng .
-
Cho một tam giác , là đường trung tuyến của nó, , , , . Tìm tỉ số diện tích của các hình tam giác và .
A. Pulyaev
(Donetsk)
«Kvant» cho học sinh nhỏ
Bài thơ đố vui này được A. Starikov từ Krivoy Rog gửi cho chúng tôi. Hãy đọc nó và cố gắng hiểu tại sao cô gái lại trở nên khác thường đến vậy.
A. Starikov
Cô gái phi thường
Bà đã một ngàn một trăm tuổi
Cô ấy học lớp một,
Cô ấy mang theo một trăm cuốn sách trong cặp của mình -
Tất cả đều là sự thật, không hề nhảm nhí.
Khi, uống mười feet,
Cô ấy đi dọc con đường
Chú chó con luôn chạy theo cô
Có một cái đuôi nhưng lại có một trăm chân.
Cô bắt được mọi âm thanh
Với mười tai của bạn,
Và mười bàn tay rám nắng
Họ cầm chiếc cặp và dây xích.
Và mười đôi mắt xanh đậm
Chúng ta nhìn thế giới bằng con mắt mù…
Nhưng mọi thứ sẽ trở nên hoàn toàn bình thường,
Khi bạn lắng nghe câu chuyện của chúng tôi.
50
Stomachion có thể được coi là tộc trưởng của một dòng trò chơi giải đố rộng lớn liên quan đến việc tạo ra nhiều hình dạng khác nhau từ các bộ phận của hình gốc được cắt đặc biệt: tuổi của nó vượt quá hai thiên niên kỷ. Đứng trước thử thách của thời gian, cổ xưa nhưng không hề suy tàn, chiếc dạ dày chắc chắn là một trong những câu đố kinh điển.
51
Bắt đầu
Hình 1 thể hiện cách cắt “khoảng trống” phổ biến nhất để chơi khí khổng - một hình chữ nhật ABCD có cạnh tương ứng 1:2. Thay vì hình chữ nhật như vậy, đôi khi họ lấy hình vuông hoặc thậm chí là hình bình hành tùy ý. Cách chia hình ban đầu vẫn giữ nguyên trong mọi trường hợp.
Cho ABCD là hình bình hành tùy ý, F và E là trung điểm của AD và BC. Vẽ đoạn thẳng EF, chia hình bình hành ban đầu thành các hình bình hành ABEF và FECD. Hãy vẽ các đường chéo AC, BF và FC. Gọi L và R là giao điểm của đường chéo AC với đường chéo BF và đoạn EF. Qua trung điểm G của đoạn BE kẻ đường thẳng song song với cạnh AB của hình bình hành ban đầu cắt đường chéo BF tại điểm H và đoạn GK của đường thẳng GA (K là giao điểm của đường thẳng GA và đường chéo BF). Cuối cùng, bằng cách nối đỉnh B với trung điểm M của đoạn AL bằng một đoạn thẳng, ta sẽ chia hình bình hành ABEF thành 7 phần.
Gọi N và O là trung điểm của các đoạn CD và FC. Hãy vẽ các đoạn ON và OE. Gọi Q là giao điểm của đoạn OE với đường chéo AC, P là giao điểm của đường thẳng BO với cạnh CD của hình bình hành ban đầu. Hãy vẽ đoạn OP. Hình bình hành FECD cũng được chia thành bảy phần.
Như vậy hình bình hành ban đầu ABCD được chia thành 14 phần.
Khi sáng tác các hình mới, các phần của hình ban đầu có thể được hiểu với mặt “mặt” hướng xuống dưới. Bạn chỉ cần đảm bảo rằng bố cục của hình chứa một bộ hoàn chỉnh các bộ phận của khí khổng - tất cả 14 bộ phận của nó. Để tuân thủ quy tắc không thể thiếu này, các số liệu trong Hình 2-4 đã được tổng hợp. Sau khi nắm được bí mật của “bộ não nha khoa” (đã tìm ra cách sắp xếp các hình này), bạn sẽ học cách sáng tác các tác phẩm của riêng mình.
Một chút lịch sử
Trong số các câu đố hình học, khí khổng nổi bật không chỉ vì độ tuổi đáng kính của nó mà còn vì phát minh của nó.
Trò chơi “stomaton” đã được biết đến từ trước thời đại của chúng ta. Chúng ta cũng thấy đề cập đến nó trong các tác phẩm của một số tác giả Nguyên thủy thế kỷ thứ 4-6. Archimedes được coi là người tạo ra khí khổng, nhưng trong một thời gian dài không tìm thấy bằng chứng tài liệu nào.
Năm 1899, nhà sử học người Thụy Sĩ Heinrich Süther đã phát hiện ra trong kho lưu trữ sách của Berlin và Cambridge một bản tóm tắt với các đoạn của bài tiểu luận có nội dung “Sách của Archimedes về việc phân chia hình khí khổng thành 14 phần có quan hệ hợp lý với nó”. Bạn-
53
Hình 5.
Hầu hết các bộ phận trên một đường thẳng hoặc độ lệch so với đường thẳng đều nhỏ đến mức mắt thường không nhận thấy được. Những câu hỏi này đòi hỏi bằng chứng cẩn thận, và nếu độ lệch so với đường thẳng là nhỏ và do đó mắt thường không nhận thấy được thì loại kết nối không hoàn chỉnh này sẽ được coi là có thể chấp nhận được.
Vì một bộ phận này có thể thay thế bằng bộ phận khác, bằng nó và có các góc bằng nhau nên có thể tạo ra nhiều hình khác nhau… Hoặc hai hình ghép lại thì bằng nhau và cùng dạng với một hình, hoặc hai hình ghép lại thì bằng nhau và giống nhau nên khi sắp xếp lại các bộ phận có thể tạo thành nhiều hình.
