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【数学应知道】加加速度
热度 2 jiangxun 2019-11-15 11:59
原文出处: 维基百科:加加速度 ( wikipedia: jerk 加加速度,又称变加速度、急动度、冲动度、跃度,是描述加速度变化快慢的物理量。加加速度是由加速度的变化量和时间决定的。 加加速度可由以下公式求出: 其中, 分别是加速度、速度、位移和时间。 加加速度是矢量,一般不描述急动度的数量大小。 国际单位制中,急动度的单位是米每三次方秒(m·s -3 或 m/s 3 )。急动度的符号没有一般共识,但大多使用 j 。 在大多的物理问题中只涉及到速度、加速度的讨论,急动度较少被用到。这可能是由於急动度的物理意义不太直观,不具有专门讨论的必要;或是由於加速度变化不大,从而急动度对问题影响较小。但仍然有一些问题需要用到急动度这一概念。 在工程学中经常需要用到急动度,特别是在交通工具设计以及材料等问题。交通工具在加速时将使乘客产生不适感,这种不适感不仅来自于加速度,也与急动度有关。在这种情况中,加速度反应人体器官在加速度运动时感受到的力(见牛顿第二定律),急动度则反应这作用力的变化快慢。较大的急动度将会使人体产生相当的不适感,例如在电梯升降,汽车、火车等加速和转弯的过程中(在这些情况中加速度和急动度的效应一般会同时存在)。因而在设计交通工具时急动度是必须考虑的因素。对於材料,急动度相当于一种撊嵝耘鲎矓,会使材料产生疲劳,在机械设计和高层建筑的抗风、抗震设计中需要考虑到加加速度。 在物理学的混沌理论和非线性动力学中,急动度也有一定应用。 参见 维基百科:加加加速度 ( wikipedia: jounce )
个人分类: 传数学|21614 次阅读|4 个评论
关于两个鸡蛋碰撞的讨论
热度 4 youmingqing 2018-12-20 18:54
关于两个鸡蛋碰撞的讨论 尤明庆 博文 介绍别莱利曼 (1882-1942) ,提及“鸡蛋碰鸡蛋”:他直接指出从哪一枚运动或哪一枚静止的角度去分析是完全错误的,因为运动是相对的。查《趣味力学》,开卷就是“ 两手各持一个鸡蛋而撞击。若两者完全相同,撞击部位也相同,哪个鸡蛋会破呢? ” 。将书中相关论述撮录如下。 该问题是数年前 ( 距今百年前 ) 美国杂志《科学与发明》所提。称,根据实验多半是运动着的鸡蛋会破碎。其解释是,拱形蛋壳可以承受外部压力;不过,运动鸡蛋的内部物质在撞击瞬间会挤压蛋壳使其破碎。 问题在列宁格勒的报纸刊出后,征得的答案却各种各样,说静止鸡蛋破碎的与说运动鸡蛋破碎的都有道理。不过,这两种结论都是错误的,因为从运动的相对性来看,两个鸡蛋并没有差别。地球本身就在星际间以各种方式运动着,被撞的鸡蛋和去撞的鸡蛋都处于运动之中,而两者速度的差异难以判断呢。 中学物理层面 可以说“运动是相对的,相碰鸡蛋的状态没有差别”;不过, 鸡蛋并非刚体,内部有可压缩的气体和可运动的液体 ,其直立、旋转及水中姿态极为复杂 ; 从静止状态加速运动的 鸡蛋 ,碰撞前内部物质并非处于匀速运动状态,与静止鸡蛋的力学状态不同 。 十年前 《力学与实践》也曾刊登问题求解: 两个完全相同的鸡蛋,一个运动的鸡蛋碰撞一个静止的鸡蛋,请问哪个鸡蛋更容易破 。 1 运动的相对性 伽利略已经知道静止与运动的相对性:在匀速直线运动的密闭船舱中,一切物体包括空气都具有相同的速度,不能通过观察水滴的降落、苍蝇的飞行、鱼的游动以及乘客之间抛接物体来确定船体相对于河岸的运动 。 若鸡蛋通过图 2 所示的传送带匀速向前,经足够长距离之后而与静止鸡蛋碰撞,根据作用力和反作用力相等,碰撞结果与其运动与否及速度大小无关,仅取决于鸡蛋材质和碰撞处形状。 如果传送带安置在以速度 V 向右行驶的车辆或船体上,则两个鸡蛋相对于地面观察者的速度是 V 和 –( V 0 – V ) ,两者相对速度仍然是 V 0 。若 V = V 0 ,则可以说右侧鸡蛋撞击左侧鸡蛋,也可以说左侧鸡蛋撞击右侧鸡蛋——运动与静止完全取决于观测者的位置。不过, 通常两手持蛋相撞 ( 图 1) ,运动者加速而并非匀速运动 。 2 加速运动引起的容器内液体压力 先讨论装有液体和气体的长方体密闭容器沿水平方向以加速度 a 向左运动;在达到稳定后液体也以加速度 a 运动,具有水平向右的惯性力,因而压力随水平距离向右而线性增加,当然也会随着深度线性增加(图 3 );假设液体不可压缩,且气体则因密度较小而认为其压力恒定为 P 0 。 气液分界面 AB 以及等压面与铅锤方向垂直,与原水平方向夹角 θ =arctan( a / g ) 。随着加速度 a 的增加, A 点一定会到底面,即前侧面完全不承受液体压力。只要容器加速运动,则前端面受力减小而后端面受力增大。 容器内气体较少,则必须考虑液体因压力升高而产生的体积压缩,左上角的气体压力将降低;若容器完全由液体充满,惯性力引起液体压力增加而体积减少,左上角出现真空 ( 实际为液体蒸发的饱和汽压)。容器在加速运动时,若其充满液体则前端面内侧的受力将极大地降低,而上方存在气体时则受力降低较少。 与此相关,密闭容器上方存留少量气体,可以降低运输速度变化产生的液体瞬变压力而提高安全性 ;而米袋系扎过满跌落之后则可能引起破裂。 3 鸡蛋相撞的破碎讨论 碰撞破坏问题极为复杂 ,而手握一个鸡蛋挥向另一鸡蛋的真实相撞过程影响因素众多;为简单起见,以下讨论假设运动鸡蛋相撞前处于匀加速运动状态,且两个鸡蛋的材质、形状以及碰撞位置完全相同。 实际打鸡蛋总是基于经验而选择合适的速度,使两蛋相撞后只有一个破碎:结构损坏者承载能力下降,另一鸡蛋受力随之减小而不再破坏。手挥鸡蛋相撞,通常距离在 0.3 m 左右,时间在 0.2 s 以内,速度在 3~5 m/s 之间,而加速度估计为 20 m/s 2 即 2 g 左右。 鸡蛋大端处内膜与外膜分开成为气室,其体积随储存时间而增大;蛋膜抗拉强度随变形速率而增加,大致为 1~3 MPa 。蛋壳厚度在 0.3 mm 左右,且从大端向小端逐渐增加;而直径在 45 mm 左右 ,两蛋相撞属于集中载荷,通常弹性力学分析的无弯矩假设 并不能成立。基于鸡蛋的相对运动速度可以估算最大碰撞力,蛋壳局部因抗弯能力不足而破坏 。 鸡蛋的碰撞位置分别为中间腹部以及大端和小端。加速运动鸡蛋的 3 种情形如图 4 所示。 ( 1 ) 鸡蛋中部的腹面相撞瞬间,加速运动鸡蛋碰撞处壳壁后的压力较低;而碰撞之后静止鸡蛋向前加速,其蛋清的惯性作用将对其后侧壁壳提供支持压力。碰撞处蛋壳实际受力取决于内外压力的差别。就此而言,主动碰撞鸡蛋的破碎可能性较高。 不过,鸡蛋的尺度较小,上述两种压力都不会很高; 而蛋壳破碎也需要一定的变形,必然压缩后侧液体使其压力增加。 鸡蛋加速运动的实际影响并会不显著。另一方面,蛋壳厚度以及腹部的主曲率半径存在差异,且随位置变化,其对碰撞结果的影响更为显著。鸡蛋以该方式碰撞破碎之后,便于从中间分开而为实际“打鸡蛋”所使用;文献 所述试验结果或许就是如此获得的。 ( 2 ) 鸡蛋大端相撞瞬时,因液体刚性较高,惯性力引起的压力增加对液体体积没有显著影响,因而气室内的压力变化较小,加速运动鸡蛋和静止鸡蛋碰撞后的破碎可能性相当。此外,运动鸡蛋的小端因液体压力的增加而在蛋壳产生拉应力,但手挥的加速度尚不能使小端处液体从内部破碎蛋壳——蛋膜具有 1MPa 以上的抗拉强度 。 ( 3 ) 鸡蛋小端相撞 瞬时,加速运动鸡蛋中液体因惯性而相对蛋壳向后压缩大端气室,而前端则出现真空,碰撞处蛋壳完全失却后侧液体的支持;与之相反,静止鸡蛋受撞后的加速运动将引起碰撞处蛋壳的液体压力增加,其减小了蛋壳的实际受力。 试验结果是:主动撞击者破碎 18 次,静止者破碎 5 次。不过,这种相撞方式不易分开蛋壳,或许不会为实际“打鸡蛋”所采用,因而相关试验结果或许没有得到注意。此外 ,若挥蛋速度较快,碰撞前本能地减速也会影响结果。 4 结 语 两个鸡蛋大端或中腹部相撞时,运动与否对破碎的差异影响较小;小端相撞瞬时,加速运动鸡蛋中液体因惯性而向后压缩大端气室,前端则出现真空,碰撞处蛋壳完全失却后侧液体的支持而易于破碎。当然,鸡蛋之间总是存在差异,实际碰撞后也会出现静止者破碎而运动者完好的情形。 文献 再版时最好对该问题添加相应注释。 1 史晓雷. 永恒的经典——评别莱利曼《趣味科学》丛书, 20180714. http://blog.sciencenet.cn/blog-451927-1123982.html 2 别莱利曼 . 趣味力学 ( 谷羽,赵秋长译 ). 武汉:湖北少年儿童出版社, 2009. 6-7 3 龚劲涛,李天芬 . 两只鸡蛋碰撞的力学问题探讨 . 中学物理, 2014, 32(9): 57 4 曹天福 . 到底哪个鸡蛋被撞碎?物理教师, 2009, 30(1): 61 5 Sasaki K. Spinning eggs —— which end will rise? American Journal of Physics, 2004, 72(6): 775-781 6 尤明庆 . 鸡蛋在水滴上的直立及水中的稳定平衡 . 力学与实践, 2017, 39(5): 519-523 7 孙博华 . 力学问题求解悬赏 . 力学与实践, 2008, 30(4): 67 8 武际可 . 力学史 . 上海:上海辞书出版社, 2010. 162-163 9 怀利 EB, 斯特里特 VL. 瞬变流 . 北京:水利电力出版社, 1983. 1-10 10 余同希 . 烧脑之问:撞击力有多大?力学与实践, 2018, 40(3): 344-348 11 Strnková1J, Nedomová1 Š, Kumbár V, et al. Tensile strength of the eggshell membranes. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 2016, 18(1): 159-164 12 刘信芳,吴守一. 鸡蛋力学特性实验分析. 江苏工学院学报,1992, 13(1): 7-13 13 徐芝纶 . 弹性力学 ( 下册 ). 北京:人民教育出版社, 1979. 238-241 14 Carter T C. The hen's egg: Shell breakage when two eggs collide. British Poultry Science, 1978, 19(3): 373-386
