Bạn có quá quen thuộc với các nguyên tắc vật lý?

Biết một số nguyên tắc sẽ loại bỏ nhu cầu biết nhiều sự kiện. Claude Adrian Helvetius

Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. nguyên tắc Clausius

… những nguyên tắc tương tự chi phối chuyển động của các ngôi sao, … sự cân bằng và rung động của biển, … sự phân bố ánh sáng, … nói một cách dễ hiểu, những hành động phức tạp nhất của các lực tự nhiên… Jean Baptiste Fourier

Có những nguyên tắc tuyệt vời áp dụng cho mọi hiện tượng, chẳng hạn như định luật bảo toàn năng lượng và động lượng góc. Richard Feynman

… Tôi đã khám phá ra một nguyên lý có thể dùng làm nền tảng cho mọi định luật chuyển động… Pierre Maupertuis

Theo Leibniz, thế giới của chúng ta là thế giới tốt nhất trong tất cả các thế giới có thể có, và do đó các quy luật của nó có thể được mô tả bằng những nguyên tắc cực đoan. Carl Siegel

Bạn có quá quen thuộc với các nguyên tắc vật lý?

“Bạn không thể nhìn thấy rừng chỉ vì cây.” Theo cách tương tự, vô số các định luật vật lý cụ thể đôi khi che khuất những phát biểu cơ bản hơn, sâu sắc hơn được gọi là nguyên tắc, mặc dù đây thường là những gì chúng thể hiện. Chuyên mục của chúng tôi không che giấu chúng - “Kính vạn hoa” trình bày các nguyên lý tương đối, bảo toàn, chồng chất và chuyển vị ảo… Nhưng, tất nhiên, danh sách của chúng không chỉ giới hạn ở điều này và hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu thêm một số về đoàn hệ cao quý này. Những ai trong số các bạn tiếp tục nghiên cứu khoa học một cách nghiêm túc sẽ có những cuộc gặp gỡ đáng ngạc nhiên với những nguyên lý mới, bao gồm một số nguyên lý vượt xa cả lĩnh vực vật lý rộng lớn. Chà, những gì còn lại về cơ bản là không tiếc công sức để hướng tới sự hiểu biết của họ. Nó đáng giá…

Câu hỏi và bài toán

1. Nước chảy ra từ một lỗ trên thành bình nằm trong toa tàu. Tốc độ chảy ra của nó phụ thuộc vào việc đoàn tàu đang đứng yên hay chuyển động đều và $прямолинейно?^{2.}$ Một quả cầu thép chuyển động theo phương ngang với tốc độ 4v, va chạm đàn hồi vào một tấm thép khổng lồ thẳng đứng đang chuyển động ra xa nó với tốc độ 3v so với mặt đất. Vận tốc của quả bóng sau khi nảy lên là bao nhiêu?

?

3. Tại tâm hình học của lục giác đều ABCDEF, các lực 1 N, 9 H, 5 H, 7 H, 3 H, 11 H lần lượt tác dụng lên các đỉnh A, B, C, D, E, F. Tìm mô đun và hướng của hợp lực $силы.^{4.}$ Dùng một hệ khối, một vật có khối lượng m 100 kg được nâng lên độ cao h 3 m, tác dụng một lực F 250 N. Bạn phải kéo đầu tự do của sợi dây bao xa? Sử dụng khối lượng của các khối và ma sát trong chúng $пренебречь.^{5.}$ Một sợi dây xích được treo vào hai chiếc đinh đóng ngang nhau. Sau đó, thay vào đó, hai thanh có cùng chiều dài, được buộc chặt bằng các đầu tự do, được treo từ cùng một chiếc đinh. Hệ nào trong hai hệ này có trọng tâm $ниже?^{6.}$ Một chiếc phao hình nón nổi trên mặt nước sao cho trục của nó thẳng đứng và đỉnh của nó hướng lên trên. Mật độ của vật liệu hình nón gấp 7,8 lần mật độ của nước. Hỏi chiều cao của phần bề mặt của hình nón nhỏ hơn toàn bộ nó bao nhiêu lần $высоты?^{7.}$ Có thể thực hiện một quá trình lý tưởng trong đó toàn bộ nhiệt mượn từ bình chứa nhiệt được chuyển thành công?$^{8.}$ Dao động trong mạch điện bị tắt dần. Điều này có nghĩa là lượng điện tích tối đa trên bất kỳ bản tụ nào của nó ngày càng ít đi. Điều này có mâu thuẫn với định luật bảo toàn điện tích không?