Akhimedovs bài toán
Phân vùng của “hình stomaxiona” do Achimedes đề xuất (Hình 1) có tính chất sau: diện tích của tất cả 14 phần đều có mối quan hệ hợp lý với diện tích của hình ban đầu.
Bài toán 1. Chứng minh rằng diện tích của các phần riêng lẻ của hình bình hành ban đầu, được biểu thị bằng bốn mươi tám diện tích của nó, có các giá trị như trong Hình 1 bằng số màu đỏ.
bài toán sau đây được lấy từ cuốn sách “Các câu đố hình học và phép suy luận” của Emile Fourret (Odessa, nhà xuất bản Toán học, 1912):
Bài toán 2. Nhóm các phần tử của lỗ khí sao cho diện tích của các phần mới thu được được biểu thị (bằng 48 phần tám diện tích của hình bình hành ban đầu):
a) ba số nguyên bằng nhau,
b) ba số nguyên liên tiếp,
b) các số nguyên từ 1 đến 8 và số 12.
Lưu ý rằng cả ba điểm bài toán đều có thể được giải mà không làm phân tán hình bình hành ban đầu mà bằng cách vẽ các đường phân chia giữa các phần tử.
54
Sách mới
Trong số này, chúng tôi xuất bản các đoạn văn ngắn bằng tiếng Anh về sách toán học và vật lý mà độc giả của chúng tôi có thể tiếp cận và thú vị vào cuối tuần năm 1978.
Toán học
Nhà xuất bản “Khoa học”
- Markushevich A.I. Những dòng máu tuyệt vời Tái bản lần thứ 3, mở rộng. Tập 2 l., phát hành 100.000 bản, giá 7 kopecks.
Tập sách này là bản tái bản của một trong những ấn bản đầu tiên của bộ Bài giảng phổ biến về Toán học. Nó dựa trên một bài giảng của tác giả dành cho học sinh Moscow thuộc các tầng lớp nông thôn và quân đội. Trong tài liệu quảng cáo của mình, tác giả sử dụng định nghĩa sau: đường cong là dấu vết của một bồn rửa đang chuyển động. Họ xem xét các đường thẳng và đường tròn - hai đường đơn giản nhất và đồng thời được thay thế nhiều nhất về các tính chất của chúng trong cuốn sách. Sau đó, tác giả chuyển sang câu chuyện về ellis, cyperbola, paabola; Hóa ra là cả ba đường cong này có thể thu được bằng cách cắt hình nón thành một mặt phẳng: hình elip, hyperbola và paabola là những phần hữu hạn. Cuối cùng, nó nói về Lemniscus và Cyclola, được thay thế bằng các đặc tính của Cyclonde, do đó nó xứng đáng với cái tên “brachistochrone”. Hiện tại, ấn bản đã bổ sung thêm thông tin về đường dây xích dọc theo mục tiêu, lơ lửng ở hai đầu và về đường xoắn ốc Archimedes (nó được mô tả bằng một con bọ bò dọc theo một thước quay đều). Hầu hết thông tin về các đường cong được trình bày mà không có bằng chứng.
Tài liệu này giả định việc chuẩn bị cho lớp 7-8 của trường trung học.
- Bogolyuyu obov A. N. Gaspard Monge (1746-1818). Tập 12 l., phát hành 15.000 bản, giá 80 kopecks.
Cuốn sách này (nằm trong bộ “Tiểu sử khoa học”) kể về cuộc đời và công việc của một nhà khoa học nổi tiếng người Pháp, người đã có đóng góp quan trọng trong việc tạo ra hình học mô tả, phân tích và vi phân. Gaspard Monge nổi bật trong các hoạt động của mình và tham gia tích cực vào việc tổ chức khoa học và giáo dục đại học ở Pháp.
Nhà xuất bản “Prosveshcheniye”
- S. Ira Zh inov S. Kh., Matveevskaya G. P. Abu Raikhan Beruni và các công trình toán học của ông. Tập 5 l., phát hành 100.000 bản, giá 20 kopecks.
Cuốn sách kể về cuộc đời và công việc toán học của Abu Raikhan Beruni, một nhà khoa học và nhà bách khoa toàn thư vĩ đại của Trung Á, người vừa được UNESCO tổ chức kỷ niệm một nghìn năm ngày sinh của ông ở tất cả các nước trên thế giới. Beruni xác định bán kính của địa cầu. Năm thế kỷ trước Copernicus, ông đã bày tỏ ý tưởng về khả năng Trái đất quay quanh Mặt trời. Beruni có nhiều mối quan tâm đặc biệt - toán học, thiên văn học, khoáng vật học, địa lý, trắc địa, lịch sử, ngôn ngữ học và những lĩnh vực khác; Các nhà sử học khoa học gọi nửa đầu thế kỷ 11 là kỷ nguyên Beruni.
Nhà xuất bản “Mir”
- Bizam D., Herceg J. Lezika nhiều màu. Tập 21 l., phát hành 50.000 bản, giá 2 rúp.
Một cuốn sách mới của các nhà toán học Hungary D. Bism và J. Herceg (cuốn sách đầu tiên của họ, “Trò chơi và logic”, được dịch sang tiếng Nga, được nhà xuất bản Mir xuất bản năm 1975) giới thiệu với người đọc hơn 150 vấn đề logic. Sống động và hấp dẫn, những bài toán này truyền đạt thông tin quan trọng cần thiết cho máy chủ lời giải bài toán một cách vui tươi. Đọc sách không đòi hỏi kiến thức đặc biệt; tất cả những gì bạn cần là khả năng (hoặc sự sẵn lòng học hỏi) để suy nghĩ logic.