个人分类: 力学科普|18513 次阅读|8 个评论
他作死体验了46倍重力,最终却保护了成千上万人
热度 8 beckzl 2016-12-13 21:08
风险总是值得承担的 …    作为世界最畅销的漫画之一,七龙珠是不少人童年最美好的回忆    当中的许多奇异修炼方式令人印象深刻    有玄乎的超神水,也有度日如年的精神时光屋    但其中最深得人心的还是各式各样的负重训练 养眼可能也算一种修炼吧    从精神时光屋的4倍重力到界王星的10倍重力    主角悟空以超人的体魄一步步地成长    面对这些不可思议的所谓修炼,人类似乎遥不可及    然而,人类远比我们自己想象的要强大得多    10个G的加速度,甚至不能在人类记录里排上名 G,代表地球重力加速度,通常取9.8m/s^2。    1954年, 有人抵抗住了惊人的46.2G的加速度    这位勇士 双目溢血 , 眼球几乎夺眶而出    多处骨折,视网膜脱离,多出血管爆裂    但却奇迹般地幸存下来了,还 登上了时代周刊封面    作为对比,F1赛车通过高速弯道时“仅有”5个G    而特技飞行员或宇航员所承受的G值也不超过12G    而他看起来作死的举动,不同于那些一味挑战极限的莽夫    他拿命去做的实验竟是为了拯救了千万人的性命 …    约翰·保罗·斯塔普 出生在巴西,他的父亲是当地的一名传教士    在他12岁的时候,他随父亲来到美国德克萨斯州    斯塔普从小就是一个乐于助人的孩子    无论邻居同学有什么困难,他总是会第一个去帮忙    算是一个成绩优、品德好的“别人家的孩子”    中间蹲坐着的就是斯塔普    可这人越是仁慈,世界对他就越是残忍    大学时,斯塔普的表弟遭受了难以想象灾难    一次意外引发了大火,2岁的表弟被严重烧伤    赶来的斯塔普亲眼目睹了表弟重伤致死的经过    他难掩心中的悲痛,将拯救生命作为一辈子的使命    本科毕业后,斯塔普没有继续选择英语专业    他想考进医学院,将来做一名儿科医生    可是家里负担不起医学院高昂的学费    斯塔普也只好留在母校攻读 生物物理学硕士    后来又在 奥斯汀德克萨斯大学 拿到了 博士学位    但他还不满足,最终在 明尼苏达大学 以 医学博士 的身份毕业,走完了漫长的学习生涯 斯塔普    1944年,大器晚成的斯塔普终于参加了社会工作    他加入了美国陆军的航空队,作为一名普通的医生    以斯塔普的学识,仅仅担任军医一职是大材小用的    他自然不会不明白这个道理,但战争年代    他还是希望能为这些士兵们尽自己的一份微薄之力    随着美国空军在日本投下两枚原子弹,二战结束了    他很快也找到了毕生的归宿,调入了怀特空军基地    成为空军生理研究的项目的专职研究员    同时,他依旧会无偿地为研究组成员的家属提供医疗服务 怀特基地    然而二战虽然结束了,但新了战争又开始了    苏美两国持续的军备竞赛将人类的武器发展推向了一个高潮    为了掌握先机,两国的飞机越飞越高,越飞越快    斯塔普的任务就是研究飞行员在越发极端的环境下会受到怎样的威胁,能否存活    1946年,一架被秘密改装的B-17轰炸机起飞升空    这架轰炸机搭载着重新设计的发动机飞向平流层    斯塔普以自己为研究对象,作死就从这时开始    他跟随整个机组成员飞上平流层,不带任何保护    他想搞清楚,飞上空气稀薄的平流层,人体究竟是如何对抗脱水、缺氧、僵硬这些症状的 B-17轰炸机    终于,他在那个孤独的机尾待了 65个小时 后    总算是找到了克服这些症状的最佳办法    只要飞行员在执行平流层飞行任务前吸上半个小时的纯氧,就几乎可以避免一切不良反应    斯塔普心里满是研究成功的自豪    那时起,他放弃了儿科医生的梦想,决心奉献一生做人体研究,以此挽救更多的性命 斯塔普    因为斯塔普在高海拔研究上的“勇猛”表现    他得以监督当时实验室最重要的项目——人体减速    斯塔普的传奇生涯揭开了序幕    美国的空军力量愈来愈强大,战斗机更高更快的同时也更脆弱更容易被击毁    因此,军方想要用弹射座椅的方式保护飞行员    但是弹射座椅的实验需要实验研究,更需要小白鼠    起初,斯塔普的研究组只进行了一些简单的实验    包括从高处无缓冲撞击地面    或是坐在秋千上以一定角度释放,再瞬间截停    但这些简单的实验似乎并不会威胁到人体    于是斯塔普打算建造更复杂的实验设备 斯塔普的实验    他带着实验小组来到新墨西哥州的一处导弹基地    以原本导弹实验的轨道车作为基础展开新的研究    他建立了一条长两公里的轨道,设计了全新的火箭驱动的轨道车 Gee-Whizz    这辆火箭车能够 承受超过100G的加速度    最高时速通过驱动火箭控制,也就是 没有上限 Gee-Whizz火箭车    刚开始,火箭车里的乘客还是一个185磅的假人    仅仅穿戴着轻型的安全带就走向了万劫不复之路    “呲”的一声,火箭车瞬间加速到240公里的时速    眼看火箭车就快要驶离轨道的尽头,制动程序启动    一霎,假人和他的坐骑就已经稳稳地停住了    此前,教科书上人体承受的加速度极限是18G    几乎所有飞机都是以承受18G的标准设计的    但这一次,假人承受了30G的加速度    而且这次从假人实验得到的数据来看    似乎超过18G的加速度也并不会产生致命的威胁    进一步调查,斯塔普发现飞行员因为交通事故死亡的人数竟然比飞行事故死亡的还要多    他意识到了自己的研究可能不仅仅能拯救飞行员    甚至能拯救成千上万的普通民众    斯塔普心中涌出了无限的动力,即将开始作大死 斯塔普    1947年末,经过大半年的试运行,时机已到    斯塔普向上级建议,亲自担任实验对象    但领导建议他循序渐进,先经行低速的实验    第一次载人实验,谨慎起见,斯塔普只被允许乘坐安装了一个火箭的小车    最终也仅仅产生了10G的加速度,不痛不痒 斯塔普    斯塔普老早就认为18G以下的实验是没有意义的    第二天,他就偷偷给火箭车增加了两个火箭    毫不犹豫地就坐上了那个让人湿裤子的座位    火箭车一如既往地运行着,监控室里的加速度仪表的指针突然转动到了 35G 的位置    所有人都吓了一跳,斯塔普博士有可能真的不能穿着干裤子从里面出来了    火箭车停下的那一刻,所有医护人员都奔向斯塔普    博士不会真的被这三百多公里的时速打败了吧    打开舱门,他们吓尿了,博士看起来很不正常    斯塔普竟然笑着跟他们招手 ,这肯定是发生了严重的脑震荡吧    过了很久,斯塔普才终于让大家相信了他没有遭受任何伤害,最多只有一些轻微的头晕    这个结果打开了人类新世界的大门    似乎人类远比想象中的要强大不少    但更多人怀疑的是斯塔普要比想象中强大不少    为了确定35G的实验不是侥幸,斯塔普在后来的几个星期里完成了16次测试    事实证明18G确实不是人类承受的极限    也证明了另一件事,你所担心的一定会成真的    正是这几次实验促成了 “墨菲定律” 的诞生    事情是这样的,当时实验组的一个助理墨菲    负责整个实验的信息采集与处理工作    他所设计的固定带可以安装16个传感器    每个传感器都有两种方式正确安装    有一次,这些传感器竟然全被安装在错误的地方    让斯塔普博士白白遭了一次罪    墨菲受此启发,总结出了几条结论 1、任何事都没有表面看起来那么简单; 2、所有的事都会比你预计的时间长; 3、会出错的事总会出错; 4、如果你担心某种情况发生,那么它就更有可能发生。    后来斯塔普在接受采访的时候提到了这个定律    称它为“墨菲定律”,就是我们在电影中熟知的那个 星际穿越中提到了著名的墨菲定律    经过了“墨菲定律”的洗礼后,斯塔普反而更加猖狂    1951年,他在测试人体能承受最大的加速度的同时    还发展了一个副业——成为地面速度最快的人类    斯塔普建造了一架全新的火箭车 “Sonic Wind” 一号    它由六只火箭驱动,推力达到惊人的 27000磅    瞬间就能将轨道上的小车加速至 677公里 的时速    在当时这简直是不可想象的 音风阵阵的Sonic Wind    斯塔普满足了吗?并没有!    三年后,他又给火箭车安装了额外的几只火箭    这次他还要坐上去亲自打破这个速度记录    上车前,有人给了斯塔普一个甜甜圈充饥    斯塔普意外地拒绝了: “胃里的食物会影响解剖” 斯塔普准备作死中    嘭!火箭启动,斯塔普在五秒内就接近了音速    接下来只花了仅仅1.4秒就完全停了下来    火箭车瞬时产生了46.2G的加速度    不但如此,斯塔普还承受了25G的加速度长达1秒    这次实验不仅让斯塔普成为 “地球上速度最快的人”    也成功入选了世界十大作死实验的排行 斯塔普的实验记录    斯塔普活着坚持到了最后,但是却面临着多重伤害    剧烈的减速让他的视网膜脱落,眼球的血管爆裂    冲击让他的肋骨断裂,多处软组织挫伤,据说还掉了几颗牙齿    关于这次实验的收获,他说: “我可能得到了一支盲杖和一条导盲犬”    幸运的是,他的眼睛在几天之后逐渐恢复了    媒体得知消息后都惊呆了,不仅是因为46.2G    更多的是对斯塔普博士无畏的惊叹    要知道,当时斯塔普还计划进行更快的实验    要不是军方的阻拦,斯塔普可能就活不到 89岁 了 斯塔普登上时代周刊封面    斯塔普的实验看起来毫无意义,仅仅出于挑战极限    实际上那些实验对我们今天的生活意义重大    斯塔普46.2G的实验在1954年完成    证明了人类在面对事故造成的紧急减速或碰撞时    在合理的保护下是完全可以存活且不会造成永久伤害的    1955年, 福特开始在出厂的汽车上安装安全带    1966年, 约翰逊总统签署安全带的新法规,斯塔普就在他的身边    除此为安全带的普及立下了汗马功劳之外    斯塔普还设计出了更加安全合理的安全带,改进了降落伞用固定带等等    当然还有为弹射座椅的研发打下了基础    斯塔普用自己的巨大风险换来了人类的安全    就这一点来说,斯塔普作死意义巨大    “地球上速度最快的人” 的称号也会永远与他同在    冒险,也许是人类区别于动物最核心的精神 文章首发于微信公众号:SME 欢迎关注
