Anzahl der Bretter, die erforderlich sind, um die Kugel zu stoppen [geschlossen]

Eine Kugel verliert (1/n)tel ihrer Geschwindigkeit, wenn sie durch ein Brett geht. Die Anzahl solcher Bretter, die erforderlich sind, um die Kugel zu stoppen, kann sein?

Logischerweise scheint mir die Antwort unendlich zu sein, da immer ein Bruchteil der Geschwindigkeit reduziert wird. Aber in meinem Buch ist die Antwort n^2/(2n-1) (das kommt von der Energiebilanz). Was ist korrekt?

Die Frage ist leicht irreführend. Es sollte sagen, dass eine Kugel (1/n) ihrer Geschwindigkeit verliert, wenn sie durch die erste Planke geht . Die Frage ist auch, ob der Energieverlust pro zurückgelegter Wegeinheit durch die Planken konstant ist.
Tatsächlich tauchte diese Frage in einer Prüfung auf nationaler Ebene auf, und die Antwort in dem von ihnen freigegebenen Schlüssel lautet n^2/(2n-1). Diese Frage erschien so, wie sie ist, und ich denke ernsthaft, dass die Antwort unendlich sein sollte. Ich stimme Ihrem Standpunkt zu, aber ich glaube nicht, dass die Frage aussagt, dass der Energieverlust konstant ist. Ich habe $ 16 ausgegeben und diese Frage in Frage gestellt. Was sollte Ihrer Meinung nach die richtige Antwort mit der angegebenen Sprache der Frage sein?
Ist das der genaue Wortlaut der Frage? Wenn ja, ist nicht ganz klar, was die Lösung überhaupt sein soll. Mit John Rennies zusätzlicher Formulierung "unter der Annahme, dass der Energieverlust pro zurückgelegter Distanzeinheit durch die Planken konstant ist" lautet die Antwort N 2 2 N 1 , aber ohne es ist es mehrdeutig.
OK! Ja, das ist der genaue Wortlaut, siehe die erste Frage qp.digialm.com/Online/touchstone/CBSE1414/CBSE1414D1319/…
@DumpsterDoofus Warum ist es mehrdeutig? Sagt die Frage nicht, dass die Kugel unabhängig von der Planke immer 1/n ihrer Geschwindigkeit verliert? Aufgrund der gegebenen Antwort denken wir, dass die Frage mehrdeutig ist, aber die Antwort kann auch falsch sein, wenn man diese Annahmen trifft, oder?
Die beschriebene Frage hat wenig mit dem Verhalten tatsächlicher Geschosse oder tatsächlicher Bretter zu tun, die beide ein stark nichtlineares Verhalten zeigen. Echte Bretter werden unabhängig von der Geschossgeschwindigkeit keine gleichmäßige Energiemenge absorbieren, daher erscheint es grob unvernünftig, eine solche Annahme zu verlangen, ohne sie anzugeben.
Ich glaube, ich weiß, von welcher Prüfung auf nationaler Ebene Sie sprechen. Ich habe es auch geschrieben, und als Bursche sage ich Ihnen, dass Sie sie dafür hoffnungslos herausfordern. Sie sind mächtig, die Zahl der Schüler ist riesig und sie haben keinen Druck, Ihnen zuzuhören. Im Ernst, es ist natürlicher, dies energetisch zu betrachten. Der Verlust des n-ten Teils der Geschwindigkeit, egal welche Planke, ist nicht das, was in der Natur für das einfachste Plankensystem passieren würde, das Sie sich vorstellen können.
@Cheeku Stimmt! aber wie können Sie die Frage ablehnen und Ihre eigenen Annahmen treffen? Diese Planke findet man im normalen Leben nicht, aber Physik ist nicht praktisch denken, ansonsten auch Reibung, Elastizität, Luftwiderstand etc. berücksichtigen. Auch im wirklichen Leben werden die Planken kein lineares Verhalten bei abnehmender Energie zeigen.
@Supercat Einverstanden!
@Cheeku, wenn Sie können, posten Sie die Frage und die Erklärung der (dummen) Mehrdeutigkeit in Ihren lokalen sozialen Medien, Zeitungen usw. In den USA gibt es regelmäßig ähnliche Fälle aus den SATs oder anderen "Universal Standards" -Schultests.
Darf ich wissen, warum diese Frage auf Eis gelegt wird? Ich denke, es wurden genug Anstrengungen von mir gezeigt. Was kann ich noch tun?