Với thiết kế và hình ảnh minh họa nguyên bản, “Logic nhiều màu” có thể tiếp cận được với nhiều độc giả nhất.
- Strashevich St., Brovkin E. Mô tả toán học Ba Lan. Tập 16 l., phát hành 50.000 bản, giá 1 chà. 30k.
Cuốn sách này là bản dịch của tuyển tập kỷ niệm bài toán được chọn lọc, phát hành nhân kỷ niệm 25 năm mô tả toán học phổ biến (1950-1975). Bộ sưu tập được bổ sung bởi bài toán, được cung cấp trên olimpad loại thứ ba năm 1976-1977.
Cuốn sách tiếp nối bộ truyện “Nhiệm vụ và Thế vận hội”, do “Mir” xuất bản từ năm 1975. Nó sẽ hữu ích cho học sinh trung học, ứng viên, học sinh, giáo viên toán phổ thông và đại học, người đứng đầu các nhóm toán học, cũng như bất kỳ ai yêu thích nhiệm vụ này.
Vật lý
Nhà xuất bản “Khoa học”
- Nhà khoa học có học thức. Tuyển tập các bản dịch từ tiếng Anh. Tập 10 l., phát hành 30.000 bản, giá 40 kopecks.
Bộ sưu tập đề cập đến lịch sử của Phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge và một số vấn đề về giáo dục đại học ở Anh. Phần chính của bộ sưu tập là một bài tập về vật lý đại cương, được cung cấp cho sinh viên
55
đạt kết quả cao trong các kỳ thi tại phòng thí nghiệm Cavendish và bài toán các trường kỹ thuật tiếng Anh. Có khoảng 400 bài toán trong bộ sưu tập.
Cuốn sách sẽ phục vụ như một hướng dẫn tuyệt vời cho giáo viên vật lý và học sinh trung học.
- Butkikov E.I., Bykov A.A., Kondratyev A.S. Vật lý dành cho sinh viên sau đại học. Tập 30 l., phát hành 500.000 bản, giá 1 chà.
Cuốn sách là tài liệu giáo khoa dành cho các ứng viên vào đại học. Cùng với việc trình bày tài liệu chương trình, người ta chú ý nhiều đến việc phân tích lời giải vật lý bài toán. Bộ máy toán học được sử dụng hoàn toàn phù hợp với chương trình giảng dạy của trường.
Cuốn sách dành cho học sinh trung học.
- Mayer V.V. Xem kinh nghiệm với siêu âm. (Thư viện trường vật lý và toán học.) Tập 6 l., phát hành 200.000 bản, giá 22 kopecks.
Cuốn sách thảo luận về các phương pháp tạo ra siêu âm với tần số 20-150 kHz bằng máy phát tự chế. Nó mô tả các thí nghiệm minh họa các tính chất vật lý cơ bản và ứng dụng thực tế của sóng siêu âm. Các thiết bị và thí nghiệm được đề xuất có đặc điểm là tính đơn giản tối đa, khả năng tiếp cận và có thể dễ dàng sao chép tại nhà. Mục đích của cuốn sách là dạy cho người đọc cách suy nghĩ, sắp xếp và phân tích các thí nghiệm trong vật lý, nhằm thúc đẩy sự phát triển khả năng sáng tạo của học sinh trong lĩnh vực thí nghiệm vật lý.
Cuốn sách dành cho học sinh trung học. Nó có thể được sử dụng trong công việc của giới vật chất và kỹ thuật.
- Kitaygorodsky A.I. Vật lý cho mọi người. Điện tử. Tập 10 l., phát hành 200.000 bản, giá 38 kopecks.
Cuốn sách này là sự tiếp nối tự nhiên của cuốn sách “Vật lý cho mọi người” của L. D. Landu và A. I. Kitaigorodsky (xem «Kvant», 1978, số 6, trang 83).
Cuốn sách trình bày những kiến thức cơ bản liên quan đến dòng điện và trường điện từ. Người ta chú ý nhiều đến cơ chế truyền dòng điện qua chất lỏng, kim loại và chất bán dẫn cũng như những ý tưởng hiện đại về chất điện môi và nam châm.
Cuốn sách dành cho nhiều đối tượng độc giả.
- Dageev M. M. Nhật thực và nguyệt thực. Tập 10 l., phát hành 50.000 bản, giá 38 kopecks.
Cuốn sách, ở dạng học sinh dễ tiếp cận, nói về chuyển động của Trái đất và Mặt trăng, các điều kiện nhìn thấy của Mặt trăng và lý do thay đổi các pha của nó, nguyên nhân gây ra nhật thực và nguyệt thực. Khuyến nghị cho các quan sát thiên văn đơn giản được đưa ra.
Cuốn sách dành cho học sinh lớp 10 và giáo viên vật lý và thiên văn học.
- Mak s và mach V. A., Komarov V. I. Trong mê cung của các vì sao (định hướng theo bầu trời). Tập 10 l., phát hành 100.000 bản, giá 38 kopecks.
Cuốn sách dưới hình thức phổ thông giới thiệu đến người đọc bức tranh bầu trời đầy sao và phương pháp định hướng của các thiên thể. Nó được viết dựa trên kinh nghiệm nghiên cứu bầu trời đầy sao được tích lũy tại Cung thiên văn Moscow trong quá trình đào tạo với các phi công hàng không và nhà du hành vũ trụ. Nó mô tả bầu trời đầy sao chỉ ở bán cầu bắc mà còn cả bán cầu nam của Trái đất. Phần cuối cùng của cuốn sách được dành cho các vấn đề về định hướng thiên văn trong chuyến bay vào vũ trụ, trên Mặt trăng và trên các hành tinh lân cận của Hệ Mặt trời.