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保GDP和保GDP+的逻辑
zhgzhang 2016-10-19 18:10
读了瑞信陶冬的文章《中国太执着 GDP 增长》,觉得非常有道理,其中有一段说: “这些年中国政府对GDP 增长的执着,某种程度上与维护社会稳定有关。亚洲金融危机后,中国经济曾面临重大的下行压力,朱镕基内阁展开了经济增长“保八”的战役。其实为什么增长的底线设在百分之八上,当时并没有做过慎重的研究和论证;近几年跌破7.5% 、7% 也未见触发大规模的社会震荡。事实上,靠基础设施建设和靠出口拉动带来的增长,对就业的需求是完全不同的,对社会稳定的帮助自然不同。必须达到一个既定的增长目标来保持社会稳定,在笔者看来是一个似是而非的思维定式。当然如果经济彻底崩溃,社会稳定一定有问题,不过从逻辑上量化地讲,增长与就业之间并没有直接的必然的联系。近年增长速度不断下滑,就业市场依然相对稳定,就是最好的例证。” http://blog.sina.com.cn/s/blog_467a66b00102ws12.html?tj=fina 记得当时 首相打了个比喻解释保8,说就像骑自行车,没有一定的速度自行车就会倒掉。当时就想,不 对啊,8是增速,是加速度,不是速度啊。哪怕加速度是0,甚至减速到一定程度,自行车也不会倒啊。不过我还是要说, 朱总理时代,除了工资涨,其他什么都不涨。退休后有人问他,为什么他任上年年提 GDP 要保八,他只回应一句话:保八是为了保就业。 最近几年,就业与 GDP 已经没有正相关关系。不能理解那些人为什么仍然对保多少那么执着不渝, 为什么要一 次次地货币大放水,为什么要不遗余力地刺激房价飞涨。也许和文科生不懂速度和加速度的区别有关吧。
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由钱先生导出的公式还可以得到物质粒子引力振荡加速度
zhulin 2016-8-8 11:47
钱大鹏先生提出了吸纳测不准原理的新狭义相对论,推导出哈勃常数与若干物理常数之间的关系式: H o =c G m e m n 2 / 2(h / 2 π) 2 式中, H 0 为哈勃常数, c 为真空中光速, G 为引力常数, h 为普朗克常数, m e 和 m n 分别为电子和中子的质量,由此式可算出哈勃常数: H 0 =2.299×10 -18 s -1 =70.937 s -1 ·Mpc -1 , 与近年来大量观测结果符合得很好。 对上式作进一步整理,还可以 相应 得到令人深思 的引力振荡加速度 表达式 : H o c=2 π 2 G m e m n 2 c 2 / h 2 =2 π 2 G m e m n / hτ n 其中, τ n 是中子的内在振荡周期 。引人入胜的是, H o c 也是物质粒子辐射空间本底量子受到的反冲加速度,详见: http://blog.sciencenet.cn/blog-38228-967328.html
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高铁火车的加速度很低?
热度 2 zhangxw 2015-10-4 10:47
高铁火车的加速度很低? 张学文, 2015.10.4 此前一则消息是印尼不需要高速火车,仅需要中速火车,理由是高速火车要开行很长的距离才达到高速,可印尼的火车要经停的站都比较近,言外之意是火车还没有达到高速之前,就已经到站了。。。 另外一则消息是说中国高铁很稳,硬币立在火车上居然不会倒下。我质疑火车有这么高的稳定性,但是以上两个消息似乎都在说明速度很高的火车应当是加速度很小,它不能在很短的距离内把速度提得很高,一致没有达到理想速度之前就到了下一站,也因此保证一枚立着的硬币不会到下。(另外一个推论是它不能快速刹车。。。) 于是我认为高铁的火车的加速度很小,至少比公共汽车小很多,对吗?! ------------ 下面是王虹宇老师的进一步说明 高铁从出站到300公里速度一般三分钟以内。按照150秒计算的话,300km/h=83m/s,再除以150,也就0.55m/s^2,比汽车要小一个量级(像样点的跑车都能到5m/s^2)。至于刹车,一般要几公里吧,据说300km/h的火车要刹车3公里。
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绝了:体热发电机
热度 2 xinliscau 2014-4-12 10:28
上图是能量转化图,目前来看大部分都已实现. 其中比较难的就是光能转化成机械能,这个好像目前只有太阳帆,但他必须在远离地球的外太空才会有效,而且光压产生的加速度也很小. 机械能不经过电能直接转化成光能似乎也很难. 下面要介绍是内能(热能)转化成电能, 就是热电电机. 最近韩国人这项报道比较有意思,见下图: 只要将这一器件,放在身上,就可以利用体热发电. 哈哈,以后电子表可以不用纽扣电池了. 具体报道参见: Wearable Thermoelectric Generator Fabricated on Glass Fabric http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ee/c4ee00242c#!divAbstract
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由“长度收缩”效应引发的猜想
热度 4 wangjunliblog 2014-4-7 11:54
“长度收缩”是一种相对论效应,它是指高速运动的物体在运动方向上的长度会缩短。由于,在物体运动的方向上的这种“长度收缩”,导致物体的体积减小,又因为此时还有质量增大的相对论效应,因此,此时物体的密度一定增大。引力场是能量的聚集效应,物体密度增大从而使该物体产生的引力场增强。 在广义相对论中,加速度与引力场是等价的。如果物体以很高的初速度做加速运动,那么除了“长度收缩”而引起的引力场增强之外,还有由于加速度而附加的引力场。因此,一个以很高的速度做变速运动的物体所产生的引力场来源于速度(要求速度数值很大)、速度的变化(加速度)以及物体静止时所固有引力场。 正如电流(定向运动的电荷)和电流的变化(运动电荷整体的加速度)都能产生磁场,稳恒电流产生稳恒磁场,变化的电流产生变化的磁场,引力场也与之类似,高速与加速度都能形成引力场。但是引力场还有一种来源:物质质量的聚集。反过来猜想一下,电荷的定向速度和加速度能形成磁场,那么电荷的聚集能否也像物质聚集形成引力那样而形成磁场?换言之,电荷周围是否有可能既存在电场又存在磁场呢? 高速运动的物体一旦具有加速度,就会使由于“长度收缩”而增强了的那部分引力场按照同样的变化率变化,加速运动的物体周围伴随着引力场同样的加速运动,也就是伴随着变化的引力场,如果从电场、磁场互相激发的角度来类比引力场,那么在这种变化的引力场中很可能还存在一种能够与引力场互相激发的未知场。而这种未知场与引力场互相激发就形成一种引力波与未知波正交振动的复合波。根据电场、磁场、引力场以及物理规律的对称性可以推测出这种未知场的一些性质:这种未知场是一种非保守场,即由未知场产生的未知作用力是一种耗散力,稳恒的未知场是一种有旋无源场。 倘若这种未知场的确存在,那么引力就与由未知场产生的未知作用力相统一了,统称为引力未知相互作用。当引力场与未知场其中一个变化时,它们就会互相激发,形成引力波与未知波正交叠加后的复合波向周围空间传播开来。 这样以来,引力场与未知场复合后形成的引力未知场就与电磁场的规律完美的对称了。现代物理学理论已经预言了引力波的存在,但是引力波极其微弱,需要在超大质量天体附近测量,很难用现有的方法和设备检测出来。有朝一日,引力波一旦被确凿的证实存在,我想它不仅仅单纯的是引力波,而是引力波与未知波的复合体。到那时,就会形成电磁相互作用、引力未知相互作用、弱相互作用以及强相互作用的完全大统一。我坚信引力波与这种未知波都是存在的,自然界的规律是对称的、和谐统一的。 本文已发表在 《大科技·科学之谜》2014年第4期。
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凡事预则立,不预则废
shehp 2014-2-8 16:22
最近在考虑导弹拦截运动目标的制导问题,进一步认识到,不论目标的运动速度快或慢、加速度或机动能力强或弱,只要导弹能根据测量信息预测出目标的运动状态,并有足够的时间提前控制导弹的运动,就可以较小的过载或能量命中目标,否则需要导弹有数倍于目标的机动能力且可能脱靶。 联想到其他事情,体会到这一规律的普遍性,正所谓“凡事预则立,不预则废”。科研方向的选择如此,技术产品的开发也如此;资本市场的投资如此,棋盘上的博弈也如此。类似的事情还有很多,都印证“眼光比努力重要”。能远看一步,先走一步,则步步领先;否则,想要跟着走,总是跟不上,费力不讨好。 像这样,许多看似毫不相干的事情,涉及相距很远的不同学科,却有着相似的共同规律在支配着。相信大家都有很多类似的体会,似曾相识。这些共同规律是什么?我们通常“打比方”的基础又是什么?能否把这些共同规律抽象、归纳和表述出来?或者说,这些规律就是各学科的共同基础和普遍规律—哲学?
