Einführung
Die Physik ist eine der größten und wichtigsten Wissenschaften, die von Menschen studiert werden. Seine Präsenz ist in allen Lebensbereichen zu beobachten. Nicht selten verändern Entdeckungen in der Physik die Geschichte. Daher sind die großen Wissenschaftler und ihre Entdeckungen im Laufe der Jahre immer noch interessant und bedeutsam für die Menschen. Ihre Arbeit ist bis heute relevant.
Physik ist die Naturwissenschaft, die die allgemeinsten Eigenschaften der Welt um uns herum untersucht. Sie untersucht Materie (Substanz und Felder) und die einfachsten und gleichzeitig allgemeinsten Formen ihrer Bewegung, sowie die grundlegenden Wechselwirkungen der Natur, die die Bewegung der Materie steuern.
Das Hauptziel der Wissenschaft ist es, die Naturgesetze, die alle physikalischen Phänomene bestimmen, aufzudecken und zu erklären, um sie für die Zwecke der praktischen menschlichen Tätigkeit zu nutzen.
Die Welt ist erkennbar, und der Prozess der Erkenntnis ist endlos. Das Studium der Welt um uns herum hat gezeigt, dass Materie in ständiger Bewegung ist. Unter der Bewegung der Materie versteht man jede Veränderung, jedes Phänomen. Folglich ist die Welt um uns herum eine sich ewig bewegende und sich entwickelnde Angelegenheit.
Die Physik untersucht die allgemeinsten Bewegungsformen der Materie und ihre gegenseitigen Transformationen. Einige Muster sind allen materiellen Systemen gemeinsam, zum Beispiel die Energieerhaltung – sie werden als physikalische Gesetze bezeichnet.
Also beschloss ich, herauszufinden, was die interessanten Tatsachen um uns herum sind, die aus physikalischer Sicht erklärt werden können.
Hier habe ich zum Beispiel Informationen darüber gefunden, wie oft man ein Blatt Papier falten kann.
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Ergebnisse der Expertenbewertung
Expertenkarte der Interbezirksphase 2017/2018 (Experten: 3)
Gesamtpunktzahl: 8,3
Wir konnten nie die ursprüngliche Quelle dieses weit verbreiteten Glaubens finden: Kein Blatt Papier kann zweimal mehr als sieben (nach einigen Quellen - acht) Mal gefaltet werden. Inzwischen liegt der aktuelle Rekord beim Falten bei 12 Mal. Und was noch überraschender ist, es gehört dem Mädchen, das dieses „Mysterium des Papierbogens“ mathematisch begründet hat.
Natürlich sprechen wir von echtem Papier, das eine endliche, nicht null Dicke hat. Wenn Sie es sorgfältig und bis zum Ende falten, ohne Pausen (das ist sehr wichtig), wird die „Verweigerung“ des Halbierens normalerweise nach dem sechsten Mal erkannt. Seltener - der siebte. Versuchen Sie dies mit einem Stück Notizbuchpapier.
Und seltsamerweise hängt die Begrenzung wenig von der Größe des Blattes und seiner Dicke ab. Das heißt, nehmen Sie einfach ein größeres dünnes Blatt und falten Sie es in zwei Hälften, sagen wir 30 oder mindestens 15 Mal - es funktioniert nicht, egal wie Sie kämpfen.
In populären Sammlungen wie „Weißt du was …“ oder „Erstaunliches liegt in der Nähe“ findet sich diese Tatsache – dass man Papier nicht mehr als 8 Mal falten kann – immer noch an vielen Stellen, im Web und darüber hinaus . Aber ist es eine Tatsache?
Lassen Sie uns argumentieren. Jede Zugabe verdoppelt die Dicke des Ballens. Wenn die Dicke des Papiers 0,1 Millimeter beträgt (wir berücksichtigen jetzt nicht die Größe des Blatts), dann ergibt das „nur“ 51-fache Falten in der Mitte die Dicke des gefalteten Pakets von 226 Millionen Kilometern. Was eine offensichtliche Absurdität ist.
