第9章 这道题有点难度啊
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第9章 这道题有点难度啊

    首先假设物体某时某刻距离地面的高度是h,然后列出这个高度时的重力加速度。m.luhaibing.com



    那么当时间为0的时候,高度h为R。



    当时间为t的时候,高度h为0。



    于是就能列出一个二阶微分方程。



    最后求出t。



    虽然解题思路不难,但因为要两次积分,过程非常复杂。



    随着直播的镜头切换到黄志晓身上,看着镜头下黄志晓的奋笔疾书,顾然默默点了点头,很显然,他就是按照这个方法在做。



    但人毕竟不是电脑,这个计算的步骤又是死的,所以恐怕没有十分钟是算不出来了。



    顾然没有比赛,所以他在得到解题思路之后,就不用浪费时间计算了。



    而是把剩下的时间用来思索是否有其他的解题思路。



    在黄志晓计算的时候,超级大脑节目组也没有闲着。



    或许是看弹幕上不理解的人太多了,于是主持人主动询问特邀嘉宾对这道题的评价。



    算是为弹幕上的疑问进行回应。



    特邀嘉宾是中科院国家天文台的院士崔志敏教授,算是天体物理方面的权威。



    超级大脑邀请这么一位嘉宾过来,一方面是当做评卷老师,另一方面也是方便在这种长时间等待中,与观看直播的网友进行互动和解疑。



    崔志敏教授在听到主持人的询问之后,也阐述了自己对于这道题的看法:“这道题是很容易把人带偏的。”



    “不同教育程度的人,看到这道题的反应和得到的答案也是不同的。”



    “对于我们初高中的小观众来说,只需要考虑自由落体运动就可以,所以根据自己的物理知识,只运用运动学的加速度公式就能够得出答案。”



    “但对于台上的选手来说,需要考虑的因素就很多了,比如在高度降低的过程中,加速度不断的变化,再比如运动的过程中,需要考虑运动轨迹,各种因素杂糅在一起,其实是一个迷惑性很强的题目。”



    “不过这道题解题思路并不复杂,我相信黄志晓选手已经有了自己的方法。”



    “另外,我可以透露一点,最后得出来的结果,应该是一个准确的数字。”



    “至于为什么会是一个准确的数字,因为给定的背景是地球,正因为是地球,所以变相的给出了我们许多隐形的参数。”



    “比如自转周期,公转周期,密度、第一宇宙速度、角速度等。”



    在听到崔志敏教授的分析之后,原本热闹哄哄的弹幕,一时间就冷静了下来。



    那些叫嚣着自己随手就算出答案的人,再也不说话了。



    这一张口就暴露学历,谁还敢说话当小丑?



    顾然从桌子上抽出一张A4纸,写写画画了起来。



    没多久,他从另外一个角度,给出了一个新的解题思路。



    假如把地球看作质点,给物体一个很小的初速度呢?



    这样的话,根据开普勒第一定律,物体就会做椭圆运动。



    地球这个质点就是椭圆的焦点。



    根据开普勒第二定律,物体的切向速度乘以速度到焦点的距离是个定值,所以刚开始运动的时候,物体到地球焦点的距离是高度R加上地球半径R等于2R,而到地球的另一侧因为速度无穷大,所以距离也就约等于0了。



    再根据开普勒第三定律,周期的平方和半长轴的立方成正比。



    而物体绕地球一圈,和卫星以第一宇宙速度绕地球一圈的时间是一样的,也就是一小时四十四分。



    这些前置条件完成之后,再把地球慢慢放大到R的尺寸,发现物体转不完一圈就会落在地球上。



    也就是说只用开普勒三大定律,再加上高中的一些计算,就能得出物体落地的时间。



    唯一麻烦的计算不过是物体扫过的面积,也就是四分之一个椭圆加上一个直角三角形,最后用开普勒第二定律将面积做比,得出落地时间大概是34.5分钟。



    顾然看了一下时间。



    从思路的灵光一现,到算出最后的答案,总用时不过两分钟。



    这个做法肯定不是最标准的思路,但数学物理就是这样,往往曲径通幽才更让人惊喜。



    顾然把纸又揉成一团,看黄志晓那边恐怕还要用上一段时间,就惬意的磨了杯咖啡。

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