Cuốn sách dành cho nhiều độc giả về mối liên hệ sâu sắc tồn tại giữa lý thuyết hiện đại về lực hấp dẫn và lý thuyết về các hạt cơ bản.
Học sinh trung học sẽ đọc cuốn sách này một cách rất hứng thú.
I. Klumova, M. Smolyansky
56
Olympic Vật lý học sinh quốc tế X
Tháng 7 năm ngoái, kỳ thi Olympic Vật lý quốc tế lần X diễn ra tại thành phố Hradec Kralove, Tiệp Khắc. Học sinh từ 12 quốc gia châu Âu đã tham gia vào cuộc thi này: Bulgaria, Hungary, Đông Đức, Ba Lan, Romania, Liên Xô, Phần Lan, Pháp, Đức, Tiệp Khắc, Thụy Điển và Nam Tư. Đội của mỗi quốc gia bao gồm năm người tham gia.
Đội Liên Xô bao gồm những người chiến thắng trong Olympic học sinh toàn liên bang lần thứ XI
Andrey Ganopolsky - tốt nghiệp trường cấp 2 số 88 ở Minsk,
Vladimir Reshetov tốt nghiệp trường nội trú số 18 tại Đại học quốc gia Moscow,
Konstantin Tremyachenko - tốt nghiệp trường trung học số 145 ở Kiev,
Ruslan Sharipov tốt nghiệp trường cấp 2 số 18 ở Karakul, vùng Bukhara. UzSSR.
Vitaly Shukin tốt nghiệp Trường Vật lý và Toán học số 45 tại Đại học bang Leningrad.
Trưởng nhóm là trưởng phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu Nội dung và Phương pháp Giảng dạy của Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô O. F. Kabarin và thanh tra Bộ Giáo dục Liên Xô M. V. Grabilenkov.
Trước Thế vận hội, các thành viên của đội tuyển Liên Xô đã tham gia trại huấn luyện kéo dài ba tuần, được tổ chức tại trường thực nghiệm số 82 thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô tại làng Chernogolovka, vùng Moscow. Trong trại huấn luyện, các em đã được giảng bài, chủ yếu về những vấn đề có trong chương trình Olympic Quốc tế nhưng không được học ở trường Liên Xô. Họ cũng đã giải được bài toán và làm bài tập trong phòng thí nghiệm.
Olympic Quốc tế X được tổ chức bởi Bộ Trường học Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Séc cùng với Bộ Trường học Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Slovakia, Đoàn Thanh niên Xã hội chủ nghĩa và Hiệp hội các nhà toán học và vật lý con người. Việc điều hành thực tế Olympic do Ban tổ chức và Ủy ban quốc tế (trong đó có các trưởng đoàn) chỉ đạo. Chủ tịch Ban tổ chức và Ủy ban quốc tế là Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Tiệp Khắc M. Matyash.
Ngày 8/7, khai mạc Olympic diễn ra; vào ngày 9 và 11 tháng 7, những người tham gia Olympic đã quyết định bài toán vòng lý thuyết và thử nghiệm. Ở loại lý thuyết, người ta đề xuất giải ba bài toán (chúng được đưa ra trong năm giờ) và ở loại thử nghiệm - một bài toán (trong bốn giờ). Những bài toán này.
Chuyến tham quan lý thuyết
- Tỷ lệ thể tích xi lanh tối đa và tối thiểu của động cơ bốn thì là 9,5. Hình 1 thể hiện sơ đồ pV hoạt động của động cơ này. Không khí bên ngoài đi vào động cơ ở nhiệt độ t = 27°C và áp suất p₀ = 0,1 MPa. Khi hỗn hợp nhiên liệu bốc cháy, áp suất trong xi lanh tăng gấp đôi.
a) Những quá trình nào xảy ra với khí ở các phần 0-1, 2-3, 4-1 và 1-0? Các quy trình 1-2 và 3-4 là quy trình adinabat (chỉ số adinabat γ=1,4).
b) Xác định áp suất p và nhiệt độ T của khí tại các điểm 1, 2, 3 và 4.
b) Tìm hiệu suất. động cơ.
d) Thảo luận về kết quả đạt được. - Một khung dây nguyên thủy có kích thước các cạnh a = 0,020 m và b = 0,030 m được ngâm trong nước xà phòng, do đó tạo thành màng xà phòng trên đó. Khi quan sát dưới ánh sáng phản xạ, góc tới của nó là α = 30°, tác phẩm điêu khắc có màu xanh lá cây (λ = 5·10⁻⁷ m).
57
a) Có thể xác định khối lượng của màng này bằng cân có độ chính xác đến 0,1 mg không? Mật độ của dung dịch xà phòng là , chiết suất của màng là .
- Màng mỏng nhất thỏa mãn yêu cầu sẽ có màu gì nếu ánh sáng phản xạ vuông góc với màng?
- Các electron được gia tốc trong súng điện tử bằng một trường tĩnh điện, đi qua một khe có hướng . Sau khi bay ra khỏi súng tại điểm , các electron sau đó sẽ chuyển động dọc theo đường thẳng (Hình 2). Tại điểm cách điểm cm có một mục tiêu và đường thẳng tạo thành một góc với đường thẳng .
a) Dấu hiệu của một từ trường đều vuông góc với mặt phẳng mẫu để các electron phát ra từ súng bắn trúng mục tiêu là gì?
- Dấu hiệu của từ trường đều song song với đường thẳng để các electron chạm vào mục tiêu là bao nhiêu?
Giả sử rằng và không vượt quá 0,030 T.
