Как найти высоту здания с помощью барометра

vott.ru — Ответ в первом.
Новости, Юмор | sergant_l 18:12 31.08.2022
45 комментариев | 88 за, 2 против |
#1 | 18:13 31.08.2022 | Кому: Всем
Однажды на экзамене по физике в Копенгагенском университете профессор спросил одного из студентов:
"Как найти высоту здания с помощью барометра?"

Молодой человек ответил так:
"Нужно привязать к барометру длинную нить и спустить его с крыши на землю. Длина нити плюс длина барометра дадут искомую высоту здания".

Экзаменатор оценил оригинальность ответа в 2 балла. Студент обиделся и подал жалобу, которую рассмотрели с результатом: "Ответ верный, но не свидетельствует о каком-либо знании физики".
Студента вызвали снова, и даже дали 6 минут для ответа. Большую часть этого времени студент думал, а потом выдал:
"Во-первых, можно залезть на крышу здания с барометром, сбросить его оттуда и засечь время, за которое он долетит до земли. Высота здания выводится по H=0,5gt^2, но барометра мы лишимся.
Во-вторых, если на улице солнечно, можно измерить высоту барометра, затем поставить его вертикально и измерить длину тени. Затем, зная длину тени здания, из простой арифметичнеской пропорции получить его высоту.
Можно действовать строго по-научному. Тогда к барометру следует привязать короткую нить и раскачать как маятник его сначала внизу, затем на крыше здания. Высота выводится из разностей ускорений свободного падения, получаемых из уравнения T=2w(1/g)^1/2.
Также можно поднятся по пожарной лестнице, делая отметки с интервалом в длину барометра, а потом перемножить одно на другое.
Можно поступить шаблонно и скучно. Тогда нужно использовать барометр для оценки атмосферного давления на уровне крыши и на уровне земли, а потом перевести величину в миллибарах в футы и получить высоту.
Но нас призывают действовать независимо!
И тогда лучший способ - постучаться в комнату вахтера и сказать:
"Хотите новый прекрасный барометр? Я отдам вам его после того, как вы сообщите высоту здания"".

Этого студента звали Нильс Бор.
#2 | 18:22 31.08.2022 | Кому: Всем
Помнится, читал похожее, но там требовалось с помощью барометра измерить высоту башни маяка.
Барометры там не только сбрасывали вниз, но и заполняли ими внутреннее пространство, или вращали вокруг башни в невесомости и вакууме.
На lib.ru где-то натыкался, вроде
#3 | 18:25 31.08.2022 | Кому: Всем
Раз уж баянишь то по полной с указанием источников! А это две книги "Физики шутят" и "Физики продолжают шутить"

Сэр Эрнест Резерфорд, президент Королевской Академии и лауреат Нобелевской премии по физике, рассказывал следующую историю, служащую великолепным примером того, что не всегда просто дать единственно правильный ответ на вопрос.

Некоторое время назад коллега обратился ко мне за помошью. Он собирался поставить самую низкую оценку по физике одному из своих студентов, в то время как этот студент утверждал, что заслуживает высшего балла. Оба, преподаватель и студент согласились положиться на суждение третьего лица, незаинтересованного арбитра; выбор пал на меня.

Экзаменационный вопрос гласил: «Объясните, каким образом можно измерить высоту здания с помощью барометра». Ответ студента был таким: «Нужно подняться с барометром на крышу здания, спустить барометр вниз на длинной веревке, а затем втянуть его обратно и измерить длину веревки, которая и покажет точную высоту здания».

Случай был и впрямь сложный, так как ответ был абсолютно полным и верным! С другой стороны, экзамен был по физике, а ответ имел мало общего с применением знаний в этой области.

Я предложил студенту попытаться ответить еще раз. Дав ему шесть минут на подготовку, я предупредил его, что ответ должен демонстрировать знание физических законов. По истечении пяти минут он так и не написал ничего в экзаменационном листе. Я спросил его, сдается ли он, но он заявил, что у него есть несколько решений проблемы, и он просто выбирает лучшее.


Заинтересовавшись, я попросил молодого человека приступить к ответу, не дожидаясь истечения отведенного срока. Новый ответ на вопрос гласил: «Поднимитесь с барометром на крышу и бросьте его вниз, замеряя время падения. Затем, используя формулу L = (a*t^2)/2, вычислите высоту здания».

