2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Математический вариант решения известной задачи
Сообщение12.08.2024, 10:16 


02/08/17
199
Как то на родит собрании я пообщался с отцом дочкиной одноклассницы, выяснилось что он закончил физфак. И у него было убеждение,что физика сводится к математике , что особого понимания какого то физика якобы не требует - главное математически уметь все решать
Я придерживаюсь другого мнения, есть полно задач, особенно качественных, где нужна именно физическая интуиция

Вот вспомнил классическую олимпиадную задачу, которая от того что очень известная как бы перестала быть олимпиадной но по сути таковой является

Есть точечный заряд и бесконечная проводящая (незаряженная) плоскость, находящаяся на определенном от него расстоянии. Найти силу взаимодействия

Те кто обладает физ интуицией - могут догадаться заменить плоскость противоположным зарядом той же величины находящимся на двойном растоянии от имеющегося заряда

А вот если у человека нет физ интуиции и он как раз таки попробует решить эту задачу чисто математически, в "лоб"

Я так понимаю он должен в таком случае разбить плоскость на единичные площадки индуцированного заряда и вычислить интеграл . Возможно это и не сложно

Но встает вопрос - а как найти функцию распределения плотности индуцированного заряда в зависимости от расстояния от оси пролегающей через заряд и перпендикулярной этой проводящей плоскости?

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение12.08.2024, 12:37 


21/12/16
907
iliaborisov в сообщении #1649568 писал(а):
А вот если у человека нет физ интуиции и он как раз таки попробует решить эту задачу чисто математически, в "лоб"

если нет интуиции можно почитать учебник (по физике или по УРЧП), прием слишком стандартный

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение12.08.2024, 17:04 
Заслуженный участник


21/08/10
2462
iliaborisov в сообщении #1649568 писал(а):
могут догадаться заменить плоскость противоположным зарядом той же величины находящимся на двойном растоянии от имеющегося заряда


А вы можете объяснить, ПОЧЕМУ так можно? Вот просто интересно, как вы будете отвечать на этот вопрос...

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 06:49 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7132
iliaborisov в сообщении #1649568 писал(а):
Но встает вопрос - а как найти функцию распределения плотности индуцированного заряда в зависимости от расстояния от оси пролегающей через заряд и перпендикулярной этой проводящей плоскости?

Если не использовать метод фиктивного заряда, то можно отталкиваться от того, что на любой пробный заряд на плоскости суммарная сила, которая действует на него, равна нулю.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 07:52 


05/09/16
12108
iliaborisov в сообщении #1649568 писал(а):
Те кто обладает физ интуицией - могут догадаться заменить плоскость противоположным зарядом той же величины находящимся на двойном растоянии от имеющегося заряда

Это не интуиция, этому (метод зеркальных изображений в электростатике) учат.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 09:16 
Заслуженный участник


21/08/10
2462
wrest в сообщении #1649706 писал(а):
Это не интуиция, этому (метод зеркальных изображений в электростатике) учат.


Причем этот метод ВЫВОДИТСЯ. И выводится математически. А интуиция это "Я художник я так вижу".... :) Т.е. вообще не наука. Даже антинаука.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 09:51 
Аватара пользователя


27/02/12
3942
Когда, в свою бытность студентом, я столкнулся с этой задачей,
я ничего не знаал (да и сейчас не знаю) о методе зеркальных изображений.
Я исходил из того, что плоскость экранирует поле заряда,
и с помощью нехитрых рассуждений пришел к фиктивному заряду -q
"по ту сторону плоскости".

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 10:40 


21/12/16
907
Alex-Yu в сообщении #1649712 писал(а):
Причем этот метод ВЫВОДИТСЯ. И выводится математически. А интуиция это "Я художник я так вижу".... :)


Нет, интуиция в математике это совсем другое. Интуиция это то, что позволяет математику увидеть вещи, которые потом превращаются в теоремы и выводятся. Без интуиции в математике вообще нечего делать. Да, и в физике тоже.