Chuyến tham quan thử nghiệm
Sử dụng máy tạo dao động điều hòa RC và hai dụng cụ xoay chiều, hé lộ bí ẩn về “hộp đen” với ba ổ cắm tiếp điểm , và (Hình 3). Được biết bên trong có hai tụ điện và một điện trở, được nối với nhau bằng một ngôi sao (Hình 4).
-
Lắp ráp mạch điện như trong Hình 5*) và thực hiện những thay đổi cần thiết**). Dựa trên dòng điện và điện áp thay đổi, tính toán các trở kháng , và trong dải tần từ 0,1 đến 10 kHz.
-
Trên giấy logarit, vẽ đồ thị của trở kháng theo tần số.
-
Chứng minh về mặt lý thuyết rằng độ lớn của trở kháng ở các tần số nhất định có thể được sử dụng để xác định , và .
-
Dựa trên kết quả thu được, hãy xác định ổ cắm nào đi vào điện trở và ổ cắm nào đi vào tụ điện.
-
Tính điện trở và kết hợp và . Để thực hiện việc này, hãy sử dụng các giá trị trở kháng tìm được ở tần số 1 và 10 kHz.
-
Hãy xem xét ảnh hưởng của việc bỏ qua dòng điện chạy qua vôn kế đến độ chính xác của sự thay đổi.
*) Công suất tụ điện được sử dụng trong mạch điện do điện áp tại ổ cắm máy phát điện có thành phần không đổi.
**) Tiếp theo là phần mô tả về thiết bị thay đồ.
58
Như thường lệ tại các kỳ thi Olympic quốc tế, lời giải lý thuyết bài toán đúng có giá trị 10 điểm và câu thực nghiệm - 20 điểm. Kết quả của mỗi người tham gia được xác định bằng cách tổng hợp số điểm họ ghi được.
Chúng tôi sẽ không trình bày ở đây lời giải lý thuyết bài toán, vì hai trong số chúng - thứ hai và thứ ba - được đặt trong Bài toán «Kvant» (F488 và F489)*). Chúng tôi chỉ lưu ý rằng những người tham gia Olympic đã hoàn thành khá thành công nhiệm vụ thứ ba và đầu tiên. Điểm trung bình cho lời giải của phần thứ ba bài toán là 8,1 và cho lời giải của phần đầu tiên - 6. Phần thứ hai bài toán hóa ra là khó nhất: hơn một nửa số người tham gia nhận được ít hơn 3 điểm cho lời giải của nó (điểm trung bình chỉ là 3,8 điểm). Tại lời giải bài toán này, nhiều người đã không thể xác định chính xác độ lệch đường đi của các tia giao thoa. Những người thực hiện tốt nhất nhiệm vụ này là học sinh Tiệp Khắc (41 điểm trên 50) và Liên Xô (32 trên 50).
Những người tham gia Olympic đã đối phó rất tốt với nhiệm vụ thử nghiệm: một phần ba số người tham gia đạt được 19-20 điểm cho lời giải bài toán (trong khi năm ngoái chỉ có 8% số người tham gia hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ thử nghiệm).
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn lời giải thử nghiệm bài toán. Có thể thấy từ tình trạng của cô ấy, nội dung của “hộp đen” không hề bí mật. Yêu cầu duy nhất là xác định đầu cuối nào của hộp được kết nối với phần tử mạch nào và thông số của các phần tử này là gì. Đối với lời giải bài toán, một sơ đồ sửa đổi đã được đề xuất và trình tự thay đổi cũng như xử lý dữ liệu thu được đã được chỉ định. Khó khăn chính là sự hiểu biết lý thuyết về đồ thị thu được về sự phụ thuộc của trở kháng vào tần số.
Hình 6 hiển thị biểu đồ trở kháng và so với tần số v. Các biểu đồ được vẽ theo thang logarit. Các dấu chấm biểu thị kết quả cụ thể của những thay đổi. Làm thế nào để giải quyết các điểm còn lại bài toán bằng cách sử dụng các đường cong này?
Hãy xem xét một mạch điện nằm trong hộp đen (xem Hình 4). Nếu nó được nối với mạch bởi điểm 2 và 3 thì
59
Đội tuyển Liên Xô tại Olympic thể chất quốc tế lần thứ X dành cho học sinh. Từ trái sang phải: R. Sharipov, O. F. Kabardin và M. V. Grabilenkov (trưởng nhóm), K. Tretyachenko, V. Shukin, A. Gonopolsky và V. Reshetov.
Từ đây
Điều này có nghĩa là phụ thuộc tuyến tính vào logarit của tần số . Sự phụ thuộc của vào tương ứng với đường màu đỏ trong Hình 6.
Đối với trở kháng và , chúng ta có:
Ở tần số thấp, khi và ,
Ở đâu
Do đó, ở tần số thấp, logarit của trở kháng và cũng phụ thuộc tuyến tính vào logarit của tần số. Các biểu đồ phù hợp phải song song với biểu đồ của so với .
Ở tần số cao, khi
hoặc
Do đó, ở tần số cao, đồ thị của và so với phải có một tiệm cận chung .
Sự phụ thuộc của vào tương ứng với đồ thị đen và xanh trong Hình 6. Từ đó, chúng ta có thể kết luận rằng điểm của mạch được kết nối với chân của hộp, còn các điểm và được kết nối với các chân và .
Các giá trị của điện dung của tụ điện và điện trở của điện trở có thể được tìm thấy theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ: chỉ cần xác định và với tần số đã biết là đủ. Sau đó từ hệ thống điều khiển
không khó để tìm thấy và . Khi đó từ biểu thức
có thể được tìm thấy .