Weltrekordhalterin Britney Gallivan und ein elfmal in der Mitte (in eine Richtung) gefaltetes Papierband (Foto von mathworld.wolfram.com).
Es scheint, dass wir hier anfangen zu verstehen, woher die bekannte Begrenzung des 7- oder 8-fachen kommt (wieder einmal, unser Papier ist echt, es dehnt sich nicht bis ins Unendliche und reißt nicht, aber es wird reißen - das ist nicht mehr Falten). Aber dennoch…
Im Jahr 2001 beschloss ein amerikanisches Schulmädchen, sich mit dem Problem der doppelten Faltung auseinanderzusetzen, was sich als ganze wissenschaftliche Studie und sogar als Weltrekord herausstellte.
Eigentlich fing alles mit einer Herausforderung an, die der Lehrer den Schülern zuwarf: „Aber versuchen Sie, mindestens etwas 12 Mal in zwei Hälften zu falten!“. Stellen Sie sicher, dass dies aus der Kategorie „völlig unmöglich“ stammt.
Britney Gallivan (beachten Sie, dass sie jetzt Studentin ist) reagierte zunächst wie Lewis Carrolls Alice: „Es ist sinnlos, es zu versuchen.“ Aber immerhin sagte die Königin zu Alice: "Ich wage zu behaupten, dass du nicht viel Übung hattest."
Also nahm Gallivan die Praxis auf. Nachdem sie mit verschiedenen Gegenständen ziemlich gelitten hatte, faltete sie ein Blatt Goldfolie 12 Mal in zwei Hälften, was ihre Lehrerin beschämte.
Ein Beispiel für das vierfache Falten eines Blattes in zwei Hälften. Die gepunktete Linie ist die vorherige Position der Dreifachaddition. Die Buchstaben zeigen, dass die Punkte auf der Blattoberfläche verschoben sind (das heißt, die Blätter gleiten relativ zueinander) und nehmen daher nicht die Position ein, die auf den ersten Blick scheinen könnte (Abbildung aus pomonahistorical. org).
Dieses Mädchen beruhigte sich nicht. Im Dezember 2001 erstellte sie eine mathematische Theorie (na ja, oder mathematische Begründung) für den Doppelfaltprozess, und im Januar 2002 führte sie eine 12-fache Faltung in zwei Hälften mit Papier durch, wobei sie eine Reihe von Regeln und mehrere Faltrichtungen verwendete ( für Matheliebhaber etwas mehr -).
Britney bemerkte, dass Mathematiker dieses Problem bereits früher angesprochen hatten, aber noch niemand eine korrekte und bewährte Lösung für das Problem geliefert hatte.
Gallivan war die erste Person, die den Grund für die Begrenzung der Zugabe richtig verstand und begründete. Sie untersuchte die Effekte, die kumulieren, wenn ein echtes Blatt gefaltet wird, und den „Verlust“ von Papier (und jedem anderen Material) auf der Falte selbst. Sie erhielt Gleichungen für die Faltungsgrenze für alle gegebenen Blattparameter. Hier sind sie.
Die erste Gleichung bezieht sich auf das Falten des Streifens in nur einer Richtung. L ist die minimal mögliche Länge des Materials, t ist die Dicke des Bogens und n ist die Anzahl der doppelten Falten. Natürlich müssen L und t in denselben Einheiten ausgedrückt werden.
Gallivan und ihr Rekord (Foto von pomonahistorical.org).
In der zweiten Gleichung sprechen wir über das Falten in verschiedene, variable Richtungen (aber immer noch - jedes Mal zweimal). Hier ist W die Breite des quadratischen Blattes. Die genaue Gleichung für das Falten in "alternativen" Richtungen ist komplizierter, aber hier ist eine Form, die ein sehr realistisches Ergebnis liefert.
