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第44章 乒乓球火箭問題的研究

想清楚之后,徐凌沒有再關(guān)注無人機(jī)電池的問題,將它擱置在了一旁。

眼下要準(zhǔn)備的是被定在五月十五日的模擬對(duì)抗。

由于徐凌小組是反方,對(duì)于一組的問題如果沒有很透徹的理解的話,必然是沒有絲毫勝算的。

關(guān)于乒乓球火箭的原理,徐凌已經(jīng)很清楚了,無非就是能量轉(zhuǎn)換的一個(gè)過程。

但原來題目中強(qiáng)調(diào)過乒乓球被拋射的高度,給定的參數(shù)是水的體積。

如果簡(jiǎn)單來想,能夠變化的是容器的形狀。最簡(jiǎn)單的考慮,容器都是圓柱體。

那到底是半徑大形狀寬扁的圓柱體好還是半徑小形狀瘦長(zhǎng)的圓柱體好?

其實(shí)這些討論一組的報(bào)告中都有提出來,但徐凌包括小組的其他人都被里面各種復(fù)雜的公式吸引了目光,根本沒有在意那些問題。

那么,如此看來,想要搞清楚液體動(dòng)能向乒乓球動(dòng)能轉(zhuǎn)換的定量關(guān)系,必須親自做一次理論的分析以及簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

……

次日下午,徐凌將小組的眾人召集在了一起。

目的很簡(jiǎn)單,就是盡可能發(fā)揮人多的力量快速地解決這個(gè)問題。

“模擬對(duì)抗在即,我們必須弄明白實(shí)驗(yàn)的原理和重點(diǎn)以及對(duì)方可能會(huì)采取的思路?!?

徐凌鄭重地說道。

“那么,還是先從簡(jiǎn)單的原理開始,誰能夠說一說?”

徐凌接著說道,眼神主要看向了梁修遠(yuǎn)和黃云峰兩人。

被目光掃過的兩人瞬間有些緊張,低著腦袋似乎在不停地思考,但遲遲沒有開口。

最后還是秦芹條理清晰地說了一遍。

“能量轉(zhuǎn)換!這么簡(jiǎn)單的問題你們還說不出來嗎?這是最基本的原理啊,一定要搞明白了?!?

徐凌嚴(yán)肅地對(duì)黃云峰和梁修遠(yuǎn)說道。

兩人重重地點(diǎn)了點(diǎn)頭。

這并不是徐凌想要難為他們。團(tuán)隊(duì)賽中是有兩方討論的環(huán)節(jié)的,所有人都要參與其中,如果連最基本的原理都不清楚,難道討論的時(shí)候一句話都不說嗎?

哪怕不說話,評(píng)論方就逮著他倆問問題呢?

搖了搖頭,徐凌繼續(xù)問道:“對(duì)于這個(gè)問題的分析,你們有什么思路嗎?”

其實(shí)對(duì)于徐凌來說,想要完成這個(gè)問題的理論分析并不會(huì)太難,但他想要做的不是全部都靠自己,而是對(duì)自己的組員做出一個(gè)引導(dǎo)。

畢竟獨(dú)木不成林。

小組幾人沉思許久后,竟是季蕓先開口了:

“嗯……這個(gè)問題雖然從宏觀上看起來并不難,但乒乓球在水中的下沉,水中射流的產(chǎn)生,乒乓球離開水面后的上升都不是簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)。

我認(rèn)為,應(yīng)該分為兩個(gè)部分來分析,一部分是水和球的作用,另一部分就是球在空中的運(yùn)動(dòng)?!?

