文章插图
成为物理学大师是一个漫长的过程,需要做大量的思考和研究,本文将让你迈出第一步 。
文章插图
我们经常谈论物理学,好像它仅仅是一些事实和方程式 。F=ma、能量既不能被创造也不能被毁灭、E=mc^2、恒星是由氢气聚变成氦气和更重元素的巨大球体等等 。这些事实和方程式既可以构成我们理解的基础,也可以是我们理解的结果,但做物理学就是要把这两者联系起来 。
我不可能把每一个问题中使用的每一个技巧和准则都说出来,这里我介绍一下物理学中最常用的一些技巧和准则 。
尽量列出一个明确的方程式你可以使用方程来解决相当数量的问题,有n个未知量就需要列出n个独立方程 。
例子:天体力学
如果太阳的质量是目前的百分之一,而地球的轨道不变,那么地球要花多长时间才能绕太阳一圈?开普勒第三定律将太阳的质量、轨道的半径/半主轴和轨道的周期联系在一起,因此我们可以通过解开普勒第三定律中的T并插入我们已经知道的数值来得到周期 。
文章插图
一个高级技巧
每当你遇到一个物理问题,在一个公式中改变了几个数值(在本例中,太阳的质量),试着用改变前的数值来表示答案 。对于这个问题,我们不必查找任何物理常数,甚至不需要计算器 。
文章插图
请注意,蓝绿色的表达式是一样的,所以我们可以把它代回来,除了地球绕太阳一周需要一年的时间外,不需要知道任何东西 。你可以通过用地球的周期除以新的周期,并将其约去,得到类似的结果 。
延伸
我只讨论了有一个未知数的奇异方程的情况,但是如果有n个未知数呢?我们将在后面讨论具体的例子 。
多去尝试如果你无法理解题意,无从下手,那么利用你所得到的信息做一些尝试,即使你不知道是否有用 。物理学经常要求我们利用已知道的信息,找到一个能得到更多信息的方程式,然后重复这个过程,直到有足够多的信息来回答问题 。
例子:运动学
一架质量为m的飞机以一个恒定的合力F从静止到达速度vf ,需要多长的跑道?“跑道需要多长 ”让我们求一个距离 。现在已经知道的是质量、力、初速度和最终速度 。你可能想尽可能地使用一个明确的方程,但对于这个问题是不能的 。因此,利用所给的信息,去寻找只包含一个变量的方程,你会发现经典的F=ma,而你已经知道F和m,所以很容易求出a,即加速度 。重复上面的思考过程,你会发现其中一个运动学方程有a、s(距离/位移)、vi(初始速度)和vf(最终速度) 。
这样,我们很容易得出问题的答案 。随着你的经验越来越丰富,你会记住一些规律,如 "用F=ma,然后用运动学方程来获得速度、时间或距离" 。
但我之所以能想出这些方法,是因为我一直遵循这一准则,不断犯错,并从中吸取教训 。在解决一个问题时,犯错的方法只有这么多 。只要你不断尝试,尽量不犯你已经犯过的错误,你就会没有错误可犯了 。
单独看每个维度在笛卡尔坐标中,每个维度都是正交的 。在实践中,可以创建一个每个维度有一个方程的方程组 。
扩展
在更高层次的物理学中,你会看到这种方法的一些扩展:利用对称性来减少必须考虑的方程数量,变量分离法,以及本征函数展开方法(你可以把每个本征函数当作一个独立的维度) 。
例子:弹道学
忽略空气阻力,假设地球的曲率可以忽略不计,那么炮口速度为v的大炮的最大地面射程是多少?我们可以单独考虑x和y维度,并使用运动学方程来解决问题 。我们必须用正弦和余弦将速度分成x和y两部分 。由于我们有一个由两个方程组成的系统,因此可以有两个未知数 。但这个问题似乎有三个未知数,因为我们不知道θ,即大炮发射的角度 。但我们可以得到另一个方程,因为还有“射程最大化”这个条件,可以用一个未知数得到射程,然后取射程相对于该未知数的导数,将其设为零,在新方程中求解该未知数,然后选择得到最大值的解 。
【迈出成为物理学大师的第一步 怎样成为物理学家】
- 6600万年前的恐龙灭绝 6500万年前恐龙灭绝
- 【游戏迷】原神再次联动随变冰淇淋,荒泷一斗风头被抢,派蒙成为新主角
- 用这9招来进行修炼,一定可以成为葡萄酒品鉴达人吗?
- 【爱历史】杨广做过许多利国利民的事,为何最后却成为了亡国暴君?
- 小米手机会超越三星成为全球第一吗 小米和三星
- 【爱历史】《甄嬛传》华妃无法成为皇贵妃,端妃为什么可以?
- 【游戏迷】盘点游戏史上“肝”到传奇的玩家,如今还有人成为传奇吗?
- 成为苹果用户备用机首选 iphonese作为备用机
- 2021手机拍照哪家强 拍照好的手机2021
- 【游戏迷】DNF劳动很光荣, 悄悄让你成为小赢家