Тут я спросил моего коллегу, преподавателя, доволен ли он этим ответом. Тот, наконец, сдался, признав ответ удовлетворительным. Однако студент упоминал, что знает несколько ответов, и я попросил его открыть их нам.

«Есть несколько способов измерить высоту здания с помощью барометра», начал студент. «Например, можно выйти на улицу в солнечный день и измерить высоту барометра и его тени, а также измерить длину тени здания. Затем, решив несложную пропорцию, определить высоту самого здания.»

«Неплохо», сказал я. «Есть и другие способы?»

«Да. Есть очень простой способ, который, уверен, вам понравится. Вы берете барометр в руки и поднимаетесь по лестнице, прикладывая барометр к стене и делая отметки. Сосчитав количество этих отметок и умножив его на размер барометра, вы получите высоту здания. Вполне очевидный метод.»

«Если вы хотите более сложный способ», продолжал он, «то привяжите к барометру шнурок и, раскачивая его, как маятник, определите величину гравитации у основания здания и на его крыше. Из разницы между этими величинами, в принципе, можно вычислить высоту здания. В этом же случае, привязав к барометру шнурок, вы можете подняться в вашим маятником на крышу и, раскачивая его, вычислить высоту здания по периоду прецессии.»

«Наконец», заключил он, «среди множества прочих способов решения проблемы лучшим, пожалуй, является такой: возьмите барометр с собой, найдите управляющего зданием и скажите ему: «Господин управляющий, у меня есть замечательный барометр. Он ваш, если вы скажете мне высоту этого здания».

Тут я спросил студента — неужели он действительно не знал общепринятого решения этой задачи. Он признался, что знал, но сказал при этом, что сыт по горло школой и колледжем, где учителя навязывают ученикам свой способ мышления.

Студентом этим был Нильс Бор (1885–1962), датский физик, лауреат Нобелевской премии 1922 г.

Вот возможные решения этой задачи, предложенные им:

