20xx1207國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽題目中文(編輯修改稿)
2024-08-22 02:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用力的大小與方向。7） 能否精確地描述在圖釘周圍彎液面的三維形狀只通過(guò)改變水的參數(shù)就能得到斥力嗎？液體的流動(dòng)會(huì)有影響嗎？如果是對(duì)流，或表面流？）如何定量描述2個(gè)圖釘之間的作用力Problem No. 8 “Bubbles”Is it possible to float on water when there are a large number of bubbles present? Study how the buoyancy of an object depends on the presence of bubbles.No. 8水泡當(dāng)存在大量的水泡時(shí)，有可能浮于水面上嗎？請(qǐng)研究物體的浮力跟水泡之間的關(guān)系。Background readingAm. J. Phys. 78, 2, 139 (2010)Am. J. Phys. 71, 842–849 (2003)Am. J. Phys. 69, 1064–1072 (2001)Key questions1） 氣泡將導(dǎo)致百慕達(dá)三角消失的傳言正在網(wǎng)絡(luò)與媒體上傳播著。之前的研究能否消除這些傳聞？2） 氣泡對(duì)液體密度的影響，這個(gè)影響有多大？3） 氣泡能讓水往上流動(dòng)嗎？這個(gè)會(huì)產(chǎn)生對(duì)漂浮物的壓力嗎？這個(gè)影響有多大？4） 氣泡并不是真空中運(yùn)動(dòng)的固體）如何準(zhǔn)確地描述氣泡的動(dòng)量或液壓？5） 氣泡自身之間的碰撞影響大嗎？6） 氣泡大小與漂浮物大小之間的聯(lián)系？7） 氣泡對(duì)于水面的影響，漂浮物下方的水流是分層的還是混亂的？這對(duì)最終的浮力影響大嗎？）Problem No. 9 “Magnet and coin”P(pán)lace a coin vertically on a magnet. Incline the coin relative to the magnet and then release it. The coin may fall down onto the magnet or revert to its vertical position. Study and explain the coin’s motion.No. 9磁鐵與硬幣把一個(gè)硬幣垂直的放在一個(gè)磁鐵的上面。使硬幣傾斜一定的角度然后釋放它。硬幣有可能倒向磁鐵，也有可能恢復(fù)到原來(lái)垂直的狀態(tài)。請(qǐng)研究并解釋硬幣的運(yùn)動(dòng)。Background reading J. D. Jackson. Classical Electrodynamics (3rd ed., John Wiley amp。 Sons, 1998)n H. Goldstein. Classical Mechanics (3rd ed. AddisonWesley, 2002)1）硬幣的材質(zhì)：鐵磁，順磁，或抗磁？2）磁場(chǎng)與硬幣之間的相互作用為什么模型？是磁偶極子，或是更復(fù)雜的東西。3）是否存在一個(gè)使硬幣由穩(wěn)定到不穩(wěn)狀態(tài)的臨界角度值？4）硬幣的運(yùn)動(dòng)是振動(dòng)嗎？會(huì)是諧振嗎？如何定量地描述這些振動(dòng)？能否控制條件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些實(shí)驗(yàn)？5）磁場(chǎng)的性質(zhì)。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生渦流嗎？6）硬幣相對(duì)與磁極的位置，摩擦力，空氣阻力。7）研究硬幣的上升與下降階段。8）硬幣下落（自由下落？）過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)是什么？9）由上面討論，最后結(jié)論是什么？Problem No. 10 “Rocking bottle”Fill a bottle with some liquid. Place it on a horizontal surface and give it a push. The bottle may first move forward and then oscillate before it es to rest. Investigate the bottle’s motion.No. 10擺動(dòng)的瓶子在一個(gè)瓶子裝一些水。將瓶子橫放在水平面上，然后推一下瓶子。在停止運(yùn)動(dòng)之前，瓶子可能向前運(yùn)動(dòng)然后產(chǎn)生振動(dòng)。請(qǐng)研究瓶子的運(yùn)動(dòng)。Background reading1） 瓶子的運(yùn)動(dòng)形式是怎樣的？是否能與有阻尼的鐘擺類比2） 是否需要研究其他形式的回轉(zhuǎn)？3） 考慮到瓶子的形狀，我們需要作哪些假設(shè)？4） 液體的性質(zhì)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響。是否值得去研究非牛頓液體，比如酸奶。5）Problem No. 11 “Flat flow”Fill a thin gap between two large transparent horizontal parallel plates with a liquid and make a little hole in the centre of one of the plates. Investigate the flow in such a cell, if a different liquid is injected through the hole.No. 11平靜地流淌在兩個(gè)大平行板間有一個(gè)薄的空隙，里面填充著一些液體。在一個(gè)平行板中間挖一個(gè)小孔。如果通過(guò)小孔注入不同的液體，研究在這樣小空間中水的流動(dòng)。文獻(xiàn)：關(guān)鍵問(wèn)題1） 如何去描述液體的流動(dòng)？在什么條件下，這種流動(dòng)可以被當(dāng)作２維狀態(tài)？2） 觀察到的流動(dòng)背后的基本機(jī)制是什么？3） 能把他們清晰地分成不同的物理類型嗎？4） 在討論中會(huì)涉及許多概念和定律：薩夫曼泰勒不穩(wěn)定性，達(dá)西定律，拉普拉斯增長(zhǎng)，粘性指進(jìn)等等。5） 在此現(xiàn)象中，邊界條件的作
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