Как с помощью шоколада измерить скорость света?
Задача: дано плитка шоколада, микроволновка и набор известных формул. Как расчитать скорость света поэтапно, глядя на подсказку- картинку (для объяснения десятикласнику):
5 ответов:
Задача неверна в корне для тех, кто не имел дело с микроволновкой. Неважно шоколадка просто лежит или вращается на подставке, она слишком тонкая и будет плавиться почти равномерно по поверхности, неважно от какой мощности. Для чистоты эксперимента нужен куб со стороной 12 см, что технически возможно, но дорого и времязатратно.
Я предлагаю шоколадный бисквит в стеклянной ёмкости, приближённой к цилиндрической диаметром близким к 12 см. Середина будет не пропечённой, в то время, как края немного подсушены. Рецепт торта легко обнаруживается на кулинарных сайтах. Время приготовления колеблется от 5 до 12 минут на 100% мощности микроволновки.
Данные: 6 см до места не достижения радиоволн - это расстояние кратное длине полуволны излучения лампы магнетрона. Частота магнетрона 2450 Мегагерц умножаем на 12 см. Обратное преобразование, отсекаем два нуля для метров и три нуля для километров получится примерно 300 000 км в секунду.
Что и требовалось доказать.
Формула: f = C/λ частота равна делению Скорости света на длину волны.
Обратное преобразование: C = f*λ Скорость света равна произведению частоты на длину волны.
P.S. Немного не в тему вопроса. Для равномерного пропекания шоколадного торта в центр устанавливается стакан из огнеупорного стекла наполненный водой немного больше половины.
Если немного представлять принцип работы микроволновки, то для измерения скорости света (причём с бОльшей точностью) шоколадка вообще не нужна. Итак, в работающей печке во внутреннем объеме формируются стоячие электромагнитные волны. Обязательным условием является то, чтобы на длине внутренней камеры укладывалось целое число длин полуволн. По минимуму это может быть всего одна полуволна, но для обеспечения равномерности нагрева в стандартных СВЧ-печках внутренняя камера рассчитывается с учётом пяти длин полуволн. При этом в отмеченных красным точках нагрева почти не происходит, а в амплитудных положениях нагрев максимален - это центр вращающегося блюда и его периферийная зона.
Поэтому измеряем линейкой расстояние между боковыми сторонами внутренней камеры, делим полученное значение на 2,5 - это даст нам длину волны L, умножаем на частоту магнетрона (значение приводится на шильдике с номером модели микроволновке, обычно это 2450 МГц), не забыв предварительно перевести к метрической системе единиц. Например, в моей печке это примерно 31 см (подозреваю, что на самом деле это ровно 1 фут = 30,48 см), получается 298 704 000 м/с, что всего на 0,36% отличается от эталона 299 792 458 м/с.
А шоколадку можно просто съесть.
Читайте также