Antworten (3)

Ayush: Sagt die Frage nicht, dass die Kugel immer 1/n ihrer Geschwindigkeit verliert, egal welche Planke?

Basierend auf der gegebenen Antwort scheint der Autor zu wollen, dass Sie davon ausgehen, dass der Energieverlust pro Planke konstant ist. Dies ist nicht dasselbe wie das Verlieren der Kugel 1 / N th seiner Geschwindigkeit pro Planke (die Tatsache, dass die Frage diese Annahme nicht erwähnt, macht die Frage jedoch mehrdeutig).

Mit dieser Annahme wird der Energieverlust

Δ E = 1 2 M v 2 1 2 M ( v v N ) 2
und die Anzahl der Bretter N wird
N = 1 2 M v 2 Δ E = N 2 2 N 1 .

Andernfalls, wenn Sie davon ausgehen, dass die Kugel verliert 1 / N th seiner Geschwindigkeit pro Planke, dann lautet die Antwort N = .

Die Frage ist zweideutig, weil Sie die Antwort kennen. Aber wenn Sie die Antwort nicht gewusst hätten, was denken Sie, wäre die Antwort, für die Sie sich entschieden hätten?
@Ayush: Darauf habe ich keine wirkliche Antwort. Technisch stimme ich zu, dass die Frage mehrdeutig ist. Es ist einfach keine gute Frage.
"Basierend auf der gegebenen Antwort" -> Wir müssen uns nicht auf die Antwort stützen. Die Frage möchte eindeutig testen, ob eine Beziehung zwischen der Fähigkeit zum Brechen von Planken und der Änderung der Geschossgeschwindigkeit bekannt ist. Die einzig vernünftige Annahme ist, dass das Brechen von Brettern Energie kostet. Kugeln haben viel kinetische Energie. Es muss eine Beziehung bestehen: (1/2)mv^2.
@Phil: Einverstanden, und ich vermute, dass die Testautoren diese Idee im Sinn hatten (der Energieverlust aufgrund der Materialverformung durch das Eindringen einer Kugel ist konstant, und daher erfordert das Eindringen in jede Planke die gleiche Energiemenge). Ich denke also, es hängt davon ab, wie wörtlich Sie sein wollen: Wenn Sie die Frage wörtlich nehmen, hat sie keine Antwort (nicht genügend Informationen), aber wenn Sie einige halbgenaue Annahmen aus dem wirklichen Leben einfügen, kann dies der Fall sein antwortete. Leider ist dies auch eher eine Meinungsfrage, die für diese Site nicht gut geeignet ist.
Aber ist es nicht sehr schwer, diese Annahme herauszufinden? Denn wenn man sich die Frage ansieht, hängt die Verzögerung von der Geschwindigkeit des Geschosses ab, was bedeutet, dass Sie nicht davon ausgehen können, dass die Energieänderung durchgehend konstant ist!
@DumpsterDoofus: Ich denke nicht, dass die Annahme eines konstanten Energieverlusts ein sehr genaues Modell dafür ist, wie echte Planken oder echte Kugeln funktionieren. Die Verformung nimmt mit der Geschwindigkeit zu, und die Verformung verringert die Durchdringung so weit, dass in der realen Welt eine erhöhte Geschwindigkeit manchmal die Durchdringung verringern kann.