Thật thuận tiện khi sử dụng phương pháp đồ họa để xác định các tham số của mạch.
Như chúng tôi đã nói, ở tần số thấp, đồ thị sự phụ thuộc của vào và trên song song với đồ thị sự phụ thuộc của vào .
60
Pozny, nếu các tiệm cận của hai đồ thị đầu tiên được vẽ song song với đồ thị thứ ba (các đường chấm màu đen và xanh lam), chúng sẽ cắt trục tại các điểm và , trong đó các đẳng thức gần đúng là hợp lệ
Và
trong đó kOhm (xem Hình 6). Từ đây chúng ta tìm thấy và .
Để xác định cần tiến hành tiệm cận tổng quát của đồ thị sự phụ thuộc của vào và vào cho . Đường tiệm cận này sẽ cắt trục tại .
Có cần thiết phải tính đến hiện tại không; dòng điện qua vôn kế (xem hình 5)? Nếu nó không được tính đến, các giá trị trở kháng thu được sẽ bị đánh giá thấp hơn một chút so với giá trị thực. Tuy nhiên, điều này chỉ có tác dụng ở các giá trị tần số như vậy mà tại đó dòng điện mà “hộp đen” tiêu thụ có thể so sánh với dòng điện tìm kiếm qua vôn kế. Dòng điện tiêu thụ bởi vôn kế ở độ lệch lớn của kim dụng cụ đã được biết từ điều kiện này, do đó không khó để đánh giá ảnh hưởng của dòng điện này đến độ chính xác của phép đo. Hóa ra sự hiện diện của dòng điện qua vôn kế chỉ có ý nghĩa khi đánh giá tần số thấp ( Hz).
Ngày 13/7, toàn bộ người tham gia và ban tổ chức Olympic đã di chuyển về thủ đô Tiệp Khắc - Praha. Vào ngày 15 tháng 7, tại tòa nhà cổ kính của một trong những trường đại học đầu tiên ở Châu Âu, Đại học Charles, lễ bế mạc Olympic và trao giải thưởng, chứng chỉ đã diễn ra.
giải nhất
7 vận động viên Olympic nhận được: P. Glaser (CHDC Đức), P. Dinev (Bulgaria), J. Matena (Tiệp Khắc), P. Meiel (CHDC Đức), F. Pardo (Pháp), J. Svoboda (Tiệp Khắc), P. Sharinov (SSR).
giải nhì
16 thí sinh dự thi Olympic đạt giải; Trong số đó có các học sinh Liên Xô: A. Ganopolsky, V. Reshetov, K. Tretyachenko và V. Shukin.
giải III
16 người tham gia cũng nhận được.
12 người tham gia khác đã được nhận các chứng chỉ.
Các giải thưởng đặc biệt cũng được trao tại Thế vận hội. Như vậy, A. Ganopolsky đã nhận được giải thưởng lời giải lý thuyết thứ hai bài toán xuất sắc nhất, và P. Sharinov - là người tham gia Olympic trẻ nhất.
Thật thú vị khi lưu ý rằng ban tổ chức Thế vận hội đã làm mọi cách để đảm bảo rằng Thế vận hội đã vượt qua giới hạn tối đa. Ngay từ ngày đầu tiên làm việc, mối quan hệ tin cậy và thiện chí lẫn nhau đã được thiết lập giữa các thành viên của Ủy ban Quốc tế và Ban tổ chức, điều này chắc chắn đã giúp đánh giá chính xác lời giải bài toán và tổng hợp kết quả của Olympic.
Gặp gỡ nhau, các trưởng nhóm đã thảo luận nhiều vấn đề khác nhau liên quan đến việc tổ chức Thế vận hội ở nước họ. Việc trao đổi quan điểm này rất quan trọng; nó giúp bạn mượn những trải nghiệm tốt nhất và sử dụng nó vào công việc của mình.
Không kém phần quan trọng là những cuộc họp chuyên môn đầu tiên của những người tham gia Olympic - những kỹ sư và nhà vật lý tương lai. Trong những cuộc họp như vậy, học sinh trao đổi quà lưu niệm và phục vụ nhiều bài toán.
Cả những người tham gia Olympic và trưởng nhóm đều rời Praha với lòng biết ơn những người tổ chức Olympic, những người đã biến Olympic thành nơi thể hiện tính sáng tạo khoa học của học sinh.
Không còn nghi ngờ gì nữa, Olympic trường học quốc tế là một ví dụ quan trọng về sự hợp tác giữa các quốc gia khác nhau trong lĩnh vực giáo dục công lập, giúp phát triển các phương pháp phát triển hoạt động sáng tạo của học sinh.
61
Trường Vật lý Tương ứng (3FS) thuộc Khoa Vật lý MSUOb thông báo tuyển sinh lớp 9 và lớp 10 cho năm học tiếp theo.
Mục tiêu chính của 3FS là giúp học sinh trung học nghiên cứu vật lý sâu hơn trong phạm vi chương trình giảng dạy ở trường, cũng như chuẩn bị tốt hơn cho kỳ thi tuyển sinh môn vật lý vào các cơ sở giáo dục đại học, chủ yếu là Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Moscow.
