【20170213相对论向】一个公式的求导
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奥火法师 楼主
前几天有个问核聚变或者光说核能好了,让飞船达到15%光速的求解。
当时我计算的是dmC^2=(M-dm)v^2/2
令v=15%C,就算转化效率不到30%,dm也不过是总质量M的3.4%。
我现在想问大家,你们能否求出加速度α。
微积分好久不用,我忘记怎么算这个公式了,应该是两边求导,变化量就是dm,也就说我们真的可以计算出前进四要用掉的质量比。
条件应该给的比较清楚,求帮助。[乖]
2017年02月13日 13点02分 1
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厉害了。帮顶[滑稽]
2017年02月13日 13点02分 3
帮我找找没把大学微积分忘光的人才,这题其实不难,但是我有几个地方考虑不清楚,所以求指导。
2017年02月13日 14点02分
@奥火法师 加速度不可求。类似问题最简案例:已知空气阻力与子弹速度成正比,比例系数k,求子弹从射出到减速为0所走过距离(无重力)。这里加速度是速度的函数,速度还是加速度的函数,数学上无法直接处理积分。只能做数值模拟
2017年02月13日 23点02分
@奥火法师 任何相对论加速问题都是这个处境,所以相对论在应用上远比牛顿理论棘手
2017年02月13日 23点02分
@厉风 我是凭直觉发现这个式子有推导出加速度的可能,动能速度v的导数不正是变化率加速度吗?另外dm部随着时间减少,产生一定的α值,从某种观点上,你可以洞察到引力的影子。
2017年02月14日 00点02分
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2017年02月13日 15点02分 7
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奥火法师 楼主
@江藤纪之介 @镜子文明 @厉风 帮我找找理论计算的人,这里需要大学物理没忘光的。
2017年02月13日 23点02分 8
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奥火法师 楼主
附一则新材料新闻:
编者按:曼大研究人员本月宣布,已成功制成只有几原子厚的硒化铟材料。它拥有比石墨烯更好的半导体属性,是未来替代硅制作电子芯片的理想材料。近十年来,全世界对石墨烯和二维材料的研究进行了巨大的投入。这些努力没有白费。近期,一种可应用于未来超算设备的新型半导体材料浮出水面。这种半导体名为硒化铟 (InSe),它只有几原子厚,十分接近石墨烯。本月,曼彻斯特大学和诺丁汉大学的研究人员们把这项研究发表在学术期刊 《Nature Nanotechnology》上。
硒化铟(Indium Selinide,InSe)比石墨烯更好的半导体石墨烯只有一层原子那么厚,具有无可比拟的导电性。全世界的专家们都在畅想石墨烯在未来电路中的应用。尽管有那么多的超凡属性,石墨烯却没有能隙(energy gap)。不同于普通的半导体,它的化学表现更像是金属。这使得它在类似于晶体管的应用上前景黯淡。这项新发现证明,硒化铟晶体可以做得只有几层原子那么薄。它已表现出大幅优于硅的电子属性。而硅是今天的电子元器件(尤其是芯片)所普遍使用的材料。更重要的是,跟石墨烯不同,硒化铟的能隙相当大。这使得它做成的晶体管可以很容易地开启/关闭。这一点和硅很像,使硒化铟成为硅的理想替代材料。人们可以用它来制作下一代超高速的电子设备。石墨烯之父:它是硅和石墨烯中间的理想材料当下,科学家们很喜欢把石墨烯和其他优秀的材料结合起来。让石墨烯的非凡属性和其他材料的特点进行互补。这往往产生令人兴奋的科学发现,并会以我们想象不到的方式应用在实际问题中。“石墨烯之父 ”Sir Andre Geim 说:“超薄的硒化铟,是处于硅和石墨烯之间的理想材料。类似于石墨烯,硒化铟具有天然超薄的形态,使真正纳米级的工艺成为可能。又和硅类似,硒化铟是优秀的半导体。”
Sir Andre Geim由于发现了石墨烯,Sir Andre Geim 获得了诺贝尔物理学奖。他同时也是这项研究的作者之一。他认为,这项硒化铟的发现会对未来电子产业产生巨大冲击。硒化铟是国立石墨烯研究院的最新成果
国立石墨烯研究院曼彻斯特大学的研究人员们需要克服一项首要问题,才能制作出高质量的硒化铟装置。由于太薄,硒化铟会快速被氧气和空气中的水分分解。为避免这种情况,硒化铟装置必须在氩气中制作。而这利用了曼大国立石墨烯研究院开发的技术。这使得世界上第一片高质量、原子厚度的硒化铟薄膜被生产出来。它在室温下的电子迁移率达到 2,000 cm2/Vs,远远超过了硅。在更低温度下,这项指标还会成倍増长。当前的实验中,研究者们制作出的硒化铟长宽有几微米,大约相当于一根头发丝的横截面那么大。研究人员们相信,只要结合现有的制作大面积石墨烯的技术,硒化铟的商业化生产指日可待。国立石墨烯研究院负责人,同时也是这篇论文作者之一的 Vladimir Falko 教授说:“国立石墨烯研究院开发的技术,能把材料的原子层进行分离,生产出高质量二维晶体。这项技术为开发应用于光电子学的新材料,提供了广阔的前景。我们一直在寻找新的层状材料做试验。”超薄硒化铟,是飞速增长的的二维晶体大家族中的一员。这些二维晶体,根据结构、厚度和化学成分的不同,有许多有用的属性。对石墨烯和二维材料的研究,沟通了科学和工程技术。在今天,这是材料科学发展最快的领域。
转自雷锋网
ps:看这研究,10年后我们应该会听到超级计算机应用硒化铟薄膜制造的新闻,而且极有可能会放置在太空某低温环境下,魔禁线上线[汗]
2017年02月13日 23点02分 10
diagram?[滑稽]
2017年02月13日 23点02分
@镜子文明 TreeDiagram[黑线],你能算下那个式子吗?