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千百度
physicsman 2014-1-12 13:37
王国维先生说,“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”是做学问之最高境界。各位看官,您说百度公司是从这句话中得到启发吗?若果真如此,那么这一想法挺好的。至于百度能不能学术搜索呢,你懂的:) 物理学中也有千百度,有速度、加速度、温度、密度等。度是程度的意思。速度表示物体运动的迅速程度;密度表示物体所包含物质的疏密程度;而温度表示物体的冷热程度。我们可以用路程和时间的比值来计算速度,用质量和体积的比值来计算密度,但是速度的大小不取决于物体所经过的路程也不取决于物体的运动时间,密度的大小不取决于物体的质量也不取决于物体的体积。比如汽车,它的速度取决于车况、路况和驾驶员的喜好。密度取决于物质的种类、状态及温度等。 数学上用导数表示度.
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设计一道质点运动学加速度的综合题目--歼15舰载机
sdzjh870 2013-9-27 22:57
美国航母的“大黄蜂”舰载战机在3秒钟内会被加速到206公里/小时,飞行员在离舰的瞬间要承受5倍的重力加速度。 2012-11-25今日关注 歼-15成功起降 中国航母亮利剑 歼十五舰载机(资料图) 歼-15战机所配备的是中国WS-10“太行”涡轮风扇发动机(其水平与俄罗斯的AL-31FN发动机相当),这款发动机的最大推力为132千牛; 就航程而言,歼-15的最大起飞重量为33吨,最大速度为2700公里/小时,最大航程3500公里,最大作战半径是1200公里。 歼-15舰载战斗机舰上105米短距滑跃起飞是这次试验和训练的一项重大突破。 机场跑道上最醒目的就是滑越14度飞行甲板, 据测算,从舰载机尾钩与阻拦索“拉钩”开始到飞机停下,全程只有2~3秒。 对舰载机飞行员的技术、身体、生理和心理素质都提出了更高的要求。 一旦阻拦索未能挂住舰载机,飞行员就要迅速收起起落架,以大约240米/秒的速度加速拉升逃逸,这对于飞行员的反应速度和操控飞机的精确性要求很高。舰载机在钩住阻拦索的瞬间,飞行员会承受巨大的载荷。起飞时,航母甲板的滑跃倾角会使舰载机飞行员产生加速撞墙的感觉。 辽宁舰飞行甲板上有一长一短两条黄色的舰载机起飞中线,设立三个起飞点,即距离为105米的第一、二起飞点和距离为195米的第三起飞点,第一、二起飞点用于飞机轻载状态下起飞,也就是空战模式下起飞用,第三起飞点用于重载模式,也就是对敌攻击模式下起飞用, 下一图集 美军X-47B无人战机登上航母 将进行航母甲板测试 重新浏览 歼-15从航母上滑跃起飞 空中“飞鲨” 歼-15飞机是我国自行设计研制的首型舰载多用途战斗机, 各项性能可与俄罗斯苏-33、美国F-18等世界现役的主力舰载战斗机相媲美,因此被誉为凶猛强悍的空中“飞鲨”。歼-15舰载机总设计师孙聪介绍说,歼-15舰载战斗机是在我国第三代战机技术基础上进行了全新设计研制的多用途舰载战斗机。 有资料反映,歼-15飞机在没有副油箱情况下转场航程可以达到3000公里,所以它具有很强的远程作战能力。 歼-15在航母上降落(中广网 孙利摄影) 舰载机以几百公里的时速,在航行中的航母甲板上瞬间钩住阻拦索, 阻拦索——降落 置于飞行甲板后部的阻拦索装置完全由我国自主研制制造,在战机着舰时与尾钩完全咬合后,在短短数秒内使战机速度从数百公里的时速减少为零,并使战机滑行距离不超过百米(图一)。 飞机在起飞前,会释放出高达近2000摄氏度的尾焰气流 降落承受巨大载荷 出现“红视”现象 其次通过身体关的选拔。歼-15舰载机在钩住阻拦索的瞬间,飞行员会承受巨大的载荷,这对飞行员的颈椎、腰椎和脊柱都会产生影响。同时由于惯性的作用,血液加速向飞行员头部涌去,飞行员眼前会出现“红视”现象……这就对飞行员身体素质提出了极高的要求。 起飞时会产生加速撞墙感觉 再次必须通过心理关的选拔。张洪涛介绍说,由于14度的滑跃倾角,飞行员在起飞时会产生加速撞墙的感觉……每一次起降,都是过“鬼门关”,对飞行员的心理产生极大的挑战。医学专家设置不同情境,通过精密仪器,判断飞行员是否具备“ 泰山 崩于前而不惊”的心理素质。最后必须通过政治素质考核。 歼-15舰载战斗机在辽宁舰上成功完成首次上舰飞行试验,标志着我已掌握舰载战斗机海上阻拦着舰和滑跃起飞的核心关键技术。 “辽宁号”航母 舰长304米,舰宽70.5米,航母吃水深度10.5米,标准排水量57000吨,满载排水量67500吨。 “辽宁号以4台 蒸汽轮机 为动力,4轴4桨双舵推进。 航母 由四台蒸气轮发动机驱动,总计20万马力,最高航速可高达32节,在航速30节时续航力为4000海里,在航速20节时续航力可达12000海里;舰上的电力系统可提供14000千瓦的电力,燃油储量为7800吨,航空汽油储量为5800吨。舰首使用 滑跃式起飞 甲板,舰艇中部设有4道飞机降落阻拦索及1道应急阻拦网。舰桥岛式建筑位于飞行甲板右侧,前后各有一台甲板/机库升降机。 美国媒体曾报道,从使用航母至今,美国的舰载机飞行员共死亡1000多名,在上世纪八九十年代就有400多名舰载机飞行员死亡。其中最惨烈的一次着舰事故发生于1981年5月25日深夜。 当时在美国佛罗里达州杰克森维尔以东70海里的大西洋洋面上, 尼米兹 号航母进行训练后正在回收模拟作战归来的机群。其中一架EA-6B徘徊者电子战飞机第一次降落时没有成功,飞机触舰后复飞。 20多分钟后,飞机再次进入降落航线,这次飞机降落在舰上了。但是,飞机下降时速度大于最佳着舰速度,又没有对准跑道中线,而是位于跑道中线的左侧,机头向右斜,引降员也没有发出飞机偏离中线的呼叫。 随着一声巨响,飞机向右撞向停在飞行甲板上的3架F-14战斗机,这3架飞机各装载有一枚麻雀导弹、一枚响尾蛇导弹和一枚不死鸟导弹,更糟糕的是,其中还有一架是刚加过油的飞机。随着惊天动地的爆炸声,这4架撞在一起的飞机立即被大火吞没了。 电子战飞机驾驶员和两名电子对抗军官猝不及防,还没有来得及启动救生弹射装置,就葬身于火海之中。在明火熄灭后,清理甲板现场时,一枚掩埋在飞机残骸中的“海麻雀”导弹战斗部因受热而突然爆炸,火势再起,爆炸引起的剧烈震动又使飞机上的几挺机枪脱离保险状态而自动射击。 在这场灾难中,14人丧生,45人受伤,11架飞机被毁或受到损坏,事件中人员伤亡之多,飞机、设备损失之大,是美国海军航空史上绝无仅有的。这次事故发生后,尼米兹号采取了一系列改善措施,以防止重大的事故再次发生。 舰载机飞行员选拔培养堪比航天员 在拥有航母的国家中,舰载机飞行员始终是航母培训工作的重中之重。通常,普通战斗机飞行员要通过500~600小时的飞行训练才能执行战斗任务,而舰载机飞行员不仅要完成这些基本内容,还需要克服航母起降的种种困难,训练时间远长于此。 我国海军首批歼-15舰载机飞行员选拔培养堪比航天员,某些条件甚至更为严苛。首支舰载航空兵部队官兵都是从全军飞行部队中选出的精英。据了解,首批舰载战斗机飞行员年龄在35岁以下,飞过至少5个机种,飞行时间超过1000小时,其中三代战机飞行时间超过500小时,且多次参加过军兵种联演联训、重大演习任务,具备丰富的飞机、舰艇、航海、气象和国际法等方面的知识。即使这样优秀的陆基飞机飞行员,也要先经过一段时间的陆上训练,提高水平后才能上舰起降。 歼-15的作战半径可能达到700公里,尤其是考虑到空中加油的因素。歼-15将可能携带中国的PL-12空空导弹,使它的打击范围再扩大100公里。 歼-15舰载战斗机从辽宁舰滑跃起飞 摄影:胡锴冰 资料图:歼—15舰载机在“辽宁舰”上滑跃起飞 歼-15在航母上降落(中广网 孙利摄影)
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芦山地震记录到最大加速度1.005g,世界第八
热度 2 linshibin 2013-4-30 23:27
芦 山 地震, 我国 首次 记录 到 大于1g的加速度记录: ( 来源: 中国地震局工程力学研究所 ) 历史 上 记录 到 大于 1 g 加速度 的 地震 一览表
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速度,加速度的统一
热度 1 itellin 2013-4-24 20:29
以前对速度和加速度的理解在都是单独分开考虑的,后来发现期权的敏感性分析中它们得到了统一,同时也得到了概率密度和分布函数的统一。
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标题党:加速度计的使用者如何标定它?