1. Измерить время падения барометра с вершины башни. Высота башни однозначно рассчитывается через время и ускорение свободного падения. Данное решение является наиболее традиционным и потому наименее интересным.
2. С помощью барометра, находящегося на одном уровне с основанием башни, пустить солнечный зайчик в глаз наблюдателя, находящегося на ее вершине. Высота башни рассчитывается исходя из угла возвышения солнца над горизонтом, угла наклона барометра и расстояния от барометра до башни.
3. Измерить время всплывания барометра со дна заполненной водой башни. Скорость всплывания барометра измерить в ближайшем бассейне или ведре. В случае, если барометр тяжелее воды, привязать к нему воздушный шарик.
4. Положить барометр на башню. Измерить величину деформации сжатия башни. Высота башни находится через закон Гука.
5. Насыпать кучу барометров такой же высоты, что и башня. Высота башни рассчитывается через диаметр основания кучи и коэффициент осыпания барометров, который можно вычислить, например, с помощью меньшей кучи.
6. Закрепить барометр на вершине башни. Послать кого-нибудь наверх снять показания с барометра. Высота башни рассчитывается исходя из скорости передвижения посланного человека и времени его отсутствия.
7. Натереть барометром шерсть на вершине и у основания башни. Измерить силу взаимного отталкивания вершины и основания. Она будет обратно пропорциональна высоте башни.
8. Вывести башню и барометр в открытый космос. Установить их неподвижно друг относительно друга на фиксированном расстоянии. Измерить время падения барометра на башню. Высота башни находится через массу барометра, время падения, диаметр и плотность башни.
9. Положить башню на землю. Перекатывать барометр от вершины к основанию, считая число оборотов. (Способ, ставший популярным в России под кодовым названием "имени 38 попугаев").
10. Закопать башню в землю. Вынуть башню. Полученную яму заполнить барометрами. Зная диаметр башни и количество барометров, приходящееся на единицу объема, рассчитать высоту башни.
11. Измерить вес барометра на поверхности и на дне ямы, полученной в предыдущем опыте. Разность значений однозначно определит высоту башни.
12. Наклонить башню. Привязать к барометру длинную веревку и спустить его до поверхности земли. Рассчитать высоту башни по расстоянию от места касания барометром земли до башни и углу между башней и веревкой.
13. Поставить башню на барометр, измерить величину деформации барометра. Для расчета высоты башни необходимо также знать ее массу и диаметр.
14. Взять один атом барометра. Положить его на вершину башни. Измерить вероятность нахождения электронов данного атома у подножия башни. Она однозначно определит высоту башни.
15. Продать барометр на рынке. На вырученные деньги купить бутылку виски, с помощью которой узнать у архитектора высоту башни.
16. Нагреть воздух в башне до определенной температуры, предварительно ее загерметизировав. Проделать в башне дырочку, около которой закрепить на пружине барометр. Построить график зависимости натяжения пружины от времени. Проинтегрировать график и, зная диаметр отверстия, найти количество воздуха, вышедшее из башни вследствие теплового расширения. Эта величина будет прямо пропорциональна объему башни. Зная объем и диаметр башни, элементарно находим ее высоту.
17. Измерить с помощью барометра высоту половины башни. Высоту башни вычислить, умножив полученное значение на 2.
18. Привязать к барометру веревку длиной с башню. Использовать полученную конструкцию вместо маятника. Период колебаний этого маятника однозначно определит высоту башни.
19. Выкачать из башни воздух. Закачать его туда снова в строго фиксированном количестве. Измерить барометром давление (!) внутри башни. Оно будет обратно пропорционально объему башни. А по объему высоту мы уже находили.
20. Соединить башню и барометр в электрическую цепь сначала последовательно, а потом параллельно. Зная напряжение, сопротивление барометра, удельное сопротивление башни и измерив в обоих случаях силу тока, рассчитать высоту башни.
21. Положить башню на две опоры. Посередине подвесить барометр. Высота (или в данном случае длина) башни определяется по величине изгиба, возникшего под действием веса барометра.
22. Уравновесить башню и барометр на рычаге. Зная плотность и диаметр башни, плечи рычага и массу барометра, рассчитать высоту башни.
23. Измерить разность потенциальных энергий барометра на вершине и у основания башни. Она будет прямо пропорциональна высоте башни.
24. Посадить внутри башни дерево. Вынуть из корпуса барометра ненужные детали и использовать полученный сосуд для полива дерева. Когда дерево дорастет до вершины башни, спилить его и сжечь. По количеству выделившейся энергии определить высоту башни.
25. Поместить барометр в произвольной точке пространства. Измерить расстояние между барометром и вершиной и между барометром и основанием башни, а также угол между направлением от барометра на вершину и основание. Высоту башни рассчитать по теореме косинусов.
#4 | 18:36 31.08.2022 | Кому: Всем
Дураки! :-)
Нужны: Капица, портвейн, спички, бухарик, пхизика и ч0рное море.
Aleks3
надзор »
#5 | 18:41 31.08.2022 | Кому: Bingo
что-то я на счёт 24 способа не вкурил
#6 | 18:51 31.08.2022 | Кому: Aleks3
> что-то я на счёт 24 способа не вкурил
Пожарный поступает в музыкальную школу.
- Чем отличается скрипка от рояля?
- Рояль дольше горит!
#7 | 19:01 31.08.2022 | Кому: Aleks3
Тебе насколько глубоко надо знать физику процесса? Например, Ричард Фейнман ответил на это в интервью "Что такое огонь", если не вкурил, то тогда тебе надо читать его полный курс лекций по физике в трех томах (Или в русском переводе в девяти). И да, шутник он был офигенный! И тоже Нобелевский лауреат. А о его чудачествах тоже есть книжка "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!"
#8 | 19:10 31.08.2022 | Кому: Aleks3
> что-то я на счёт 24 способа не вкурил

Значение, которое означает высоту дерева при знании количество энергии выделенной при сжигании, взять из справочника для инженеров.
#9 | 19:13 31.08.2022 | Кому: Всем
В борометр вложить записку с просьбой сказать высоту здания. Через сотни лет архиологи найдут записку, потом через тысячи лет изобретут машину времени, вернутся в прошлое по координатам указанным в записке.
#10 | 19:17 31.08.2022 | Кому: Всем
> Тогда нужно использовать барометр для оценки атмосферного давления на уровне крыши и на уровне земли, а потом перевести величину в миллибарах в футы и получить высоту.

