Hogyan lehet javítani a számításokat; A boríték hátulja
Az értékelés művészete szinte egy fizikus kenyere. Mindannyian szeretjük a jó értékelési problémát. Hallhatja ezt a "boríték hátuljának" nevezett számítást vagy egy szalvétán történő számítást is. Az íróeszköznek tisztáznia kell, hogy az előkészítés mennyire kevés foglalkozik a problémával. Az értékbecslő nem is tud időt szakítani egy tiszta papírlapra.
De ezek a számítások nem csak szórakozásból, hanem hasznosak is. Jó példa az imént kiszámolt kérdés: mekkora lenne a léggömb az ember felemeléséhez?
Azta! Itt mondhatják az emberek, de várj! Ez egy hőlégballon? Ez hidrogénbuborék? Milyen anyagból készült? A válasz: "Nem tudom, nem érdekel." Az ítélkezési probléma valódi ereje az, hogy alig hagyhatja figyelmen kívül azokat a dolgokat, amelyeket nem ismer. Igen, gyakorlatilag meg kell értened, mi a fontos és mi nem. Hadd kezdjem feltevéseimmel és értékeléseimmel.
- A léggömb felhajtóereje megegyezik a kiszorított levegő súlyával.
- A levegő sűrűsége körülbelül 1
Lássunk neki. Ahhoz, hogy az embert egy léggömb emelje, az úszó erőnek meg kell egyeznie a személy súlyával. Az egyes tárgyak lebegő ereje megegyezik az adott tárgy által kiszorított levegő (vagy víz) gravitációs erejével. Ha ismerem a levegő sűrűségét (tudok), meghatározhatom a léggömb térfogatát. A számítások egyszerűsítése érdekében egy gömb alakú buborék helyett egy köbös buborékot használok - ezek elég közel vannak ugyanahhoz a mérethez, hogy nem számít.
1 kg/m légsűrűség és körülbelül 90 kg emberi tömeg esetén a léggömb térfogata 90 köbméter legyen. Most csak a 90 gyökerét kell átvennem - számológép nélkül, mert ez elrontja a folyamatot. Oké, a kocka gyökerei kemények, adjunk hozzá hozzávetőleges értéket. Tudom, hogy 5 Cubed 125 és 4 Cubed 64. Csak elosztom a különbséget, és azt mondom, hogy a gyökérgyökér 90 4,5. Ez azt jelenti, hogy a kocka 4,5 méter széles vagy körülbelül 12 láb hosszú. A léggömb átmérője körülbelül 12 láb lesz.
Oké, ez a válasz helytelen. Ez sok okból helytelen. Nem a megfelelő léggömb alakot használtam, és rossz légsűrűség értéket használtam (sokkal közelebb az 1,2 kg/m 3 -hez). A legnagyobb hiba az, hogy nem vettem figyelembe a ballonban lévő gáz tömegét, és nem vettem figyelembe a ballon tömegét. De az abszolút helyes nem az előrejelzés célja. Véleményem szerint legalább durva válaszom van. Tudom, hogy nagyobbnak kell lennie, mint a legnagyobb parti buborék, amelyet egy boltban találhat. Még egy csomó bohóc lufit sem fogsz tudni úszni velük. Nagy buborék lehet. Több mint 12 méter.
Lát? Nem szórakoztató ez az értékelés? Még egy dolgot meg fogok tenni, de először engedje meg, hogy átnézzem egy nagy találgatás néhány fő összetevőjét.
Kezdeni kell valamivel. Először a becslés vagy a fizika elvének kell lennie. A hold tömegét nem lehet egyszerűen kiszámítani, hacsak nem tudunk a gravitációról, illetve arról, hogy mennyi időbe telik a hold keringése a föld körül. A fenti példában véletlenül ismertem a levegő sűrűségét, mert korábban használtam. Ismertem a felhajtóerő és a tárgy mérete közötti kapcsolatot (Archimédész elve). Enélkül sokáig maradtam volna.
A hozzávetőleges értékek jók. Fontos, hogy 1,2 kg/m 3 helyett 1,0 légsűrűséget használjunk? Valójában nem. Bár az 1,2 kg/m 3 légsűrűség kisebb - de nem lényegesen kisebb - léggömbméretet eredményez. Ne feledje, hogy nem a léggömb pontos méretét próbálom kiszámítani. Csak azt akarom látni, hogy ésszerű méretű-e. Folytasd. Használjon 10 N/kg értéket (9,8 N/kg helyett) a gravitációs mezőhöz. Használjon 100 kg emberi súlyt, ha ez megkönnyíti a dolgot. Ez végül is nem sokat fog jelenteni.
Az értékelési problémák olyanok, mint egy durva ceruzavázlat. Nem rendelkezik a fénykép minden részletével, de elég, ha képet ad a történésekről.