热度 1 Yakia 2013-3-8 14:43
科学网第一篇,不熟悉这里的风格,也不料想着对大家有什么帮助,就整理一下脑袋里比较乱的东西吧。 最近的一个问题:人体运动学测量中,加速度传感器如何标定(出厂后在研究过程中的标定方法)? a=F/m,但无法通过静力来找到线性关系,物体放在测力平台上,a=0. 如果利用重力加速度,人体运动中的加速度计必须佩戴在关节上,不能够摔下,而人体会缓冲,就算验证了g,仅靠两个点也无法作线性方程。而制造恒力是个问题。突然想到个方法: 将加速度计附在“假肢”类长方体上方,制造一个角度为β的斜面,铺 上不同材料的表面(玻璃啊,木片啊,毛毡啊……),从同一高度放手,下方缓冲垫防仪器损坏,更换表面材料使其摩擦系数μ改变,通过受力分析,用a=gsinβ-μgcosβ计算。再将测量值与计算值比较,做出直线回归方程可与出厂设置比较。不过 是用这方法吗?屌丝了点吧。 a=v/t,一段距离的两端可放置红外线测时的仪器(不是每个地方都有这仪器的),再结合准确的速度计使用。但,通过何种方式在这段距离中变速? 另一个关于MVC:最大随意收缩力(Maximal Voluntary Contraction force, MVC)的测量和表示方法?用途?评价的局限性?为何有超过100%的情况?哪些情况下以作标准化的用途?不同收缩方式的影响? 开始在网络上找答案,发现很难。求指点! --------------3· 8 妇女节快乐,对了!“珊·爸父女节”还木有和呆地问好------------------------ 我是很怕查找资料的,所以这方面的能力有所欠缺。 为什么怕?因为找资料是门学问,太少了搜集到的信息很有限, 太多了什么都有就等于没有找,而且找到的东西 与目标问题的相关度高不高 、 能不能用是关键,要仔细地判断,这个过程耗时耗力,有很多的技巧在里面 。没有参考,我也不知道自己在什么水平,只是觉得做这种事太少。 为什么会觉得少?因为我研一刚读一个学期,课程还没有修完,生物力学基础也不扎实,高数和力学知识太欠缺。对于还没有开始的研究来说,方向是什么?没有关键词。想做什么? 我都迷茫了。 上学期,想法与可能跟进的实验—— 运动鞋性能测试,步态分析。 实际—— 跟进了C教授的超大实验,在汪洋大海里做了一朵小浪花。 和导师讨论后,也发现很多事情是急不来的,虽然方向越早定下来越好(运动生物力学方向可做的东西各异),但基础不扎实,眼界不宽的时候,该会有启发的地方也很难有启发有灵感。所以就在C教授的课题组里把小浪花的工作做好(科研中遇到了很多困难,目前C教授对我的印象不错,我对自己的态度也很满意),毕业论文的事不着急太早,先抓住一切机会好好学习,积淀自己! 今日上榜,看到的: 科学研究创新一定需要积累 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-673617-667883.html 连“文献调研”的第一阶段可能在不知觉中已经开始了,虽然我不确定是否做课题组内的方向,但工作中很多不确定的事还是要 查询 和 求助文献,这也算小小的调研吧,接下来要找更多的资料补充自己 。 始终认为在中西体制结合下的课题组学习,能学到更多东西。 C教授来自国外,把国际标准带进来,要求课题组内说英文,而中国对于仪器设备的管理和科研的习惯是很有中国特色的(审批 层层耗时 ,先进的仪器设备使用率不高,还要过多顾及人际关系等等)。 所以 ,如果能做好的话,以后再难的条件也不怕了! 静下心来再把开始提出的问题好好查一查,或许该找找书本了。
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黄灯亮多长时间合适?
热度 12 yusufma 2013-1-4 06:59
新交规关于“闯黄灯”的处罚 引起了网友热烈讨论,有人称之为“违反牛顿定律”,也不为过。从看见黄灯亮起到采取制动措施,再到汽车完全停止,是需要一个过程的。要求黄灯亮起时,所有未过停车线的汽车在到达停车线之前停下来,从物理上来说就是不可能的。那么,怎么样的要求才是合理的呢?我们本着科学的态度来讨论一下。 首先考虑人的反应时间。从看到信号到做出反应,这个时间一般大于 0.2 秒 ,这是指健康的年轻人。(当然,刘翔可以比这快不少。)我们以此下限来进行计算,假设在这段反应时间内汽车仍按原速度前进。 其次,来考虑刹车带来的负的加速度。这个数值和路面情况、刹车系统工作情况以及轮胎质量都有关系。我们来考虑最一般的情况,若干个不同来源的数据均表明 ,干燥的普通沥青路面刹车时的加速度大约负的 6.5 米/秒 2 ,我们假设采取刹车措施后汽车按此加速度匀减速运动,直至完全停止。 现在我们建立起了模型,用高中学过的运动学公式进行简单计算,计算结果可以用下图表示: 其中红线表示从信号亮起到汽车停止的总刹车距离,蓝线表示总的刹车时间。从这里我们看出,刹车距离和时间都和车速有关。 假设现在车速为 40 公里/小时,那么从信号灯亮起到汽车完全停下,至少需要大约 12 米距离。如果黄灯亮起时,汽车距离停车线小于 12 米,最佳判断应该是继续开过去通过路口,而不是刹车,否则汽车会停在路口中间,那样就太尴尬了。如果黄灯亮起时汽车距离停车线大于 12 米,当然最好采取刹车措施,避免闯黄灯(甚至红灯)。 现在说说黄灯亮多长时间合适。既然黄灯的作用是警告和清空路口车辆,那么就要保证黄灯亮时刚刚过停车线的汽车有足够时间在红灯亮起之前通过路口。如果路口宽度为40米,汽车行驶限速为 40 公里/小时(即 11.11 米/秒),那么通过路口需要的最少时间为 40/11.11=3.6 秒。考虑到离停车线 12 米之内来不及刹车的车辆也必须通过路口,那么总的时间为 (40+12)/11.11=4.7 秒。如果黄灯持续时间低于此数值,无法保证路口内所有车辆在红灯亮起之前顺利清空。 以上只是针对某一速度的计算结果,对于其他速度可以用类似方法计算。这个结果是保证信号灯达到设计初衷的一个下限。实际情况下,由于路面、车辆及司机的状况有所不同,情况会更复杂。但是有一点是肯定的,无论交规怎样规定,遇到路口适当减速,于司机、于大家都会更安全。 http://biae.clemson.edu/bpc/bp/Lab/110/reaction.htm#Type%20of%20Stimulus http://forensicdynamics.com/stopping-distance-calculator http://www.driveandstayalive.com/info%20section/stopping-distances.htm#stop-dist_table-for-dry-road http://www.racemath.info/motionandenergy/stop_distance.htm
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30-60赫兹范围频率的振动减振
热度 2 yan8008 2012-12-25 22:41
振动频率处于这个频率范围,用TMD(调谐质量阻尼器)很难吧。 那么请问高手:对于一个直径有3米,高30米左右的结构物,测量其以这个频率、其加速度达到0.8m每秒平方,有什么好的办法减振? 谢谢各位大侠!
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速度和加速度
热度 1 Xinliangzhu 2012-10-5 22:13
最近看华尔街日报,看到一些评论员唱衰中国经济,一直不是很理解,因为中国经济至少在此时还是保持高速增长,只是速度放缓了一些而已。他们就可以感受到寒流来袭了。但是今天晚饭后的一个小小的思考,似乎让我抓住了一点感觉。恋爱的体验和经济的走势很相似(而且很多时候和经济是有很大关系的),有峰值也会有谷值,会有繁荣也会有萧条,可能稳固也可能崩溃。恋爱初期,男女双方都很积极,电话短信一个接着一个,和刚开始或是追求的时候相比,不管从总量还是频度上都有很大提高,让人有一种热烈的感觉,到中期,彼此需要独立的空间,因此联系开始减少,此时一方会因为落差而感到难过或悲观(ta不像以前爱我了),到后期,则会有好多情况,可能彼此相守一辈子也可能各自分道奔东西。如果把一段时期内日均联系的次数(频度)比为经济增长的速度的话(可惜没有负的),那么我们可以看到总体上,不同阶段的频度是一个减函数。而在每段时期中则会有起起伏伏,起的时候,我想双方会觉得感情升温(吵架除外),伏的时候双方至少有一方觉得受到冷落。而起,伏便是经济增长中的加速度。从这个比喻中我们可以看到,加速度是可以给人一种更感性的认识的。因此,很多人唱衰中国经济,不是说中国经济没有增长,只是长得不够快,没有他们预期的快。 当然,加速度中还可以有加速度,加速度的加速度,加速度的加速度的加速度……如果这些项都是正值的话,那么有过高等数学基础的人就知道,最后的速度是一个指数型增长的,当然够刺激(刺激到你都受不了),但是不可能。 常常我在想,人的欲望什么时候可以满足?是速度给了他快感还是加速度?或是最基本的那个基础量?我想,对于浩瀚宇宙中一粒尘埃的我们来说,因为心境和能力的问题,我们往往最先看到的是基础量,然后考虑的会是速度,最后决定幸福的却是那个很小的加速度。但是谁会更有可能提供更多的更长久的加速度呢?从经济学角度来讲,答案是:潜力股。
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天宫一号空间医学实验的研究内容和技术方法
xupeiyang 2012-6-26 15:35
载人航天工程航天员系统副总设计师、航天医学专家李莹辉介绍空间医学实验的研究内容和技术方法: 主要是围绕着人的长期在轨驻留,以航天员的健康保障能力为核心,开展了 航天健康监测检测技术,失重生理效应与机制,以及失重防护还有医学、功效学,评价技术研究。 这些实验是要分成三类, 第一类 是围绕 失重条件下人的影响和变化 开展的。主要是我们开展了失重对心血管功能的影响,失重对前庭功能的影响和失重对脑功能的影响,这是我们开展的一类实验,大家可以看到他们航天员头上戴的天机帽,做的实验就是这一类。 第二类 实验是我们为了获得 人体的一些参数 ,比如说我们在空间整个任务期间,我们 人的质量变化 ,在地面上我们大家都叫重量变化。到了空间因为没有重量了,我们不叫它重量,而叫质量。大家也看到我们质量测量仪,实际它的原理是基于牛顿定律,F=Ma,恒力等于质量乘以加速度。我们质量仪基于这样的原理设计的,通过把质量仪的拉杆拉出来,测质量仪的时候大家也看到,我们人是在拉杆上,让拉杆在拉杆回去,通过恒力和拉杆回去的加速度我们算出人的质量,这是第二类的实验。 第三类 实验就是和我们的比如说我们 药代动力学的实验 ,大家都知道在地面条件下,我们吃药有的药是一天两次,或者有的一天三次。这个给药的两次和三次,是基于药代动力学的特点来设计的,到了太空中,由于失重对人的影响,它的药代动力学是会有所变化的,所以在这里面我们就设计了一个实验,通过给他服入药物,来通过测量他唾液中药物的浓度变化,来看它的药代动力学的规律,将来指导我们的用药。 还有一类 我们是面向长期失重开展的失重防护技术研究,比如说长期失重中有空间骨丢失的问题,所以我们就设计了空间骨丢失防护技术研究。主要是基于直接力刺激对于我们骨细胞的,直接力刺激的影响来实现防护对抗的目的。当然我们也会较之其然,之其所以然,在一些咱们实验里面还是设计了一些失重生理效应机制学的研究,比如说我们细胞学实验,通过在轨的失重条件下观察和骨相关的细胞变化特征,包括它的基因表达的影响,来看失重为什么会导致骨丢失。
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重力对获取低温的制约
热度 1 Veda 2012-1-11 14:12
在地球表面(重力加速度取为 g=9.8m/s 2 ), 1 个原子质量单位沿垂直方向 1nm 的重力势差约为 1.2pK 。 以 87 Rb 为例,它在垂直方向 5nm 的重力势差约为 0.5nK 。所以,在 0.5nK 的低温以下,重力成为获取更低温的一个重要限制。而在微重力环境下(取为 g o ),重力势差的限制可以不那么强了。仍以 87 Rb 为例。当 g o /g=10 -3 时,在垂直方向 5nm 的重力势差为 0.5 pK 。当 g o /g=10 -6 时,重力势差为 0.5 fK.