-- 13.08.2024, 11:49 --

И именно метод отражений хорошая тому иллюстрация. Там выводить , собственно, нечего, там надо проверить, что известная комбинация фундаментальных решений является функций Грина рассматриваемой задачи. А вот что бы сообразить, что функцию Грина можно построить таким способом -- нужна была интуиция тому, кто это придумал.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 14:46 
Заслуженный участник


21/08/10
2462
drzewo в сообщении #1649720 писал(а):
Нет, интуиция в математике это совсем другое. Интуиция это то, что позволяет математику увидеть вещи, которые потом превращаются в теоремы и выводятся.


Не путайте разные вещи: когда интуитивные соображения являются лишь поводом что-то вывести и доказать, и когда никаких выводов и доказательств даже не предполагается.

-- Вт авг 13, 2024 18:56:14 --

drzewo в сообщении #1649720 писал(а):
А вот что бы сообразить, что функцию Грина можно построить таким способом -- нужна была интуиция тому, кто это придумал.



Кстати, не обязательно. Можно получить абсолютно регулярным способом. Сделать двумерное преобразование Фурье, получить граничную задачу для уже обыкновенного ДУ. А дальше для выполнения гранусловий воспользоваться тем фактом, что решение неоднородного есть сумма любого решения неоднородного (например, для отсутствия плоскости) и решения однородного. Раз-два и готово. После чего можно убедиться, что добавленное решение однородного есть в точности решение для заряда под плоскостью.

Но догадаться и проверить проще. Если, конечно, догадаешься. Но если не догадаешься, то тоже не беда.


Кстати, попробуйте догадаться, как сделать метод отражения для заряда над диэлектрическим полупространством. Лично я бы не смог догадаться, тем более не зная заранее, что тут тоже есть метод отражения. А формально решить -- раз-два и готово. Во всяком случае когда мне это понадобилось (с чисто утилитарной целью), я этот "диэлектрический" метод отражения вывел минут за 30... А может и быстрее. И это вместе с предварительными размышлениями. Давно это было, очень давно...

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 18:43 


30/01/18
645
iliaborisov в сообщении #1649568 писал(а):
Есть точечный заряд и бесконечная проводящая (незаряженная) плоскость, находящаяся на определенном от него расстоянии. Найти силу взаимодействия
Давно, когда мне встретилась задача про электрическое поле от заряда над проводящей плоскостью, с нулевой начальной поверхностной плотностью заряда.
Я воспользовался тем, что граничное условие для проводящей плоскости - это тангенциальная составляющая напряжённости поля у поверхности проводника нулевая.
Дальше соображения симметрии, и догадка о таком же компенсирующем заряде противоположного знака, расположенном симметрично относительно плоскости к данному заряду.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 19:04 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
30/12/24
12599
Десяток лет тому назад здесь уже был похожий спор. Повторю своё мнение, которое с тех пор не изменилось: интуиция — это всегда воспоминание типа: "Ага, это я уже когда-то решал..."

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 19:16 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/09/06
10982
iliaborisov в сообщении #1649568 писал(а):
Те кто обладает физ интуицией - могут догадаться заменить плоскость противоположным зарядом той же величины находящимся на двойном растоянии от имеющегося заряда

А по-моему это математическая интуиция. :roll:

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 20:35 
Заслуженный участник


21/08/10
2462
Утундрий в сообщении #1649800 писал(а):
интуиция — это всегда воспоминание типа: "Ага, это я уже когда-то решал..."


Не обязательно это, может лишь похожее. Но в целом верно замеченно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 20:42 


17/10/16
4911
Alex-Yu в сообщении #1649631 писал(а):
А вы можете объяснить, ПОЧЕМУ так можно?

В системе из двух равных противоположных зарядов между ними явно есть эквипотенциальная поверхность в виде плоскости. Просто заменяем ее на эквипотениальную же поверхность проводника, а один из зарядов удаляем. Поле второго останется неизменным.

 Профиль  
                  
 
 Re: Математический вариант решения известной задачи
Сообщение13.08.2024, 22:50 


21/12/16
907
Alex-Yu в сообщении #1649750 писал(а):
Кстати, попробуйте догадаться, как сделать метод отражения для заряда над диэлектрическим полупространством.

я подумаю, если вы напишите краевую задачу

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 43 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group