Việc tuyển sinh vào 3FS được thực hiện dựa trên kết quả của nhiệm vụ giới thiệu lời giải được công bố dưới đây. Lời giải của bài tập giới thiệu phải được gửi trước ngày 20 tháng 9 đến địa chỉ: 117234, Moscow, Lenin Hills, Đại học Tổng hợp Moscow, Khoa Vật lý, Trường Vật lý Động vật học. Trong thư, gửi kèm một phong bì có ghi địa chỉ nhà của bạn và hai bản sao của bảng câu hỏi viết trên tờ giấy dày có kích thước 7x12 cm và điền vào theo mẫu sau:
Họ, tên, chữ viết tắt
Lớp học
Nghề nghiệp cha mẹ và chức vụ nắm giữ
Địa chỉ nhà chi tiết
Sidorov Ivan Petrovich
ngày 9
bố là kỹ sư
mẹ là bác sĩ
248016, Kaluga, st. K. Libkekhma 4, apt. 73
Số trường và địa chỉ
Trường số 10, st. Pushkinna, 3
Lời giải Hội đồng tuyển sinh của 3FS sẽ được thông báo tuyển sinh trước ngày 1 tháng 11 năm 1978. Các bài tập nhập môn đã được xác minh sẽ không được gửi lại.
Trong năm, những học sinh đăng ký vào 3FS sẽ được gửi các bài phát triển phương pháp và bài kiểm tra về các phần vật lý đã học trong các lớp tương ứng của trường trung học. Lời giải đánh giá bài, giải và gửi cho học sinh (đối với việc này, mỗi lần, cùng với bài kiểm tra đã giải, học sinh phải được gửi một phong bì có ghi địa chỉ nhà). Học sinh lớp 9 của 3FS vào cuối năm được chuyển sang lớp 10 dựa trên số điểm nhận được cho bài tập kiểm tra lời giải. Những người hoàn thành khóa đào tạo sẽ nhận được chứng chỉ hoàn thành 3FS.
Nhiệm vụ giới thiệu
lớp 9
-
Tấm phải di chuyển với gia tốc bằng bao nhiêu để các vật có khối lượng và lắp trên đó, như trong Hình 1, không chuyển động so với các tấm? Hệ số ma sát giữa vật và tấm là .
-
Một ống nghiệm có khối lượng nằm trên mặt phẳng nằm ngang. Trong ống nghiệm, cách mép ống nghiệm có một pít-tông được gắn vào thành ống nghiệm bằng một lò xo (Hình 2). Khí trong ống nghiệm nóng lên dần dần. Khí phải thực hiện công bao nhiêu để đẩy pít-tông ra khỏi ống nghiệm? Áp suất khí ban đầu trong ống nghiệm bằng áp suất khí quyển, độ cứng của lò xo là , hệ số ma sát giữa lò xo và mặt phẳng là .
-
Ở độ cao so với mặt nước, đầu que có chiều dài có bản lề (Hình 3). Mật độ của vật liệu dính là , mật độ của nước là . Phần nào của thanh sẽ được ngâm trong nước? Tại giá trị nào của cây gậy sẽ xuất hiện theo chiều dọc?
lớp 10
- Một khẩu pháo lò xo bắn một viên đạn nhựa từ đầu này sang đầu kia của tấm nhựa (Hình 4). Đạn bay tới mép tấm. Số lượng tối thiểu là bao nhiêu
62
Trường thể chất buổi tối
Tại Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Mátxcơva, dành cho học sinh lớp 8-10 ở Mátxcơva và khu vực Mátxcơva, Trường Vật lý buổi tối (VPS) đã hoạt động được ba năm. Việc học ở trường rất… Mỗi tuần một lần, các buổi hội thảo được tổ chức với sự phân tích bài toán về các phần chính của khóa học vật lý ở trường. Hội thảo được thực hiện bởi sinh viên tốt nghiệp và cao cấp. Những vấn đề phức tạp hơn nhiều sẽ được thảo luận trong các bài giảng của các giáo viên Khoa Vật lý.
Đối với sinh viên VPS, các chuyến tham quan được tổ chức đến các phòng thí nghiệm của Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Mátxcơva, Viện Nghiên cứu Vật lý Hạt nhân và Viện Thiên văn Quốc gia mang tên. Sternberg. Các chuyến tham quan các phòng thí nghiệm khoa học của trường đại học giúp học sinh có cơ hội làm quen với các phương pháp thí nghiệm vật lý hiện đại và tưởng tượng ra những hướng nghiên cứu chính tại Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Mátxcơva.
Kỳ tuyển sinh cạnh tranh tiếp theo tại VFS là vào tháng 9 năm nay. Học sinh lớp 8–10 có thể tham gia cuộc thi (tuyển sinh bổ sung được thực hiện cho lớp 9 và 10). Để tham gia cuộc thi, bạn phải nộp đơn đăng ký cho hiệu trưởng Trường Cao đẳng Vật lý trước ngày 20/9, điền đơn tại ủy ban Komsomol của Khoa Vật lý, đồng thời nộp 2 ảnh 3x4 cm.
Nhận hồ sơ từ ngày 2 tháng 9 đến ngày 20 tháng 9, từ 4 giờ chiều đến 6 giờ chiều hàng năm (trừ Chủ nhật) tại Ủy ban Komsomol của Khoa Vật lý Đại học Tổng hợp Mátxcơva (tòa nhà Khoa Vật lý, phòng 2-47).
Việc nhập học vào trường là ngẫu nhiên dựa trên kết quả tài sản. Các yêu cầu áp đặt đối với tài sản không vượt quá chương trình giảng dạy của trường.
Địa chỉ trường: Moscow, Lenin Hills, Đại học quốc gia Moscow, Khoa Vật lý. Điện thoại để được tư vấn: 139-26-56.
Chỉ đường: tàu điện ngầm đến ga “Đại học”, sau đó đi xe buýt 103, 119, 130, xe điện 4, 34, 49 đến trạm dừng “ul. Lebedev”.
64
là một số hữu tỉ, vì mọi diện tích viết bên phải của đẳng thức đều là số hữu tỉ. Chúng ta thấy rằng số vừa hữu tỉ vừa vô tỉ—một sự mâu thuẫn.