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刹车不好的车,绝对速度不会高,不会是能取胜的车。
热度 1 windlight 2011-10-12 22:38
赵凤光 刹车最费油,科研也一样 吴老师指出一个常识,不用总刹车,刹车费油费车。但有时世事考核 不是看谁活得的最长,谁花的钱最少,而是看单位时间谁跑的最远,也就是意味着谁跑的最快。 车跑的最快常识就不是多刹车少刹车的问题了,而是取决于三点,加速度,绝对速度,操控性。前两者很好理解,但操控性里除了转向能力,车身平衡等,实际更大比例在刹车能力,谁的刹车能力好,在竞争中才能取胜,加速度是上山,刹车就是下山,两者要基本平衡的,否则就谈不上安全了。 如果还以这个例子来类比科研,应该是个科研利益体之间的竞争。一个好的科研利益体加速度要强,要马力强劲(团队强大),车身流线(环境友好),车重轻(团队精干),如果认可科研就是花钱,把钱变成技术,那么加速度就是这个转换的速度问题的。而刹车应该类似创新体系中技术变现的能力,或者说完成创新循环的能力,要能把技术的领先转换为竞争中位置的领先,能最先满足市场的需求,消费者的需求,国家的需求,如果以药学或生物体系来比,我更觉的像一个中试能力的限制,由于种种技术和制度限制,中国目前的问题可能还是这个刹车能力不足,从而影响了整体的发展速度。 这个时候刹车所费的油不是考核目标,目标应该是那个利益体在激烈的竞争中,率先冲线,并赢者通吃。 吴老师一文强调是不要总换方向,坚持目标,这点我认同,但以不刹车为优,我以为是一个不妥的类比,转弯能力与刹车能力与汽车操控性还不是可以完全等同的。 在磨房多年的经验,下山是最重要的事,一切以下山为目标,才是一个理性成熟的利益体选择,而不刹车,不下山,只图一时快活,就真的是朝闻道夕可死了。
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理论力学中的内容
xiyangxixiah 2011-9-21 16:29
周衍柏的理论力学包含五章内容:第一章实际上就是力学基础的一个简单的重复。不同参照系下的速度,加速度的分量形式,牛顿定理的微分形式,质点力学的基本定理包括冲量定理,动量守恒定理,动能定理,冲量矩定理,角动量守恒定理,机械能守恒定理,保守力的判据,向心力包括向心引力(万有引力)与斥力(a散射),比耐公式。向心力的基本特点:角动量守恒,保守力,机械能守恒。向心力的轨道方程包括根据离心率的大小分为,e1,椭圆。e=1抛物线,e1双曲线。向心力下的机械能表达式,宇宙速度等。 第二章实际就是质点组运动的基本定理,与单个质点类似,只是多了一个求和符号而已。 第三章也就是刚体运动,引进了角量。也就是角速度,角位移,角加速度。刚体运动微分方程,刚体平衡方程。平行平面运动与转动,引进了转动惯量,欧拉角。 第四章也就是转动参照系,其实就是非惯性动力学,由转动引起的矢量变化包括两部分,一部分是相对变化率,一部分是牵连变化率。速度由两部分一部分是相对速度,一部分是牵连速度。加速度包括三部分,一部分是相对加速度,一部分是牵连加速度,一部分是科里奥利加速度。所以非惯性系下的平面转动参照系的动力学方程为,ma=F惯1+F惯离心力+科里奥利。 第五章分析力学主要是把物体的研究条件转化成约束平衡或者理想约束时的虚功原理。一般形式和保守力的拉格朗日方程,正则方程。
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如何驾驭中国令世界害怕的加速度
jiyipeng 2011-7-28 10:11
子棠 中国变化太快,可怕的加速度,电力电子的下个10年的正加速度 和10年的负的加速度。会让学电力电子的人坐一个过山车。如果我们自己不赶快打造自己的方舟,沉没的将是我们自己青春。中国的发展不是中国自己的事情,是全球化下的加速度,约为日本人的3倍左右 这一代会以光的速度被折旧。在这之前我们应该做些准备。这个时代是一个巨大的漩涡和绞肉机,背后的原因就是可怕的加速度。看看最近的动车事件、挪威事件,真不愿意相信我自己的预言是真的。 加速度的源头是政治经济的全球秩序和多元文化共同作用兴起的。没有办法,无法停歇。魔兽已经出笼 !因为现在所有政权的合法性都建立在经济发展的标准之下。 无法适应这个新的普世标准的人群,生活悲惨。或者成为塔利班这样的政教合一的力量。或者成为苹果一样革物质世界命的革命者。 这个时代和黄金时代 白银时代 青铜时代 黑铁时代相比是一个更加廉价(贱)的时代,它叫硅时代,以后是碳时代,现在是两者之间的过渡碳化硅的时代,这个时代物质本身的价值非常廉价,已经被压缩到不可思议的程度。这个时代所做的事情就是把一个个现货的生命和青春献祭给“高科技”,把你的灵魂囚禁在一个个芯片里,以及芯片做成的产品里。这样的工作是大规模协作的,所以要排除过多的人因的不确定性,所以管理重要。高科技劳工和血汗工厂里的操作工本质上是一样的,都是制造经济道具的一个分子。资本和运行资本的人是经济的主宰,而不是知识。 人才是这个时代昂贵的道具制作者,产品和服务都是道具。看遍地的投资公司就知道。 技能,知识不被沉没的唯一途径就是资本化,否则漩涡的频次和力度将最终沉没你所有的努力 抛 开产品经营,经济活动的最深刻的本质是利益的再分配,拼的不是财富的绝对值,而是拼人对于匮乏的感受的相对值,也就是吃苦。白人和黑人都不如中国人能吃苦,中国吃苦的人又多,所以竞争的优势在中国这边。这个涡旋的加速度是让全世界人不爽的,白人要逐渐跟着我们吃苦,他们受不了,就会出现政治动荡。这是全球化的恶果。 可以简化成这样一个寓言: 老黑家里埋着好多宝贝,但是老黑不知道宝贝如何挖。所以日子过的苦,不过老黑天生乐观,也不会算计。 一个白人飘过,拿了电话在泡妹妹;老黑也想快活,就要白人把电话卖给他,他没有钱。白人说我给你家挖宝贝,挖好平分,就算电话的钱。老黑很高兴。 这是来了一个中国人,说“慢着,老黑兄弟,大家皮肤颜色比较相近,你们以前到我们家看过毛主席,你们把我们抬进了地球村委会,看在这个情分上,我们价格比他们低一半,我也会挖宝贝,还有那个一点小意思,你懂的。..老黑被轻松搞定。 白人说”我也降一半“ 中国人说”我再降一半“ -----几轮酣战 中国人说,跟我比狠是吧?“我降低到原来价格的三十分之一” 白人说:我们几个兄弟捣腾这个东西花老钱了,等着这个钱买鱼子酱,度假呢。太便宜了,不能卖 中国人说:我们几个兄弟捣腾这个东西花老钱了,等这个钱还房贷,和给小孩上学、老人看病呢,卖了。 白人又回去捣腾新玩意了,路上想一个问题:“下次拿什么东西去骗那些傻子呢? 中国人回去加班了 周期越来越短 白人和中国人都感到有点肾亏腰酸,吃不消。 白人家里越来越多的人没工作 中国人家里越来越多的过劳死 大家在地球上越来越有失重的感觉, 不是地球转得快了,而是自己转得快了。 白人好久没有想出什么新的歪点子 算了,老子骗不了你,就来硬的 打仗玩吧。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 任正非还是比较高明的,2008年党员干部座谈会的讲话也表达了这个意思,任确实如他自己所说长处在于“逻辑和方向感上”,大局观非常清晰。下面摘录部分原话:、要点为自己提炼 要点1: 经济全球化使得竞争越来越残酷,需要高素质人才,但是高薪酬和产品价格的利润空间减小形成了矛盾.并且生产者和用户需求中间 循环调整的时间变得短,使得公司常常无法招架。 1)经济全球化是美国推出来的,美国最后看到经济全球化对美国并不有利,所以美国在退向贸易 保护主义,但是保也保不住,经济全球化这个火烧起来了,就会越烧越旺。过去的一百多年,经济 形成资源的全球化配置。使交付、服务更加贴近客户,快速而优质的服务;使制造更加贴近低成 本;研发更加贴近人才集中的低成本地区……。这使竞争的强度大大增强,将会使优势企业越来越 强,没优势的企业越来越困难。特别是电子产业将会永远的供过于求,困难的程度,是可以想象 的 。 经济全球化使得竞争越来越残酷了,特别是我们电子行业,竞争极其残酷。我就举个例子来 看:电子产品的性能、质量越来越高,越来越需高素质人才,而且是成千上万,数万的需求,这些 人必需有高的报酬才合理。但电子产品却越来越便宜。这就成了一个矛盾,如何得以解决,我们期 待某一个经济学家,能获得电子经济诺贝尔奖。 你在方圆几公里几十公里曾经流传几十年几百年的祖传,就被经济全球化在几秒钟 内打得粉碎。所以在这样的情况下,就给每个人带来了生存的困难,所以每个人都要寻找生存的基 点。这个社会进步给每个人带来了美好,但是也带来了痛苦。 WTO 是把物价降下来了,但是也让很多人失业了 。 我们不是悲观主义者,但也要对经济全球化以及市场竞争的残酷性要有充分的心 理准备。 要点2: 信息产业,特别是信息装备行业是非资源紧缺行业,所以电子产品过剩。这个判断基本正确,但是,主要的还是人力资源 的这一个要素,任没有讲出,与国际市场相比较低的人力资源成本是包括华为的中国企业获胜的法宝。 支撑信息产业发展的两个要素,一是数码,取之不尽用之不竭,还不用缴任何专利费;二是二氧化硅,做硅片的。这两个东西取之不尽用之不竭的,导致电子产品过剩。过剩的结果就是大家都拧毛巾,绞杀战。西方公司过去日子太好了,拧的水太多了,所以拧着拧着把自己拧死了,我们也不是最佳状态。我们公司的铺张浪费还很多 的 要点3: 任还是坦诚了华为胜出的原因,与国际市场相比较低的人力资源成本 美国竞争失利是因为他们薪酬太高而失利,而不是因为华为的崛起使他们失败了。所以美国很多要人跟我交流,我就讲你们失败是因为你们的薪酬点太高了,不可能这么高的薪酬,怎么可能啊?你们的薪酬从哪里来的?是从那些 GDP 只有 200 多个美金的非洲的弟兄们那儿取来的钱,来供这些 IT 皇帝们,能供得起吗?供不起的。最终有一天会支撑不起的。 我们也在这里苟延残喘。我们的光传输产品,七、八年来降价了二十倍。市场经济的过 剩就像绞杀战一样。绞杀战如什么呢?就如拧毛巾,这毛巾只要拧出水来,就说明还有竞争空间, 毛巾拧断了企业也完了,只有毛巾拧干了,毛巾还不断,这才是最佳状态。 要点4:老任的预见性比较强, 近几年,我国的经济形势也可能出现下滑,希望高级干部要有充分的心理准备。也许 2009 年、 2010 年还会更加困难。宏观经济不好,对我们员工来说应该不会有太大的影响,但对你们的家庭可 能有很多困难。比如说肉涨价啦,奶粉涨价啦,大米涨价啦,都会带来你周围的亲戚、朋友的困 难。我们应该怎么 。 有个思想准备,不见得我们是这么平安,这么平稳的。千万不要以为自己能改变这个世 界,其实我们才是幼稚可笑的,不要有太多幻想。努力做好你们的份内工作,就是对这个国家最大 的忠诚。 我们会处于一个敏感的政治时期。这个时期特别是党员要带头,与党和国家保持一致。也 可能这个时候,可能在很多问题上有自己的见解,我认为这都是可能的,但是你的行为必须要被约 束。
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感悟平衡
