问题思考与目的
如何测量空间重量?当然没有刻度,因为没有重力。必须使用一种特殊的仪器,通过振荡来间接推导它。
同样,您正在尝试测量猫的值,从而无法直接测量电容。幸运的是,我们从物理学中了解到电容器中发生的一些事情,可以用来推断猫的Faradicity。
地ow
让我们开始研究这个问题的几何形状。尽管它确实可以存储电荷,但我们不能确切地说它是传统意义上的电容器。实际上,您已经描述了一种组合式地爪猫系统,该系统的猫爪在其和地板(或床,床单或其他东西)之间形成电介质。猫只是设置的一半,但我离题了。
因此,我们将避免采取激烈的措施,例如从头到尾用10,000 V的电压煎炸猫(我们已经知道我们可以将猫建模为电阻器了)。取而代之的是,我们将做一些相当无害的事情:将猫咪粘在绝缘垫上(为安全起见),并从猫咪地上拉出10,000 V的电压。
实体存储费用时会发生什么?
- 电荷更多=能量更多。更多的能量=更多的质量。
- 更多的电荷=更多的离子。更多的离子=某处的作用力更大。
看起来我们有两种不同的方法可以进行简单的测量。
已获好评1:更多电荷,更多质量
让我们从爱因斯坦的辉煌启示中吸取一些灵感。
Em∂m=mc2=Ec2a little rearrangement=∂Ec2convert into differential form
好吧,随便,我要去哪里?你看到了吗?现在,我们可以与一个质量变化与能量变化!那个邪恶的E术语并不那么令人恐惧,它等效于电容中存储的能量。
Ejoules=C⋅V(coloumb volts)1C=1F⋅1V∴Ejoules=F⋅V2
现在我们到了。让我们结合起来!
∂m∂mF=∂[E]c2,E=F⋅V2=∂[F⋅V2]c2=Fc2∂[V2]=∂m⋅c2∂[V2]
我的朋友,到那里就可以买到-一个可以用家用秤和电压源测量的猫的电容公式-可能约有1000个串联的9V电池。试一试吧。假设猫与人类相似,我们可以估计大约100 pF的电容。让我们来看看10,000伏 一兆伏。
100pF=∂m⋅c2[106V]2,∂m⇒1.11fg
好吧,如果你一定要抱怨的东西,这是真的,我们可能会从猫或皮毛/皮肤的正常脱落的呼吸错过质量的变化。另外,我们可能会以一百万伏的电压在绝缘垫上产生电弧,但是,嘿-您想要一些易于测量的东西,并且比称重猫还容易吗?
好评2:更多冲锋,更多力量
我们为此需要两个间接级别,因为当力很小时,要测量它可能很棘手(请参见上文)。尽管我们可以在上面的猫上使用另一个秤,但让我们依靠简单的东西-猫总是在自己的脚上着陆。
这确实需要一些设备,即一些大磁铁。从低空的平台(猫,垫子和地平面)拿起我们的测试平台,并通过磁铁将它们放在一起。
F⃗ =q(E⃗ +v⃗ ×B⃗ )
我们可以从消除电场开始,因为我们还没有专门创建电场。然后,请注意,我们要处理的电荷来自猫的电容。
CF⃗ C=qVq=CV=CV(v⃗ ×B⃗ )=(1V)(F⃗ v⃗ ×B⃗ )
因为推导很简单,而且我已经为您基本提出了整个问题,所以我将把它交给读者,以使您对推导感到满意。
如果您以垂直方向启动猫,则它自然会在掉落时自然旋转以纠正其方向,以便落在其脚上。测量猫的高度和长度,并确定在不带电的情况下需要将其掉落的高度,以使它落在地上时精确旋转了90度。重复并完善,直到猫不再跟上-旋转得不够快。在这里要特别小心,因为当您将猫带到这个极限时会产生奇怪的影响。
知道猫正在尽最大努力纠正其方向后,您就可以对它进行充电并放下-炸弹舱打开。现在,假设猫已通电并与地平面形成电容器,则猫体内的电荷应已分开:其中一些电荷到其爪子上,而另一些电荷在其毛茸茸的顶部。当其下降时,这些电荷将分别根据上述洛伦兹的推导经受磁场的作用力,并且会在猫身上产生扭矩,从而使猫相对于其上的垫子旋转。
继续增加猫身上的电压,直到施加的扭矩与毛茸茸的朋友的努力相匹配为止。当猫根本无法旋转时,您便拥有了所有必需的变量。
→ F → v → BV是最后压降时的电压。是从猫上的转矩得出的,其取决于施加电压之前它旋转的速度。求助于高中物理和您特定猫的几何形状即可得出该值(注意,此操作只需执行一次即可保存,以备将来使用。)完全取决于重力和进行测量时的跌落时间点。是基于您使用的磁体的已知磁场强度。F⃗ v⃗ B⃗
如果这对您来说太复杂了,只需将猫从足够高的高度放下,使其达到最终速度,然后再开始观察即可。
最后,除了一些烦躁,电压源和敏锐的目光之外,您什么都没有得到的值。C
结论
显然,这是大多数物理学生完成的一个简单问题,即使他们确实曾经做过真正的物理学。图片丢失了,但是已经很晚了,我不能花所有的时间来帮助您解决这种基本的琐事。还有更多的方法可以进行此测量,因此请加倍考虑,让我们知道它的进展!