1 UVO DNI K " S te vret enčar?" " Da." " Dill<:l te dvojno?" .. Ne. samo zrak ..." " S katerega plan eta . če smem vprašati? " "Z Zemlje ." .. Potem rti. prosim . k nas lednjemu okencu ." Stopil sem tja . Pogledal sem noter in se prepričal. da imam pred seboj istega uradnika. pravzaprav njegov nadaljnji del. Brskal je po veliki knjigi . "A! Le imam." je reke l. "Zemlja oo . hm . zelo dob ro. Ste kot turist ali kot trgovec?" " Kot turist." " Pote m pa dovolite . oo .. Z eno od tipalk je izpo lni l obr azec. z drugo pa mi je isto časno dal drug obrazec v podpis . potem pa rekel : " Vme d* se bo začel čez teden dni. Bi hoteli. pros im. s tem v zvezi stopiti do sobe 116. tam je naša izdelova lnica rezer v. ki se bo ukvarjala z vami . Potem prosim. če stopite v sobo 67. kjer je farmacevtska kabina . Tam boste dobili pilule Evfrugium . ki jih morate jemati vsake tri ure. da bi nevtralizira li za vaš organ škod ljivo radioaktivno delovanje našega planeta oo. Ali se želite svetit i med vaš im bivanje m na Ent eropiji?" .. Ne. hvala ." ..Kakor želite . Prosim . tukaj so vaši dokumenti . Vi ste sesalec . a li ne?" " Da. " " Potem pa prijetno sesanje! " * vesolj sk i meteo rsk i dez Iz romana Zvezdni utrinki Iljina Tihega Stanis lawa Lema. KITE - SPLETI - VOZU 1. Kulturna zgodovina nam kaže. da se je č l ove k že od davn ine zanimal za pletenje in vozlanje . Kite ob čudujerno v raznih pleteninah . vzbujajo nam zaradi prakti čnosti in lepega občutek urejenosti in naravnosti: z vozli se ukvarjajo prakti čno vsepovsod : od tehnike. medicine do umetnosti. V geometriji poznamo razne like. telesa . računamo jim razne prirejene koli čin e : plošči ne. površine . prostornine . Pa se seznanimo še z nekimi drugimi "bitji" geometrijskega prostora: za ogrevanje si jih oglejmo na slikah: P n~ kt l"' . il i le t ~ 1 v il/ p i / tVO /1; 11 7 Spl f' 1 r i vr h lIV{! 1 1 -r-n .h ~ I ()/ 11!( 8 1) llln Jt:J s~ i ~ Jl le [ !l olj ll hn i k: Ili l'll 1 lell;l ,;;pl l~T.i rus t I lIV \ll/ t~ lll . l lUJH ,1 le Matematiki so v prejšnjem stoletju pri čeli več razmišljati o načinih obravnave in računanju s kitami in vozli. S temi vrsticami usmerimo v to podro čj e nekaj prvih korakov . 2. Na vsaki od dveh vzporednih vodoravnih daljic ( "de š~ic") na skupni navpični ravnini izberimo na enakih medsebojnih razdaljah štiri točke ( "žeblj ičke"). na zgornji 1, 2. 3. 4 in na spodnji daljici točke 1'. 2'. 3' . 4' . Pa jih povežirno s štirimi nit mi: to je mogoče narediti na razli čne načine. vedno pa pazimo na to . da se niti vedno spuščajo. kar pomeni. da vsaka nit kvečjemu enkrat se če vsako ravnino R. ki je vzporedna deščicama in je pravokotna na navpično ravnino. Tako nastane v geometrijskem prostoru kita s šti rimi nitmi . Na podoben na čin oblikujemo kito s poljubnim številom 1?/> 5 - -1.--1-- , 'I I 11 ' II I TI ) • I l ' • l' 1 1 p "'1' ,' ,1 3 niti (pri nas bo to število 1. 2. 3, 4). Enakost kit. Kito smemo po prostoru premikati z vzporednimi togimi premiki, njene niti smemo tudi premikati npr. levo-desno . pri čemer si mislimo, da so te niti raztegljive ali pa skr čljive. pazimo pa na to, da ne prekršimo zgornjega pogoja o ravnini R . Niti se naj med seboj ne seče] o ali dotikajo. Zmno žek dveh kit ki in k2 (z enakima številoma niti) uvedemo preprosto takole : prvi kiti ki prilepimo drugo kito (in srednjo deš čico odstranimo): 'M. ID = -0 - ke = ek = k Enotska kita (na kratko enota el: kito, ki ji lahko vse niti "porav- namo" . imenujemo enota . Vidimo. da je poimenovanje eno-] ta upravičeno. saj za poljubno kito k velja: 1 Zrcalna ali obratna kita dane kite . Prezrcalimo dano kito k na ravnini R [primerja] na sliki). ki gre skozi spodnjo de š čico pravokotno na navpično ravnino, pa nastane zrcalna (ali obratna) kita k' (kite k). l.e potem odmislimo srednjo de š čico 1'2'3'4. ohranimo pa zgornjo