odyssey 2011-7-9 16:26
2010年寒假期间,抽空在荒岛边的冰面上练习了几次滑冰。一开始小心翼翼,像企鹅那样蹒跚着踏小步前行。慢慢找到一点感觉后,便试着让自己滑起来。几天下来,也能像模像样地在冰面上滑行,开始享受滑冰带来的乐趣。 滑冰的最需要控制的因素就是平衡,说得拗口一点就是使得身体所受力矩为零。我们根据重心的位置,来分配左右脚的支撑力,以达到力矩的平衡。反过来,也可以主动分配左右脚的支撑力,来控制重心的位置。一旦重心没控制好,其位置超出了两只脚的控制区域,力矩再也不能为零,摔倒也就不可避免了。 基本能站稳的情况下,让一只脚的冰刀朝向要前进的方向,用另一只脚冰刀的侧面抵住冰面,产生一个水平向前的力,那么就可以顺利的朝着目标滑进了。当然,为了平衡向前水平推进力的力矩,我们的身体需要稍稍往前倾斜。水平加速度越大,倾斜的也就越厉害一些。 深入思考一下,发现要能够正常在冰面上滑行,冰鞋的设计至关重要。它在冰面上的摩擦特性应该是各项异性的。换句话说:在前进的方向,摩擦系数越小越好,而侧向的摩擦系数越大越好。冰刀恰恰满足这样的条件。刀面光滑,很容易向前滑动;刀的侧面刃口锋利异常,当我们的脚在侧面使劲时,冰刀便切入并抵住冰面,产生一个水平的力,驱使我们向前滑动,或停止,或改变方向。轮滑鞋也使用了类似的原理:前进方向使用了滚动摩擦,摩擦力较小;而侧面受到的是静摩擦,摩擦力较大。 思路继续向前滑行,可以发现生活和滑冰有相似的地方:在朝着自己既定目标前行的同时,需要保持好平衡。 成人之前,我们身体的成长、学识的积累,大多离不开父母、老师、亲友的支持和帮助。这些支持推动我们从小学读到中学,又读完大学......。无处不在的呵护之下,我们更像坐在冰车上往前滑行,而不用自己来保持平衡。 成人之后,外在的免费支持越来越少,我们需要逐步依靠自己的努力来寻求支撑,保持生活中各个方面的平衡。就拿科研人员来说,份内的教学、研究、学生指导等工作都需尽心尽力做好,才能获得相关的收入、经费支持。在家里,合理分配收支,照顾好父母、孩子,处理好与亲戚、朋友的关系,才能出现家和万事兴的局面。 滑冰还告诉我们,若要保证实现既定目标,则既要降低前进方向的摩擦,又要增加前进的动力,以便尽快地接近目标。同时还要提高来对侧面干扰的抵抗能力,如此才能使我们的努力方向不会产生偏离。当然,说话容易做事难,在生活中到达游刃有余的境界之前,千锤百炼的经历是必不可少的。
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[转载]MATLAB程序精确法求解反应谱
ChenboBlog 2011-5-22 11:33
引用网址 http://hi.baidu.com/linshibin/blog/item/7ef00789d134dad8fd1f1026.html 1. 反应谱的概念 反应谱是在1932年由M.A.Biot引入的,它是用来描述地面运动及其对结构的效应的一种实用工具。现在,反应谱作为地震工程的核心概念,提供了一种方便的手段概括所有可能的线性单自由度体系对地面运动的某个特定分量的峰值反应。它还提供了一种实用的方法,将结构动力学的知识应用于结构的设计以及建筑规范中侧向力条文的制定。 某个反应量的峰值作为体系的固有振动周期Tn,(或者循环频率fn)那样的相关参数的函数图形,称为该反应量的反应谱。每一个这样的图形针对的是有一个具有固定阻尼比的单自由度体系,多个具有不同阻尼比的这类图形联合起来就能覆盖实际结构中遇到的阻尼值范围。 2. 反应谱的计算 2.1反应谱数值计算方法 计算反应谱的方法有很多,又卷积计算法,傅立叶变换法,线性加速度法,中点加速度法,精确法等。 2.2精确法 本文中采用精确法做计算,该方法是N.C.Nigam和P.C.Jennings于1969年提出的,此法的出发点是把地面运动的加速度记录相邻点间的值用分段线性差值表示,从而获得地面运动的连续表达式。基于方程本身基础上进行,得到的结果全部采用精确的分析方法,没有任何的舍入误差,也不会产生任何的截断误差,所谓精确法就是指在这个意义上式精确的而然。正因为这种方法不会引起数值计算的误差,所以它有较高的精度,只要进行较少的运算就可以达到采用其他方法需要较多次运算才能达到的精度。 “由于在sohu博客上的文章发表后,陆续有问参考文献的邮件,因此将参考文献pdf版放上来供大家学习、参考,请勿用于商业目的。下载链接见 地震动的谱分析入门 http://hi.baidu.com/linshibin/blog/item/3b03ce3482f6aed6a3cc2b15.html 强震观测与分析原理 http://hi.baidu.com/linshibin/blog/item/4a02ad3acd7c692fb8998f01.html ” ResponSespectrumProgram(精确法求解) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 反应谱 精确法 程序 Begin With matlab6.5%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear % ***********读入地震记录*********** fid = fopen('CHI010.txt'); = fscanf(fid,'%g'); %count 读入的记录的量 Accelerate=9.8*Accelerate'; %单位统一为 m和s time=0:0.005:(count-1)*0.005; %单位 s % ***********精确法计算各反应*********** %初始化各储存向量 Displace=zeros(1,count); %相对位移 Velocity=zeros(1,count); %相对速度 AbsAcce=zeros(1,count); %绝对加速度 % ***********A,B矩阵*********** DampA= ; %三个阻尼比 TA=0.0:0.05:6; %TA=0.000001:0.02:6; %结构周期 Dt=0.005; %地震记录的步长 %记录计算得到的反应,MDis为某阻尼时最大相对位移,MVel为某阻尼 %时最大相对速度,MAcc某阻尼时最大绝对加速度,用于画图 MDis=zeros(3,length(TA)); MVel=zeros(3,length(TA)); MAcc=zeros(3,length(TA)); j=1; %在下一个循环中控制不同的阻尼比 for Damp= t=1; %在下一个循环中控制不同的结构自振周期 for T=0.0:0.05:6 Frcy=2*pi/T ; %结构自振频率 DamFrcy=Frcy*sqrt(1-Damp*Damp); %计算公式化简 e_t=exp(-Damp*Frcy*Dt); s=sin(DamFrcy*Dt); c=cos(DamFrcy*Dt); A=zeros(2,2); A(1,1)=e_t*(s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c); A(1,2)=e_t*s/DamFrcy; A(2,1)=-Frcy*e_t*s/sqrt(1-Damp*Damp); A(2,2)=e_t*(-s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c); d_f=(2*Damp^2-1)/(Frcy^2*Dt); %计算公式化简 d_3t=Damp/(Frcy^3*Dt); B=zeros(2,2); B(1,1)=e_t*((d_f+Damp/Frcy)*s/DamFrcy+(2*d_3t+1/Frcy^2)*c)-2*d_3t; B(1,2)=-e_t*(d_f*s/DamFrcy+2*d_3t*c)-1/Frcy^2+2*d_3t; B(2,1)=e_t*((d_f+Damp/Frcy)*(c-Damp/sqrt(1-Damp^2)*s)-(2*d_3t+1/Frcy^2)*(DamFrcy*s+Damp*Frcy*c))+1/(Frcy^2*Dt); B(2,2)=e_t*(1/(Frcy^2*Dt)*c+s*Damp/(Frcy*DamFrcy*Dt))-1/(Frcy^2*Dt); for i=1:(count-1) %根据地震记录,计算不同的反应 Displace(i+1)=A(1,1)*Displace(i)+A(1,2)*Velocity(i)+B(1,1)*Accelerate(i)+B(1,2)*Accelerate(i+1); Velocity(i+1)=A(2,1)*Displace(i)+A(2,2)*Velocity(i)+B(2,1)*Accelerate(i)+B(2,2)*Accelerate(i+1); AbsAcce(i+1)=-2*Damp*Frcy*Velocity(i+1)-Frcy^2*Displace(i+1); end MDis(j,t)=max(abs(Displace)); MVel(j,t)=max(abs(Velocity)); if T==0.0 MAcc(j,t)=max(abs(Accelerate)); else MAcc(j,t)=max(abs(AbsAcce)); end Displace=zeros(1,count);%初始化各储存向量,避免下次不同周期计算时引用到前一个周期的结果 Velocity=zeros(1,count); AbsAcce=zeros(1,count); t=t+1; end j=j+1; end % ***********PLOT*********** close all figure %绘制地震记录图 plot(time(:),Accelerate(:)) title('PEER STRONG MOTION DATABASE RECORD--CHI010') xlabel('time(s)') ylabel('acceleration(g)') grid figure %绘制位移反应谱 plot(TA,MDis(1,:),'-.b',TA,MDis(2,:),'-r',TA,MDis(3,:),':k') title('Displacement') xlabel('Tn(s)') ylabel('Displacement(m)') legend('ζ=0','ζ=0.05','ζ=0.1') grid figure %绘制速度反应谱 plot(TA,MVel(1,:),'-.b',TA,MVel(2,:),'-r',TA,MVel(3,:),':k') title('Velocity') xlabel('Tn(s)') ylabel('velocity(m/s)') legend('ζ=0','ζ=0.05','ζ=0.1') grid figure %绘制绝对加速度反应谱 plot(TA,MAcc(1,:),'-.b',TA,MAcc(2,:),'-r',TA,MAcc(3,:),':k') title('Absolute Acceleration') xlabel('Tn(s)') ylabel('absolute acceleration(m/s^2)') legend('ζ=0','ζ=0.05','ζ=0.1') grid figure %绘制标准加速度反应谱 M=max(abs(Accelerate)); %地震记录最大值 plot(TA,MAcc(1,:)/M,'-.b',TA,MAcc(2,:)/M,'-r',TA,MAcc(3,:)/M,':k') title('Normalized Absolute Acceleration') xlabel('Tn(s)') ylabel('Normalized absolute acceleration') legend('ζ=0','ζ=0.05','ζ=0.1') grid %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% End With matlab6.5%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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[转载]拟加速度反应谱VS绝对加速度反应谱
