[2649] Physics Cost-Saving Tips

Title Text:I got banned from the county fair for handing out Helium-2 balloons. Apparently the instant massive plasma explosions violated some local ordinance or something.

Origin:https://xkcd.com/2649/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/2649:_Physics_Cost-Saving_Tips

物理学省钱小妙招

我由于分发氦2气球被禁止进入县展销会,很显然这种瞬间大范围等离子体爆炸违反了当地法规之类的。

注释:
1. “免费电子”原文为 free electrons,”free”指“免费的”、“自由的”,以本义的“自由电子”双关“免费电子”。
2. “可能带电”原文为 May carry charges,”charges”指“充电”、“收费”,以本义“电子带电”双关“额外收费”。

http://xkcd.in/comic?lg=cn&id=2649

这是Randall 的另一个 秘诀,这次是一系列物理成本节省秘诀。它还延续了之前的2648:化学漫画的诙谐主题,即基于对科学的误解而所谓的省钱。

它提出了四种降低成本或为物理学家免费提供一些东西以节省研究费用的方法。例如,从导体中获取自由电子或用氦气2代替常规氦气。即使可以实施,这些都不会提供任何真正的优势,甚至可能非常危险,请参见下表。2007年也描述了从物理实验中获得资金:Brookhaven RHIC

在标题文本中,Randall 声称因分发氦 2 气球而被禁止参加县集市,因为它的放射性衰变引起的瞬间大规模爆炸(漫画中提到了氦 2 的快速衰变,并带有一个玩笑的暗示快速使用它)。他开玩笑说这些气球违反了当地的法令。氦气球经常在县集市和类似活动中分发,但它们充满了氦 4,因此是惰性的(非常小的一部分是氦 3,2 ppm)。充满氦 2 的气球实际上是不可能的,因为它的半衰期只有纳秒级。假设一个直径为 12 英寸的气球在 1 个大气压下,气球炸弹的当量大约为 17吨 TNT

最小的核弹W54的当量在 10 到 1,000 吨 TNT 之间。最大的常规炸弹GBU-43/B MOAB的当量约为 11 吨。2020年的贝鲁特爆炸大约相当于500吨。因此,虽然氦 2 气球炸弹比所有常规炸弹都大,但它仍然比大多数核武器小。在县集市上分发实际上是小型原子弹的东西不会受到任何幸存的地方当局的欢迎,因此仅仅被禁止是一种非常温和的惩罚。如果不是因为这种情况的荒谬不可能,诸如大规模谋杀和恐怖主义等刑事指控更有可能发生。

提示表

节省成本的秘诀 解释
尽可能尝试用伪向量替换常规向量

在振荡旋转系统中,伪向量扭矩τ ) 和角动量L ) 与“常规”欧几里得向量位置r )、F ) 和线性动量p ) 的关系。未显示的是辐条张力的向心力,一个欧几里得矢量朝向与线性动量成正比的轴,将其转换为角动量。

前缀“pseudo-”指的是某物的不真实变化。赝品通常比它们的原始品牌产品便宜,而且效果也很好,因此漫画暗示向量可能是常规向量的更便宜的替代品。相反,伪向量或轴向向量与常规欧几里得向量不同,前者通常涉及旋转或与旋转共享属性的物理效应,类似于角度和长度之间的关系。伪向量由叉积形成欧几里得向量,在三个维度上,虽然与欧几里得向量相似,但它们的特定方向没有物理意义,只有它们的大小和位置的一部分。例如,角动量由一个伪向量描述,在漫画中标记为L ,垂直旋转平面,起源于旋转中心,其大小等于旋转角速度ω乘以惯性矩 I。(漫画的图表是根据非常罕见的左手坐标而不是标准右手规则绘制的。兰德尔是右手。[1])

一个方波可以分解成无数个有价值的正弦波 傅里叶分析可以将任何周期函数分解为一系列正弦波。因此,方波可以表示为无限系列正弦波的总和。但是,正弦波不会单独去除或分离,因此这种傅里叶变换不会产生正弦波的“供应”,以用于除分析以外的任何任务中的实际应用,也不会作为不受供求规律约束的抽象数学对象,它们的价值同样受到限制。
通过购买没有任何自重中子的较轻同位素来减少浪费 化学元素由每个原子核中的质子数确定,等于其壳中的电子数(除非原子被电离),这决定了它们的大部分化学行为。同位素是元素的变体,在原子核中具有不同数量的中子,其中化学行为通常几乎相同。漫画暗示中子没有任何用处,因此,理论上,如果按重量购买元素,并且其同位素的单位重量价格相同,那么您可以通过购买完全没有中子的同位素来省钱. 实际上,含有较高浓度通常稀有同位素(如重水浓缩铀)的材料的单位重量成本,远高于含有普通比例同位素的材料的成本。(一个例外是贫化铀,它的成本低于普通铀,因为它是生产浓缩铀的副产品。)此外,需要一定范围的中子量来保持原子稳定,因为原子太多或太少中子会比普通同位素衰变得更快。显示的图像是 helium-2,一种氦的同位素,其半衰期不到一纳秒。它衰变成两个电离的氢原子,释放出大量的能量——因此出现了标题文本中提到的爆炸。
导体是自由电子的重要来源(可能带有电荷) 自由 电子是不与特定原子紧密结合的电子,因此它们可以自由移动,例如在漫画中描绘的整个铁锭的金属键的导带中。兰德尔对“免费”的解释不同,意思是没有成本。自由电子携带的电荷是电的,而不是双关语所暗示的货币。普通物质通常含有电子,但电容器的介电层虽然可以收集电子,但要储存纯电子并不容易,因为它们相互排斥。当溶液有自由电子时,它变成碱性碱性) 和腐蚀性。Randall 之前已经解释过收集大量电子的问题。

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