34

KVANT 2022/№2

(Để bắt đầu, xem trang 28)

(xuất hiện cách đây hơn một giờ) hạt. Khoảng cách tối đa bằng L mà hạt di chuyển ra khỏi nơi sinh ra nó là bao nhiêu? Bạn có thể đọc về suy nghĩ của các nhà vật lý về neutrino tại đây:

https: elementy.ru nauchno-populyarnaya_biblioteka 435437 Zagadka_malykh_mass_neytrino

Neutrino tương tác rất yếu với vật chất, nhưng lực hấp dẫn tác dụng lên neutrino. Để phòng thí nghiệm và neutrino lại gần nhau sau một khoảng thời gian (tương đối ngắn) như vậy, bằng 69 phút, thì quỹ đạo của neutrino và quỹ đạo của phòng thí nghiệm trong hệ quy chiếu (FR), trong đó tâm Trái đất được coi là đứng yên, và các trục tọa độ hướng về các ngôi sao ở xa, phải nằm trong cùng một mặt phẳng. Điều này có nghĩa là cả hai quỹ đạo này đều nằm trong mặt phẳng xích đạo của Trái đất. Có thể có nhiều lựa chọn giả định khác nhau. Ở một trong số chúng, neutrino di chuyển phía trên bề mặt Trái đất và ở cái còn lại, nó bay theo độ dày của Trái đất (Hình 1). Khi bay

Hình 1

phía trên Trái đất, hình dạng của quỹ đạo neutrino là một phần của hình elip, một trong những tiêu điểm của nó trùng với tâm Trái đất. Để xem xét sự bay của neutrino dưới bề mặt Trái đất, cần phải tính đến việc khối lượng bên trong Trái đất phân bố không đều, do đó gia tốc rơi tự do xuống độ sâu khoảng 2800 km hầu như không thay đổi, và ở độ sâu lớn hơn nữa nó giảm gần như tuyến tính về 0 tại tâm Trái đất (Hình 2). Các tính toán số có xét đến sự phụ thuộc của g vào độ sâu cho thấy phương án có chuyển động dưới bề mặt Trái đất dẫn đến thời gian bay của neutrino lớn hơn 69 phút. Điều này sẽ đúng ngay cả khi chúng ta giả sử rằng gia tốc rơi tự do

Hình 2

Hướng từ bề mặt đến tâm Trái đất vẫn giữ nguyên độ lớn và sau khi đi qua tâm, nó chỉ thay đổi hướng. Nói cách khác, đối với bất kỳ tốc độ ban đầu nào của neutrino hướng về tâm Trái đất (trong CO của chúng ta), ngay cả trong trường hợp gia tốc không đổi do trọng lực, thời gian đi một vòng vẫn lớn hơn 69 phút. Do đó, lựa chọn duy nhất còn lại để tính toán là bay trên bề mặt Trái đất. bài toán được biết đến với điều kiện sau: một hành tinh có cùng trọng lực và kích thước hình học giống Trái đất không có bầu khí quyển; hành tinh không quay; chúng ta cần tìm thời gian để một hòn đá rơi từ độ cao bằng bán kính của hành tinh này nếu tốc độ ban đầu của hòn đá so với hành tinh này bằng 0. Trong bài toán này, quỹ đạo của viên đá rơi là phần hình elip suy biến thành đường thẳng. Vận tốc thoát đầu tiên trên hành tinh này là v = gR = 7,905 km s. Thời gian quay một vòng quanh hành tinh này của một hòn đá được ném theo phương ngang với vận tốc thoát thứ nhất là T = 2 S R v = = 84,335 phút. Vì định luật Kepler thỏa mãn đối với chuyển động của một hòn đá trong trường hấp dẫn của hành tinh, đặc biệt là định luật thứ hai về vận tốc khu vực, nên thời gian rơi của hòn đá sẽ bằng T ( S + 1 ) ( 4 S ) = 27,785 phút. Khi rơi xuống bề mặt, viên đá này sẽ đạt được tốc độ đúng bằng tốc độ vũ trụ đầu tiên. Do đó, nếu một hòn đá được ném thẳng đứng lên trên từ bề mặt hành tinh với vận tốc ban đầu như vậy thì nó sẽ bay lên độ cao bằng bán kính của hành tinh -