ChenboBlog 2011-5-22 09:23
[转载]拟加速度反应谱VS绝对加速度反应谱
拟加速度反应谱和绝对加速度反应谱既有相通之处,又有本质的差异,动手计算才能真正体会其中奥妙,提供开源程序,仅供参考,请勿因此而偷懒,这不是本文的本意。 %以上结论是基于El-Centro地震记录的分析,不同地震记录具体结果会有一定差异,但是规律是相同的。 %%MATLAB%% 计算并绘制 5 %和 30 %阻尼比下的 El Centro (1940, NS) 地震记录的伪反应谱和绝对加速度反应谱,并比较二者的差异。 %%%%%%%%%%Begin matlab%%%%%%%%%% clc clear close all load elcen.dat; t=elcen(:,1); xg=elcen(:,2); xg=xg/100; % 单位 m/s^2 TA=0.001:0.05:6; % 结构自振周期 j=1; % 在 kesi 循环中控制不同的阻尼比 for kesi= ; % 结构阻尼比 k=1; % 在 T 循环中控制不同的结构自振周期 for T=0.001:0.05:6 omiga=2*pi/T; % 结构圆频率 A= ; B= ; C=eye(2); D=zeros(2,1); y=lsim(A,B,C,D,xg,t); % 拟加速度 acce_ps=y(:,1)*omiga^2; % 结构周期一定时,一次地震动,结构的加速度 acce_psmax(j,k)=max(abs(acce_ps)); % 不同周期,各个周期所对应的拟加速度最大值 % 绝对加速度 vel=y(:,2); acce_abs=-2*kesi*omiga*vel-y(:,1)*omiga^2; acce_absmax(j,k)=max(abs(acce_abs)); k=k+1; end j=j+1; end figure % 绘制拟加速度反应谱 plot(TA,acce_psmax(1,:),'-.b',TA,acce_psmax(2,:),'-r') title('Preso Acceleration Spectrum') xlabel('Tn(s)') ylabel('Preso acceleration m/s^2') legend('ζ=0.05','ζ=0.3') grid figure % 绘制绝对加速度反应谱 plot(TA,acce_absmax(1,:),'-.b',TA,acce_absmax(2,:),'-r') title('Absolute Acceleration Spectrum') xlabel('Tn(s)') ylabel('absolute acceleration m/s^2') legend('ζ=0.05','ζ=0.3') grid figure % 对比 ζ =0.05 plot(TA,acce_psmax(1,:),':b',TA,acce_absmax(1,:),'-r') title('Contrast Acceleration Spectrums With ζ=0.05') xlabel('Tn(s)') ylabel('acceleration m/s^2') legend('Preso','Abs') grid figure % 对比 ζ =0.3 plot(TA,acce_psmax(2,:),':b',TA,acce_absmax(2,:),'-r') title('Contrast Acceleration Spectrums With ζ=0.3') xlabel('Tn(s)') ylabel('acceleration m/s^2') legend('Preso','Abs') grid %%%%%%%%%%End matlab %%%%%%%%%% 该程序计算反应谱直接调用matlab函数求解微分方程,效率比较高,对比 http://hi.baidu.com/linshibin/blog/item/7ef00789d134dad8fd1f1026.html 中介绍的方法,可体会MATLAB的强悍。
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BBC科普片也有失误(瀑布为何在半空中散成雾状)
热度 6 gothere 2011-1-23 21:23
前几日看了BBC的地球脉动系列科普片,内容很震撼,不过在其中的一个场景,讲到大瀑布的美丽时,解说员用英语说(只记得汉语的意思了):“巨大的落差让瀑布在半空中被风吹成了水雾”。 上网搜索了一下,还真有不少人问此问题,上面的插图就是网友询问为何阿凡达中的瀑布半空就消失了。这个问题恰巧是我高中的时候参加学校科技竞赛的小论文,就当是回忆童年,写个小科普。当时的小论文没有提到瀑布,是解释为什么家里的自来水开的比较小的时候,水流会变成水滴。 原理并不复杂,基本上只需要用重力加速度来解释。按照加速度的公式,一个水珠的下落距离s和下落时间t的关系是平方关系,即g*t*t。如果我们把水流看做是由一个个水珠微粒构成的线,那么,随着下落时间的增长,水珠之间距离越来越大。在开始阶段,受制于水分子之间的张力,水滴还比较大,但随着距离不断增大,水珠越来越小,直到变成水气。当然,还需要考虑到空气阻力的问题,气阻会降低水珠下落的速度,但从另一个角度来说,气阻也会加剧水珠的离散。如果再考虑风的存在,那么,细碎的水珠就自然被吹成雾状了。 这样说,还是让人难以理解,因为很多人直觉地认为,水流应该是一个整体啊。其实可以这样看,瀑布从上到下,下落的速度由慢而快,并非是以一个速度在运动,所以下面的部分就散开了。
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[请教] 宇宙膨胀的加速度是多少?
热度 17 zlyang 2010-10-27 22:22
宇宙膨胀的加速度是多少? http://map.gsfc.nasa.gov/media/060915/index.html (1) 宇宙膨胀的原动力是什么?是暗能量吗?暗能量是一种物质吗? 暗能量是粒子形态为主,还是波动形态为主? 或者是新的形态? (2)宇宙大爆炸(Big Bang)的原动力是什么? zhulin 老师指点说:可能是H02r。 可是,宇宙的中心、大爆炸的奇点,现在都在那里? http://www.wired.com/images_blogs/wiredscience/2010/10/fermi-telescope-gamma-ray-nasa.jpg http://map.gsfc.nasa.gov/media/101080/101080_7yrFullSky_WMAP_1280W.png 今天没有时间了,以后陆续补充。 听说宇宙学已经进入精确时代, 发射了那么多探测器,总该有些定量的观察结果吧! 以下图片来自:博客李淼《再见, WMAP》 http://limiao.net/2162 WMAP PLANCK _________________________________________________________ http://marsparticipate.jpl.nasa.gov/msl/participate/sendyourname/?action=getcerthashid=FF1A0EDB26C600168A9E2F825AD02ED2 俺要去火星了。 蒋迅的博客 《参与名字上月球和名字上火星活动》 http://www.sciencetimes.com.cn/m/user_content.aspx?id=377856
个人分类: 人类的宇宙环境|26931 次阅读|57 个评论
虚拟现实能虚拟加速度吗?
zhangxp 2009-1-2 02:56
玩驾驶类游戏的时候,最不爽的就是无法体现加速度,我今天玩一个骑自行车的游戏,因为车没能体现出侧倾,竟然经常会把方向打反,比如右拐弯的时候,人本能地会往右边倾斜,但这时候却可能会把方向往左边打(我可是会骑自行车的,骑真车我没犯过这错误),不只是我这样,刚开始玩大家都一样,要习惯一段时间才行。 如果要实现加速度,大致来说,需要两种加速度,一种是前后的,一种是向心的,在普通的游戏机上当然无法实现,但原理上是不是能实现呢?要模拟加速度,肯定不能让模拟器载着人跑来跑去,不然那就是真的,不能叫模拟了。必须限制在小范围内,所以只能用圆周运动来实现,我想了一下,好象是可行的,先考虑二维的吧,在水平面上,将模拟仓置于一个可旋转的大环(假设直径3米)上,这个仓本身也是可自转的,当大环转动起来就会有个向心力,将模拟仓自转到不同的方向就可以模拟出前后左右的加速度,比如面对环心,环转动,推背感就出来了,当右手对着环心,右拐弯的感觉就出来了。 有两个问题,一是环转动起来会有两个加速度,向心加速度和线加速度,这倒不成问题,可以将这两个加速度合成,通过计算和实时调整自转的角度可以让实际加速度和需要模拟的加速度大小和方向都重合,比如模拟从直线进入右拐弯道,先将人面对着环心----环开始转动(此时线加速度模拟向心力)----随着环转速加快将人右手逐渐对着环心----环的转动平稳后人的右手正对环心。模拟从拐弯道出来时按这个顺序反过来就可以了。 第二个问题是自转也会有自转的加速度,这个好象就无法避免了。 用这个方法推广到三维好象也是可以的。 听说飞行员的模拟驾驶非常逼真,不知道能不能模拟加速度。
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