это очень не точный способ, как мне кажется. Мир ведь сложнее учебника
Aleks3
надзор »
#11 | 19:25 31.08.2022 | Кому: Валераентий
> Значение, которое означает высоту дерева при знании количество энергии выделенной при сжигании, взять из справочника для инженеров.

Кроме высоты дерево ещё обладает толщиной и имеет ветви.
Как учесть все эти факторы? Простым взвешиванием дерева не обойтись.
#12 | 19:26 31.08.2022 | Кому: Alex Wolf
Да ладно?! А высотомер в спортивных часах на этом работающий это как?!
Aleks3
надзор »
#13 | 19:27 31.08.2022 | Кому: Bingo
> Тебе насколько глубоко надо знать физику процесса?

Нет, но при имеющихся вводных задачу решить невозможно

> "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!"


прочитана
#14 | 19:29 31.08.2022 | Кому: Aleks3
> Как учесть все эти факторы? Простым взвешиванием дерева не обойтись.

Всегда есть погрешность, которой можно пренебречь )
Aleks3
надзор »
#15 | 19:31 31.08.2022 | Кому: Bingo
> Всегда есть погрешность, которой можно пренебречь )

хуясе
погрешность при толщине дерева разнящейся в 2 раза и обладающего большим количеством обрастающих ветвей приведёт к тому, что пользоваться такими данными будет невозможно
#16 | 19:36 31.08.2022 | Кому: Валераентий
>
> Значение, которое означает высоту дерева при знании количество энергии выделенной при сжигании, взять из справочника для инженеров.

если так далеко заходить - высоту башни можно узнать из справочника высот башен для измерения их высот барометром. издание для инженеров, дополненное. )
почему “дополненное”? чертовы арабы построили Бурдж-Халиф!
#17 | 19:37 31.08.2022 | Кому: Aleks3
> погрешность при толщине дерева разнящейся в 2 раза и обладающего большим количеством обрастающих ветвей приведёт к тому, что пользоваться такими данными будет невозможно

Мы тут приходим к основам решения физических задач, а и именно начальные данные, ты утверждаешь, что это применимо ко всем деревьям? Там же не указано, дуб это или пирамидальный тополь! )
Как физик он указал как можно решить задачу и в этом главное, а о точности в постановке задачи ничего не было )))
А дальше дело инженеров считать )))
#18 | 19:38 31.08.2022 | Кому: Alex Wolf
> это очень не точный способ, как мне кажется. Мир ведь сложнее учебника

Недавно тут гостили в Спб, и впечатлились глубиной метро.
Решили измерить. Спутники не ловят под землёй. А давление везде ловит!
Каждый телефон сейчас имеет встроенный барометр, способный обнаруживать изменения в давлении в несколько дм "воздушного столба" (на дронах, кстати, ещё точнее, порядка 1дм видит хорошо).
Поставил на телефон приложение, первое попавшееся, давление показывает.
Прикинул на пальцах, что 1 гПа это примерно 7.7м на уровне моря.
Несколько станций замерили, где 45м, где 55м, а где-то все 80м (Адмиралтейская!).
#19 | 19:40 31.08.2022 | Кому: Mafia
Именно, абсолютно работающий метод! Но камрады почему то сумневаються....
#20 | 19:48 31.08.2022 | Кому: Mafia
> Прикинул на пальцах, что 1 гПа это примерно 7.7м на уровне моря.
> Несколько станций замерили, где 45м, где 55м, а где-то все 80м (Адмиралтейская!).

а давление в метро разве не повышеное за счет нагнетания воздуха?
#21 | 19:52 31.08.2022 | Кому: nikopol
Вот вы и зануды... Физика верна и работает! Да! А зачем придираться если изначально не было других условий!?
[censored]
Ушел в Бар!
#22 | 19:58 31.08.2022 | Кому: nikopol
> а давление в метро разве не повышеное за счет нагнетания воздуха?

