Lo que la física papel de un estudiante de la escuela preparatoria ser capaz de leer?

Question

Estoy buscando una física de papel que un típico estudiante de secundaria que es nuevo a la física sería capaz de leer y comprender la idea general de que el propósito, el programa de instalación y los resultados, si no los detalles. Para ser claro, no espero que los estudiantes de escuela secundaria le entiendo mucho de las matemáticas o detalles técnicos, pero con la orientación, la idea general. Lo ideal sería algo sencillo y elegante, sin un montón de cálculo o de complicados análisis de datos. El propósito es darles un sentido del estilo, el tono y la organización de una física real del papel.

No es necesario, sino deseable, que este papel

• es relevante para la mecánica clásica, electromagnetismo, o la termodinámica (partes básicas del currículo de la escuela secundaria)
• describe un resultado que podría ser parte de un plan de estudios introducción a la física
• está escrito por alguien famoso

Lo que la física artículo cumple con estas especificaciones?

Me doy cuenta de que esto es un poco en el borde del dominio aceptable de las preguntas aquí - si el consenso es que es sobre el borde, lo voy a borrar la pregunta.

Answer 1

Si desea que la investigación a nivel de la física de documentos sobre los temas de la escuela secundaria los estudiantes pueden entender, su mejor opción podría ser la de mirar al pasado. Mayores que los papeles son muy divertido de leer, pero con su lenguaje arcaico y la notación que no siempre son la manera más eficiente de aprender.

Una famosa excepción de Einstein de 1905 clásico Sobre la Electrodinámica de los Cuerpos en Movimiento. Aquí es donde la relatividad especial fue introducido por primera vez en el mundo. Un estudiante de secundaria puede luchar con la segunda mitad, una vez que la electrodinámica entra en juego, pero las primeras 12 páginas o así son matemáticamente simple, y una gratificante leer. Si se puede conseguir a través de todo el asunto, sin embargo, que será recompensado con un bono poco adenda, la cual se deriva un famoso $E=mc^2$.

En termodinámica, Sadi Carnot las Reflexiones sobre la Potencia Motriz del Calor es muy legible, y Joule Sobre la Potencia Motriz del Calor es fascinante. Dicho esto, ninguno de estos autores escriben como Einstein, y hay mejores lugares para aprender termodinámica de hoy.

Answer 2

A mí me parece de Fermi 1949 papel En el origen de la radiación cósmica (pdf copiar link) es bastante accesible, que requieren básica E&M y la conservación de la energía y el impulso.

El documento fue escrito como una propuesta para un mecanismo para acelerar los rayos cósmicos desde térmica velocidades para relativista. El mecanismo que propone (basado en ondas de Alfven) implica "magnetizado nubes de gas" en el espacio que reflejan las partículas tras la colisión de los dos (de las partículas y en la nube). Él encuentra que el promedio de la ganancia en energía es cuadrática en la velocidad, $\Delta E\propto v^2$, y a menudo se llama de segundo orden de Fermi por esta razón¹, aunque este cálculo es más protones que otras partículas energéticas (por ejemplo, $\alpha$-partículas).

Me gustaría señalar que Fermi del estilo en este papel es más bien al contrario más papeles modernos (e incluso documentos de la época). Él la mano de ondas de una gran cantidad de matemáticas y razonamiento y hace declaraciones que son evidentes (para él) que no son necesariamente directa, para derivar en la propia. Sigo pensando que iba a ser en su mayoría accesibles para los estudiantes de escuela secundaria, pero algunos de los puntos más finos de la física oculta en el papel pueden ser pasadas por alto.

^{1. Resulta que ese mecanismo es demasiado lento para dar cuenta de la energética se ve en los rayos cósmicos. Afortunadamente, una de primer orden mecanismo, generalmente llamado difusivo de choque de aceleración (arXiv enlace), se descubrió que es la principal línea de investigación en la aceleración de los rayos cósmicos}

Answer 3

Voy a darle una oportunidad: Jesse L. Silverberg, Mateo Bierbaum, James P. Sethna, y Itai Cohen, Phys. Apo. Lett. 110, 228701 (2013): "Colectivo de Movimiento de los seres Humanos en el Mosh y Circle Pits en los Conciertos de Heavy Metal". (Yo tengo la idea de un Sesenta Símbolos de vídeo.)

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.110.228701

No está escrito por alguien famoso, pero es bastante fácil de leer, tiene una muy práctica aplicación en el mundo real y todavía se utiliza para combinar sus resultados con los fundamentos de la termodinámica (en que la masa de la gente, básicamente, se comporta como un gas ideal). El papel tiene algo de matemáticas, pero sólo ligeramente, por lo que, combinado con los más modernos métodos que los estudiantes pueden relacionar (que utilizan los vídeos de YouTube como fuentes de datos), se debe mantener a los estudiantes interesados. Tampoco es muy largo :-)

Answer 4

Como se observó en P. Weinberger volver de Louis de Broglie de la de 1924 tesis doctoral:

De Broglie De la contribución en la filosofía de la Revista a partir de 1924 se fascinante desde muchos puntos de vista: por su uso moderado de las matemáticas, la estrecha relación de Einstein de la teoría especial de la la relatividad, y por supuesto, para la propuesta de la materia olas. Repasamos esto principalmente especulativo de la publicación, lo que contribuyó de forma decisiva al el nacimiento de la mecánica cuántica.

Aunque probablemente no se pueda publicar en el ambiente de hoy, debido a que es puramente especulativo, el papel que hizo ganar de de Broglie el Premio Nobel de física en sólo 5 años más tarde, por su rompedor hipótesis de la dualidad onda-partícula, después de la verificación experimental de la hipótesis se obtuvo.

El papel podría ser contrastadas con el experimento de Michelson Morley para el de manera complementaria en la que tanto el experimento y la teoría son complementarios esenciales para el desarrollo de la nueva física. A veces un experimento pensado para ser rutina proporciona un resultado totalmente inesperado; y, a veces, una nueva idea debe ser concebido de modo que uno puede mirar para lo inesperado.

Answer 5

Voy a ser perverso y sugieren Blas Cabrera "los Primeros Resultados de un Superconductor Detector de Movimiento Monopolos Magnéticos" (Phys. Apo. Lett. 48, 1378 (1982).) Cabrera no es un nombre de la casa, por supuesto, pero esto tiene algunas ventajas como una enseñanza de papel: en Primer lugar, el experimento es muy sencillo de explicar a los estudiantes que saben acerca de los campos electromagnéticos y la inducción. (Si saben acerca de la Ley de Ampere, tanto mejor; usted podría hacer algunos buenos argumentos por analogía a las corrientes eléctricas de la creación de la circulación de los campos magnéticos.) Segundo, podría dar lugar a un buen debate sobre el método científico, y, específicamente, si los resultados que nunca han sido reproducidas debe ser considerado como "malo". Y en tercer lugar, tiene una tentadora aura a su alrededor. Como un joven científico, siempre tuve la curiosidad acerca de los márgenes de la ciencia y lo que no estaba allí para descubrir y aprender acerca de un evento como este realmente me han fascinado.