2017年02月14日 00点02分
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我不会[冷]有一步不知道怎么解,应该大吧说的是对的。
2017年02月14日 00点02分 15
民科地提一下,按你方程的模式,质量转化速率与速度无关,也就是飞船在燃料耗尽前可以一直加速到光速(虽然没算出来,但很明显a在接近c前不会收敛),那为什么会有一个加速极限呢?
2017年02月14日 00点02分
等等你的意思是匀加速到0.15c吗?那燃料的总质量是多少?
2017年02月14日 00点02分
诶,总之不懂。。。
2017年02月14日 00点02分
我突然想到,如果说达到光速是需要施加作用的话,那么你提到的加速度极限可能是是一种维持。也就是说普通的飞船可以通过加速达到光速,但是维持近光速巡航可能需要一直消耗质量,也就是说当燃料耗尽,飞船相对于所处时空可能又回到原点,而从那时的飞船上回望地球,就跟在地球上看类星体是一样的。
2017年02月15日 03点02分
level 11
dm是微分,直接说dm=什么很容易让人误解[滑稽]
2017年02月14日 00点02分 16
是德尔塔Δ,指代变化的那个变量部Δm
2017年02月14日 01点02分
从目前的计算来看是乐观的,损失质量就当是飞船总质量的5%,那么飞到下一个恒星系我们再去稳定的轨道开采恒星风也是可以,恒星风包含大量的α粒子,那就是氦核啊。
2017年02月14日 01点02分
拜托了,你也可以问问你的物理老师,就一大二物理而已,应该能解。
2017年02月14日 05点02分
@奥火法师 我大一[滑稽]
2017年02月14日 07点02分
level 11
你最终目的是算什么?什么是推进质量比?
2017年02月14日 01点02分 17
是算转化为能量那部分核燃料的质量吗?
2017年02月14日 01点02分
当然是均匀的加速啊,前进四你也知道是什么结果,我的意思当然是指核能均匀的消耗质量产生推重,但是这个公式还包含有关质量与加速度的关系,所以我想看看体校的解题能力。[阴险]
2017年02月14日 01点02分
@奥火法师 均匀的加速和均匀的消耗质量不可能同时实现[汗]
2017年02月14日 01点02分
比如某种材料在转换质能的时候可以起到变速的作用,这车稳定性真高,改造59的理论是存在的。[黑线]
2017年02月14日 03点02分
level 1
奥火法师 楼主
再拉一位来做题 @血染图腾 这可是一个烧脑的好东西。[冷]
2017年02月14日 02点02分 18
level 11
[啊]这方程用什么dm啊,直接m,积分都不需要,四则运算就能解
2017年02月14日 05点02分 20
Δm啊,dm是我图意省事才那样表示的。另外我的意思是求加速度,这个式子只是给出达到某速度需要消耗多少的质量,并没有技术细节,所以我才发出来问的。[啊]
2017年02月14日 05点02分
求加速度需要一个时间相关函数
2017年02月14日 06点02分
v=αt,够用了吧。
2017年02月14日 06点02分
回复 奥火法师 :[不高兴]要求a就是用v对时间取导,你这个等于没给
2017年02月14日 07点02分
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奥火法师 楼主
再拉一个小吧@洗完了没 你要想进行太空战,就必须过我这关。[滑稽]
2017年02月14日 05点02分 21
初二你和我说微积分
2017年02月14日 06点02分
2017年02月14日 06点02分
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奥火法师 楼主
0.3ΔmC^2=(M-Δm)v^2/2,是这个式子的修改版本,0.3是按转化了30%的能量到动能上的意思,细算是3.61%的质量损失,就算是0.1质损也是10.11%,对于整个飞船来说都是划算的。这些损失的质量如果包括了生态系统的维持,那就更好了。
2017年02月14日 07点02分 22
我突然发觉一件事,质量亏损占比太高了,核聚变理论上的质量亏损只有0.7%,你竟然亏损了飞船总质量的010%?估计只能安反物质发动机了[滑稽]
2017年02月14日 09点02分
呃,你写的是3.4%,不过上面的结论还是成立的[滑稽]
2017年02月14日 09点02分
@镜子文明 那是粗略计算,这层不是说了吗,细算是3.61%,这些是那个有关保持15%C的计算,那个楼主当时是不考虑相对论效应的,也就是右侧括号没有-Δm这项,直接写的M。
2017年02月14日 10点02分
@镜子文明 聚变反应式是: 3H+2H=4He+n 反应放能17.59MeV,也就是质量亏损17.59MeV约为0.0189u。最后这个1.89/5应该是不足0.4吧?
2017年02月14日 10点02分
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2017年02月14日 08点02分 23
@奥火法师 我觉得m的表达式有点违反常识,但检查几遍又检查不出错误,你姑且看看吧,有没有什么问题。
2017年02月14日 08点02分
对了,f(x)改成f(t),写习惯了[滑稽]
2017年02月14日 09点02分
我觉的0.1kg/s有点太高了,这是把产生的能量全部用去推飞船啊,Δm/M=0.011才损失1.1%?!
2017年02月14日 10点02分
@奥火法师 对,看下一条
2017年02月14日 10点02分
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