- U vạc và e. Giảm về bài toán trước đó.
- Xem «Kvant», 1974, số 12, tr. 29.
- Đối với hình lập phương, điều này là hiển nhiên, một khối tứ diện có thể được viết thành khối lập phương (Hình 3) và các đỉnh của khối bát diện có thể nằm tại các điểm (0; 0; 1), (0; 1; 0), (1; 0; 0), (0; 0; -1), (0; -1; 0), (-1; 0; -0) (Hình 4).
- U Kazan và e. Chứng minh bổ đề sau: nếu là một mạng trong không gian, là một mặt phẳng đi qua ba nút không thẳng hàng của mạng thì các nút nằm trong tạo thành một mạng phẳng trên đó. Sau đó giảm bài toán 5 xuống bài toán 3 (xem Hình 5 và 6).
- Bạn nói chuyện với e. Với một số thiệt hại, dodecadron sẽ tự biến thành chính nó trong khi máy bay di chuyển (điều tương tự cũng áp dụng với inklosedru). Bằng cách này, giảm bài toán xuống bài toán để vừa với mạng. Xem thêm «Kvant», 1975, số 7, tr. 42, M299.
- Bằng chứng của tài liệu tương tự.
Hình 3.
Hình 4.
Hình 5.
Hình 6.
Phòng đã được chuẩn bị:
A. Vilenkin, I. Klumova, T. Pletova.
A. Sosinsky, V. Tikhomirova, Y. Shikhanovich
Số đã được phát hành:
M. Dubach, G. Krasikov, E. Nazarov,
A. Ponomareva, I. Smirnova
Chủ biên tập bởi L. Chernov
Biên tập nghệ thuật T. Makarova
Người hiệu đính L. Borovina
113035, Mátxcơva, M-35, B. Ordynka, 16/21, «Kvant», tel. 231-83-62
Giao cho bộ 1/V-78.
Ký xuất bản ngày 18/VII-78.
Giấy 70×108/16. Vật lý. lò nướng l. 4
Lò nướng có điều kiện l. 5.60 Biên tập học thuật. tôi. 5,97 T-11758
Giá 30 kopecks. Đặt hàng 1212 Phát hành 301.075 bản.
Nhà máy in Chekhov Soyuzpolygraphia
trực thuộc Ủy ban Nhà nước của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô về Xuất bản, In ấn và Kinh doanh Sách,
Chekhov, khu vực Moscow
Ban quản lý không quay trở lại
22
TỪ KHÓA “MẬT ONG MẬT ONG”
Viết một con voi sáu chữ cái xung quanh mỗi số, bắt đầu từ ô được đánh dấu theo chiều kim đồng hồ.
- Biến dạng chùm tia. 2. Sợi nhân tạo. 3. Nhà toán học Hy Lạp cổ đại. 4. Đơn vị điện embone. 5. Nhà vật lý người Nga, người phát minh ra máy biến áp. 6, 37. Các biện pháp trao đổi chất lỏng của Mỹ. 7. Ngành vật lý nghiên cứu tính chất của ánh sáng. 8. Đoạn định hướng. 9. Là đại lượng chỉ được xác định bằng trị số. 10. Nhà luyện kim người Nga, bậc thầy về lò cao. 11. Giá trị tuyệt đối. 12. Nhà vật lý phóng xạ Liên Xô, trợ lý thân cận của A. Popov. 13. Tiểu học tư thục. 14. Đơn vị công tác. 15. Bồn tắm logia. 16. Số. 17. Quá trình chuyển đổi từ loại năng lượng này sang loại năng lượng khác. 18. Một trong những người tiên phong trong môn tàu lượn của Nga. 19. Phương pháp. 20. Một thiết bị nhận biết tác động và chuyển đổi nó thành tín hiệu. 21. Nhà vật lý trí tuệ xuất sắc. 22. Gốm sứ có tính thấm điện cao. 23. Đơn vị đo cường độ từ trường. 24. Nhựa. 25. Cách viết. 26. Nhà toán học, thợ cơ khí, thợ đóng tàu Liên Xô. 27. Tích tụ những giọt nhỏ trong khí quyển. 28. Nhà phát minh người Mỹ. 29. Bộ phận của máy tiện và nhạc cụ. 30. Thiết bị từ tính. 31. Nhà thám hiểm Trung Á của Liên Xô. 32. Hiện tượng quang học trong tự nhiên. 33. Gió liên tục ở vùng nhiệt đới. 34. Nhà vật lý kiệt xuất của Liên Xô. 35, 40. Các hành tinh. 36. Một phần của đường tròn bị giới hạn bởi bán kính. 37. (xem 6). 38. Trạng thái của vật chất. 39. Nhà toán học người Pháp, giáo sư trường Bách khoa Ecole. 40. (xem 35). 41. Cầu chì điện. 42. Ion tích điện dương. 43. Khối đa diện. 44. Nhà vật lý Liên Xô, người dẫn chương trình điện thoại “Điều hiển nhiên - Điều đáng kinh ngạc”. 45. Nhà toán học Liên Xô. 46. Nhóm chòm sao xích đạo. 47. Phương pháp nghiên cứu. 48. Con đường mà thiên thể di chuyển.
Bức tranh tuyệt vời này được “tạo ra”, giống như bức tranh ở trang thứ hai của trang bìa, bằng máy tính sử dụng chương trình do Yu biên soạn. Kotov. Nó thu được bằng cách sử dụng một hình elip chuyển động, trục chính của nó luôn đi qua một điểm cố định—tâm đối xứng của hình ảnh. Tâm của hình elip di chuyển dọc theo một đường cong nhất định. Hãy cố gắng tìm đường cong này.