聽著季蕓的描述,徐凌也在腦海中做了一個(gè)模擬,隨即立刻做出了安排:

“不錯(cuò),季蕓說得很好,這個(gè)分析沒有問題。那我們來嘗試著分析吧。先把水中的過程和空中的過程獨(dú)立開。季蕓、黃云峰和梁修遠(yuǎn),你們就試著分析球脫離水后的運(yùn)動(dòng)??梢韵群雎郧虻男D(zhuǎn)。”

球在水中的運(yùn)動(dòng)過程自然就由徐凌和秦芹來完成。

因?yàn)樗械倪\(yùn)動(dòng)相比于空氣中,要復(fù)雜得多。不僅要考慮射流的產(chǎn)生,還要考慮波流聚焦效應(yīng)等復(fù)雜問題。同時(shí),浮力也不能忽略。

秦芹的主要任務(wù)還是為徐凌找需要的文獻(xiàn)資料,同時(shí)對(duì)徐凌的分析進(jìn)行初步的判斷和查漏補(bǔ)缺。

很快,徐凌的分析開始了,手中的筆在紙上刷啦啦地游走著,一個(gè)又一個(gè)數(shù)學(xué)符號(hào)躍然紙上:

小球下沉過程中,以容器為參考系。Z軸方向上,運(yùn)用牛頓第二定律,ma=Fa+Fγ+Fd+Pa。

同時(shí),由于球的質(zhì)量很小,球的加速度和增加的附加質(zhì)量力之比遠(yuǎn)小于1。這說明相對(duì)于水,球的慣性可以忽略。

經(jīng)過一系列近似和各種表達(dá)式的具體代入,再由積分關(guān)系,可以得到球的豎直下落深度。

最后通過計(jì)算機(jī)模擬,徐凌驚喜的發(fā)現(xiàn),在一個(gè)高度范圍內(nèi),理論和模擬仿真結(jié)果是能夠吻合的。

徐凌這邊進(jìn)行得很順利,反觀季蕓那邊,三人已經(jīng)是焦頭爛額了。

雖然季蕓有大概的想法,但具體到每一個(gè)細(xì)節(jié),她就有些有心無力了。

比方說,射流可能不是正對(duì)著球產(chǎn)生的,于是碰撞就不是正碰了,一個(gè)小小的偏向的角度就成了一個(gè)折磨人的參數(shù)。

更不用說什么空氣阻力,什么球因?yàn)檎此霈F(xiàn)了質(zhì)量變化。

趁著秦芹查找文獻(xiàn)的空當(dāng),徐凌決定對(duì)季蕓三人進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的引導(dǎo)。

“速度不是沿著Z軸方向,就不知道怎么辦了嗎?”

徐凌以半開玩笑的口吻說道。

季蕓有些尷尬地?fù)狭藫项^,臉頰瞬間浮上了一層緋紅。

“還是很好解決的,方向不正,那我們進(jìn)行一個(gè)分解就行了啊。把速度分解到Z軸方向,先研究Z軸方向的速度。

然后,我們發(fā)現(xiàn),這個(gè)偏轉(zhuǎn)其實(shí)并不明顯,我們可以近似地處理,給最后的結(jié)果加一個(gè)修正項(xiàng)就好了?!?

徐凌給出了提示。

對(duì)??!

矢量分解??!

這怎么都沒想到呢?

季蕓似乎有些懊惱,但對(duì)于徐凌她不得不更佩服了。

明明年級(jí)比自己低,怎么就這么厲害呢?

黃云峰和梁修遠(yuǎn)兩人這時(shí)也反應(yīng)了過來,立馬開始用手在空中比劃起來。

……

眾人拾柴火焰高,這句話說得果然沒錯(cuò)。

在徐凌充分發(fā)揮了小組每個(gè)人的力量后,只不過花了兩天時(shí)間,就已經(jīng)把所有的理論分析理得清清楚楚了。

哪怕是讓他現(xiàn)場(chǎng)去做一個(gè)報(bào)告,也未必難得住他。

并且徐凌沒有選擇親自做實(shí)驗(yàn),而是用計(jì)算機(jī)做的仿真實(shí)驗(yàn)。

這樣一來,時(shí)間又省下了不少,小組幾人能夠有更多的時(shí)間對(duì)各種問題進(jìn)行探討。

這些問題包括了對(duì)一組同學(xué)的分析思路的猜想,對(duì)某些容易被忽略的細(xì)節(jié)問題的理解,以及對(duì)一組同學(xué)可能會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤的預(yù)估。

總而言之,徐凌和小組幾人已經(jīng)做足了準(zhǔn)備,對(duì)模擬對(duì)抗的正式打響翹首以盼。

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