Ну, там же не турбина стоит. Какие-то жалкие паскали разницы, необнаружимые приборами.
Кроме того, замеряли от платформы до верха эскалатора. Чтоб цифры не успели убежать. Там оно постоянно колеблется слегка.
#23 | 19:59 31.08.2022 | Кому: Bingo
Нечестно решена! Откуда 0.11% взято - неясно!
#24 | 20:13 31.08.2022 | Кому: Bingo
Зануда.
Сова
надзор »
#25 | 20:21 31.08.2022 | Кому: Bingo
Нильс Бор тот ещё козёл. Так над башней ещё никто не измывался.
#26 | 20:40 31.08.2022 | Кому: Сова
Ещё и котов со Шрëдингерами мучал, поди...
#27 | 21:15 31.08.2022 | Кому: Всем
> Он признался, что знал, но сказал при этом, что сыт по горло школой и колледжем, где учителя навязывают ученикам свой способ мышления.

Вместо того что бы отблагодарить профессора что вырастил и подготовил будущего Нобелевского лауреата, он рассказывает как он будучи МД боролся с системой. Профессор тупой не давал ему творить, а он такой умный и креативный. Подростковая херня одним словом.
#28 | 22:13 31.08.2022 | Кому: Прораб
> Подростковая херня одним словом

Он сразу дал ответ. По крайней мере это был один из способов, но ему поставили 2. Видимо профессор посчитал Бора идиотом.
Бору пришлось доказывать, что он не идиот, не МД и не нёс подростковую херню.
Но ты в праве видеть ситуацию так, как хочешь.
#29 | 22:14 31.08.2022 | Кому: Bingo
> Да ладно?! А высотомер в спортивных часах на этом работающий это как?!

а он барометр? А померишь высоту одноэтажного здания при порывистом ветре? 2.80 или 2.95?
#30 | 00:40 01.09.2022 | Кому: Всем
Что-то подобное я слышал про программиста, который выводил на экран фразу "Hello World" через цикл и структуру ЕСЛИ/ИНАЧЕ.
#31 | 00:49 01.09.2022 | Кому: Den from a den
> программиста, который выводил на экран фразу "Hello World" через цикл и структуру ЕСЛИ/ИНАЧЕ.

Вообще то, в конечном то итоге она так и выводится через если / иначе)
Ибо для ее вывода тебе все равно надо в итоге будет перебрать символы, а это условный цикл, а такой цикл содержит это условие)
#32 | 00:55 01.09.2022 | Кому: Longint
> Вообще то, в конечном то итоге она так и выводится через если / иначе)

А я разве не так сказал?
Но можно придумать алгоритм без если/иначе, используя "пока" (while).

Если что, я не программист.

Upd. Перечитал, понял о чём ты.
#33 | 02:34 01.09.2022 | Кому: Srg_Alex
Двойку он получил справедливо. В условиях задачи не было никаких ниток и верёвок.
#34 | 03:25 01.09.2022 | Кому: Alex Wolf
> это очень не точный способ, как мне кажется. Мир ведь сложнее учебника

Это из приведенных наверное самый точный метод.
Про возможности современных датчиков давления (точнее, интегрированных сенсоров).

"Ну и последний тест. В нем я просто поднимал-опускал все это дело в пределах комнаты. Высоты: кровать-потолок-пол-потолок-кровать. Из-за меньшего собственного шума HP206C картина просматривается лучше. Забавны также перепады температур. Вверху действительно теплее"
[censored]

Подробнее тут:[censored]
#35 | 04:04 01.09.2022 | Кому: Всем
а если просто поссать с высоты?
Алекс
надзор »
#36 | 05:20 01.09.2022 | Кому: Den from a den
> Что-то подобное я слышал про программиста, который выводил на экран фразу "Hello World" через цикл и структуру ЕСЛИ/ИНАЧЕ.

Ага. А потом эти оригинальные программисты ради кода в три строчки тянут фреймворки весом 500 мегабайт.
Алекс
надзор »
#37 | 05:23 01.09.2022 | Кому: nikopol
> а давление в метро разве не повышеное за счет нагнетания воздуха?

И да и нет. Ну и смотря какой метрополитен.
Например в Новосибирске половину года вентиляция нагнетаемая, полгода вытяжная.
Кроме того есть поршневой эффект, то есть при приходе поезда давление на станции превышается, при отходе понижается.
Ну а так, повышенное машинами давление в основном при закрытом режиме работы, когда закрыты воздухоплотные двери и включен вытесняющий наддув.
#38 | 09:09 01.09.2022 | Кому: Srg_Alex
> Бору пришлось доказывать, что он не идиот, не МД и не нёс подростковую херню.

