Архив рубрики ~Лента новостей~

Три математические задачи, ответы на которые «обескураживают»

Три математические задачи, ответы на которые «обескураживают»

Хочу привести три задачи, которые в свое время произвели на меня сильное впечатление, так как ответы на них, казалось, противоречили здравому смыслу.

Мы положили один кирпич на другой и сдвинули верхний вдоль длинной стороны на максимальное расстояние таким образом, чтобы он не упал (то есть чтобы центр тяжести верхнего кирпича не вышел за границы опоры). Затем мы взяли эти два кирпича (в таком же положении) и положили на третий, сдвинув максимально в ту же сторону, но так, чтобы конструкция оставалась в равновесии. Продолжая данный процесс, на какое максимальное расстояние мы сможем сдвинуть верхний кирпич относительно нижнего так, чтобы конструкция продолжала оставаться в равновесии?

Для удобства примем, что сила тяжести равномерно распределена по бесконечной плоской опоре, а прочность кирпичей не ограничивает высоту конструкции.

Если один кирпич положить на другой, то максимальное расстояние, на которое можно выдвинуть верхний кирпич вдоль длинной стороны будет достигнуто, когда центр тяжести верхнего кирпича (его середина) совпадет с боковой гранью нижнего. Когда дело касается двух кирпичей, то максимальный сдвиг будет достигнут, когда их общий центр тяжести совпадет с боковой гранью нижнего. И так далее.

Если суммировать длины выступающих участков кирпичей, то мы получим следующий ряд:

1/2 + 1/4 + 1/6 + 1/8 + …

Это гармонический ряд, каждый член которого поделен на 2. А мы знаем, что гармонический ряд расходится. Следовательно, сдвиг верхнего кирпича относительно нижнего может быть сколь угодно большим.

Представьте, что мы опоясали земной шар верёвкой по экватору. Для чистоты эксперимента будем рассматривать Землю как идеальный шар с длиной экватора 40 000 км без перепадов рельефа.

Затем в одном из участков мы оборвали веревку, добавили 10 метров и равномерно приподняли ее над поверхностью. Вопрос – на какую высоту поднимется веревка над поверхностью Земли?

Формула длины окружности:

L = 2πR

Отсюда радиус Земли R1 составит:

R1 = L1/2π = 40000000/(2*3,14) = 6369426,75 м

Радиус окружности R2, образованной веревкой:

R2 = L2/2π = 40000010/(2*3,14) = 6369428,35 м

Таким образом прирост радиуса (и, соответственно, высота поднятия веревки) составит:

6369428,35 – 6369426,75 = 1,6 м

Покажем, что высота подъема веревки не зависит от изначальной длины окружности:

L1 = 2πR1

L2 = L1 + 10

L1 + 10 = 2πR2

L1 = 2πR2 – 10

2πR2 – 10 = 2πR1

R2 – R1 = 10/2π

Имеется резиновая веревка длиной 1 км, которая может бесконечно растягиваться. Один конец веревки прикреплен к стене, веревка натянута. На конце, прикрепленном к стене, сидит муравей.

Каждую секунду муравей проползает по веревке 1 см. Однако, после этого веревку равномерно растягивают, увеличивая ее длину на 1 км. Этот процесс повторяется.

Сможет ли муравей когда-нибудь доползти до другого конца веревки?

Так как по условию задачи мы имеем дело с равномерно растягивающейся веревкой, муравей перемещается не только когда сам ползет, но и когда растягивается веревка. Несмотря на то, что веревка растягивается значительно быстрее перемещения муравья, увеличение расстояния между вторым концом веревки и муравьем происходит с отрицательным ускорением. И рано или поздно оно начнет уменьшаться. На это потребуется время, значительно превышающее возраст Вселенной, но оно не бесконечно.

Источник: habr.com

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Швейцарии с помощью бактерий разработали печатный материал, похожий на бетон Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Модели искусственного интеллекта позволили России применять технологии для лучших крылатых… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Преимущества использования искусственного интеллекта в медицине зависят от уровня подготовки… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Почему синтаксис Nova выглядит так: 11 споров с Claude о… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ [Перевод] О сознании и интегрированной информации. Кристоф Кох (интервью) Сознанием… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Больше половины отпечатков пальцев на терракотовых воинах оставили женщины и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В ИТМО учат роботов понимать пространство, а не просто видеть…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Теперь можно буквально заглянуть внутрь любого механизма. Claude Code научили…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ PS5 снова взломали — хакер запустил меню разработчика на последней…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Поселил ИИ‑агента в чёлку макбука: он слушает мой день и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Немой парень впервые признался в любви СИЛОЙ МЫСЛИ — его………… Новости робототехники GM делает ставку на вычислительные технологии и искусственный интеллект, которые, по её мнению, помогут ей конкурировать с китайскими автопроизводителями. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В легендарный Need for Speed: Underground 2 теперь можно поиграть… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ ИИ придумал пистолет, и его напечатали на 3D-принтере Однозарядный пистолет… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В Швейцарии с помощью бактерий разработали печатный материал, похожий на бетон Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Модели искусственного интеллекта позволили России применять технологии для лучших крылатых… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Преимущества использования искусственного интеллекта в медицине зависят от уровня подготовки… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Почему синтаксис Nova выглядит так: 11 споров с Claude о… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ [Перевод] О сознании и интегрированной информации. Кристоф Кох (интервью) Сознанием… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Больше половины отпечатков пальцев на терракотовых воинах оставили женщины и… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ В ИТМО учат роботов понимать пространство, а не просто видеть…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Теперь можно буквально заглянуть внутрь любого механизма. Claude Code научили…… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ PS5 снова взломали — хакер запустил меню разработчика на последней……