Ich denke, dass die Antwort falsch ist und die Antwort unendlich sein sollte, da kein Brett die volle Geschwindigkeit der Kugel wegnimmt und sie niemals aufhören würde. Angenommen, diese Anfangsgeschwindigkeit ist u , Geschwindigkeit nach dem Passieren der ersten Planke ist ( u u / N ) , dann nehmen wir an, dass die Länge der Diele sei D , Geschwindigkeit nach dem Passieren der ersten Planke ist ( u u / N ) .Wir wissen das

v 2 u 2 = 2 A S
( u u / N ) 2 u 2 = 2 A S
2 u 2 / N + u 2 / N 2 = 2 A S

Lassen Sie die Anzahl der Bretter, die erforderlich sind, um es zu stoppen N :

u 2 = 2 N A S
N = u 2 / 2 A S
N = u 2 / ( 2 u 2 / N + u 2 / N 2 )
N = N 2 / ( 2 N 1 )

Aber hier, wenn wir den Fall der zweiten Planke betrachten, dann wird die Geschwindigkeit sein u 2 u / N u 2 / N 2

Die Beschleunigung ist also nicht konstant, was zu keiner Lösung führt

Ich denke also, dass die Frage eine falsche Antwort hat oder nicht genügend Informationen enthält

Und bei logischer Herangehensweise sollte die Antwort unendlich sein.

Selbst wenn Sie dieselbe Frage in Betracht ziehen, werden wir meiner Meinung nach unendlich antworten.

Betrachten wir die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses als v , dann seine Geschwindigkeit nach dem Durchlaufen von first, second, .... N Brett wird sein

v ( 1 1 / N ) , v ( 1 1 / N ) 2 , v ( 1 1 / N ) 3 . . . . .
bzw.

Sie müssen beachten, dass die Geschwindigkeit des Geschosses aufhört, iff ( 1 1 / N ) N = 0 , dann für jeden Wert von N , der Wert wird nicht gleich sein 0 . Daher, N muss gleich sein 1 um die obige Bedingung zu erfüllen.

Wenn N = 1 , dann die Geschossverluste ( 1 / 1 ) th seiner Geschwindigkeit, wenn es durch eine Planke geht, was bedeutet, dass seine Geschwindigkeit konstant bleibt, obwohl es diese Planken passiert. Daher ist eine unendliche Anzahl von Brettern erforderlich, um es zu stoppen.

Lesen Sie diesen Auszug aus Feynmans "Surely You're Joking, Mr. Feynman!":

....Dann cdtnes die Liste der Probleme. Darin steht: „John und sein Vater gehen hinaus, um die Sterne zu betrachten. John sieht zwei blaue Sterne und einen roten Stern. Sein Vater sieht einen grünen Stern, einen violetten Stern und zwei gelbe Sterne Sterne gesehen von John und seinem Vater?" – und ich würde vor Entsetzen explodieren.

Meine Frau würde unten über den Vulkan sprechen. Das ist nur ein Beispiel: Es war immer so. Immerwährende Absurdität! Es hat überhaupt keinen Zweck, die Temperatur von zwei Sternen zu addieren. Niemand tut das jemals, außer vielleicht, um dann die Durchschnittstemperatur der Sterne zu messen, aber nicht, um die Gesamttemperatur aller Sterne herauszufinden! Es war furchtbar! Alles, was es war, war ein Spiel, um Sie dazu zu bringen, hinzuzufügen, und sie verstanden nicht, wovon sie sprachen. Es war, als würde man Sätze mit ein paar Tippfehlern lesen, und dann ist plötzlich ein ganzer Satz rückwärts geschrieben. Die Mathematik war so. Einfach hoffnungslos!......

Jetzt würden Sie verstehen, warum die Frage mehrdeutig ist (wenn die obige Berechnung richtig ist), keine Kugel bleibt unberührt, selbst wenn sie durch Planke geht.