Надрочил его конечно не профессор. В конце 19 века он учился по онлайн курсам в школе скиллсфактории.
#39 | 09:51 01.09.2022 | Кому: Прораб
> Вместо того что бы отблагодарить профессора что вырастил и подготовил будущего Нобелевского лауреата, он рассказывает как он будучи МД боролся с системой. Профессор тупой не давал ему творить, а он такой умный и креативный. Подростковая херня одним словом.


[Он признался, что знал, но сказал при этом, что сыт по горло школой и колледжем, где учителя навязывают ученикам свой способ мышления. ]
Он вправе так говорить, после того, как продемонстрировал гибкость и неординарность своего мышления, то есть он обосновал свою точку зрения.
Подростковая херня - это когда ты тупой долбоеб, но считаешь своих преподавателей и учителей долбоебами. Встречается гораздо чаще.
#40 | 10:29 01.09.2022 | Кому: Работник кабеля
Сам лично таким был. Например на экзаменах не записывал решение, а сразу ответ, ну типа и так всё понятно и очевидно. Демонстрировать свою гениальность, все тут дураки, а я один умный это такой же признак МД.
#41 | 10:37 01.09.2022 | Кому: Ля Шене
> а если просто поссать с высоты?

На барометр?
#42 | 10:57 01.09.2022 | Кому: Mafia
> а если просто поссать с высоты?
>
> На барометр?

ну ясный же хуй - ну не на Нильса же Бора!
#43 | 06:08 02.09.2022 | Кому: Прораб
> Сам лично таким был

Бытие определяет сознание. Я так и думал.
#44 | 15:45 02.09.2022 | Кому: Aleks3
> Кроме высоты дерево ещё обладает толщиной и имеет ветви.
> Как учесть все эти факторы? Простым взвешиванием дерева не обойтись.

Отпилить всё лишнее. Ну то есть нам от дерева в данном решении важна только высота, она для разных башен будет отличаться. А вот всё остальное нужно путём дополнительных, неозвученных манипуляций, допилить до функционирующего решения. Будет ли это распиливание дерева на квадратики 1 на 1 сантиметров выложенные на полу в длину дерева (которую после спиливания дерева засекли на земле) или выпиливание из дерева цилиндра диаметром 1 см в высоту дерева не имеет значения. Там тысячи дополнительных деталей, выбирай на любой вкус, главное, что озвучены основные: барометр как поливалка, дерево как измеритель длины, и вычисление высоты дерева посредством сжигания, раз уж линейки у нас однозначно нет.
Aleks3
надзор »
#45 | 18:34 02.09.2022 | Кому: Валераентий
> Отпилить всё лишнее. Ну то есть нам от дерева в данном решении важна только высота, она для разных башен будет отличаться. А вот всё остальное нужно путём дополнительных, неозвученных манипуляций, допилить до функционирующего решения. Будет ли это распиливание дерева на квадратики 1 на 1 сантиметров выложенные на полу в длину дерева (которую после спиливания дерева засекли на земле) или выпиливание из дерева цилиндра диаметром 1 см в высоту дерева не имеет значения. Там тысячи дополнительных деталей, выбирай на любой вкус, главное, что озвучены основные: барометр как поливалка, дерево как измеритель длины, и вычисление высоты дерева посредством сжигания, раз уж линейки у нас однозначно нет.

Если у тебя нет линейки, то как ты отмеришь 1 кубический сантиметр дерева? Но даже если есть - дерево бессмысленно растить внутри башни если ты собрался делать из него кубики. Можно вырастить дерево где угодно, а потом собирать башню из кубиков. И зачем их сжигать, если ты уже собрал башню из кубиков в 1 см, и у тебя уже есть высота башни?

Короче - мой вердикт. Если приглядеться, то большая часть решений не требует дополнительных вводных, и в целом достаточно эффективна. Измерить же высоту башни за счёт выделения энергии сгоревшего дерева невозможно исходя из вводных. Потому предполагаю, что 24 придумал точно не Нильс Бор, а какой-то гондон, возомнивший себя дирижаблем.
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы писать комментарии.