in spodnjo . lahko niti poravnarno. tako da nastane enota e: Velja : (k')' =k e' =e kk' =k'k = e kil, k' 4 Razvidno je. da za poljubne tri kite kl ,k2 ,k3 velja pri množenju združljivost (asociativnost) 2al pa v splošnem množenje kit ni zam enljive [kornutatlvno]. kot kaže zglcd s kitama ain b (ali bin cl : l-\ T]·-1_-_Li - - -~ / , =1= '. , Kite a,h ,c in njihove zrca lne kitc imenujemo osnovne kite (s štirimi nitm i) . Pri kitah a in b opazimo. da sta njuna "nadvoza" za en "korak" vsaks cbi. Pravimo . da sta a in b sosednj i kiti: po prejšnjem sodilu prav lahko ugotovimo . da sta si kiti v tchle parih t udi sos ednji : a' in b a in b' a' in b' Druga če sta osnovni kiti ncsosednji, npr. a in c. bin c b' in c b in c' b' in c' 5 Prav lahko s sliko ugotoviš : Zmnožek nesosednjih osnovnih kit je zamenljiv. Torej: ac = ca, a'c = ca', ac' = c'a, a'c' = c'a'. Za vajo potrdi. da veljata enakosti aba = bab in bcb = cbc medte m ko ne velja aca = cac Pomen osnovnih kit je razviden iz te trditve: S pripravnimi dovoljenimi premiki niti je mogoče doseči. da je dana kita zmnožek osnovnih kit. Zgled. S kito z dvema nitima ni posebno mnogo dela, precej več ga je s kito s štirimi nitmi: , " I I' l' ~1 l i ' I 1 , I · 1, Upoštevajoč zgornje lastnosti (osnovnih) kit se da za dano kito tudi računsko ugotoviti. ali je (ni) enota. Zgled. Kita k = bac'a'cb'aca'c' je enota, saj je mogoče zapisati k = b(ac')a'cb'(ac)a'c' = b(c'aa')cb'(ca)a'c' = bc'cb'cc' = bb' = e . Nariši za kito k ustrezno sliko. J . Zlepimo pri dani kiti k obe deščici. tako da se poistovetijo točke 1 in 1',2 in 2' ,3 in 3' ,4 in 4'. Iz kite k nastane splet. Ima lahko več enostavno sklenjenih krivulj (na kratko rečemo tudi krožnic) . Če nastane samo ena sklenjena krivulja, govorimo ovozlu. Zgledi. Iz osnovne kite a nastane splet treh krožnic. Iz kite aa = a2 oblikujemo splet štirih krožnic, prvi dve sta med seboj uveriženi. Kita a3 daje vozel s tremi nadvozi. Znak tega vozla je 31, imenujemo ga tudi trilist . 6 2 . 1 , Izberimo na trilistu smer ob- hoda in to označimo s puščicami: pravimo. da smo vozelorientirali . Če pa zamenjamo na vozlu vlogi nadvoz-podvoz. dobimo zrcalni vozeli ' l ii I T 1CQ) ~~cg~ II' 1 1 1 111 1 Seveda lahko to naredimo z vsakim vozlom v. Obstajajo vozli. ki so sami sebi zrcalni. Tak je npr. nadvozi. ki ga imenujemo na kratko osmica: vozel 41 s štirimi 7 ! I II t 111\'\...I ' ll l lllll\ ~.....~~ 1!l !t lI! 1 .' , "j 4. V praksi oblikujemo (sklen- jen) vozel tako, da "zavozlarno" vrv in konca vrvi združirno: (~~'I,, Vrv in njene dele smemo potem še premikati. le pretrgati (ali celo presekati. kot je naredil neki vojskovodja z gordijskim vozlom) je ne smemo, pa dobimo k danemu vozlu ekvivalentni vozel. Trije osnovni dovoljeni premiki delovso vidni na tej sliki: •••• . . . , \,..l V !~\"f\ • • .Q ..{\ .. '.' .•• • V geometriji pravimo, da nastane vozel z vlotitvijo krožnice v (tri- razsežnl] prostor. Tudi tu dobimo iz vozla ekvivalentnega, če (končno krat) uporabimo osnovne premike (te je v geometrijo uvedel nemški matematik K. Reidemeister in se po njem poimenujejo Reidemeisterovi premiki vozla). Vozel je razvozlan, če s temi osnovnimi premiki nastane iz danega vozla v "navadna krožnica" (tako kot pri kiti a) v prostoru. Zanjo uporabljamo v nadaljevanju znak O. Vozle razvrstimo nekako po številu nadvozov: o 8 Vidimo. da so prvi trije vozli v zgornji preglednici nezavozlani. vsi so ekvivalent ni O . Za nasled nje tri nam geometrijska nazornost pravi. da so zavozlani (da jih ni mogoče razvozlati) . Omenili smo dva načina oblikovanja vozlov. Pa se vpra šajrno : Ali dobimo po obeh opisanih načinih iste vozle? Ali je mogoče ugotoviti (ne)zavozlanost tudi z računsko metodo? Oba problema sodita v topologijo, lepo panogo sodobne matematike, Prvi problem je leta 1925 pritrd ilno rešil ameriški topolog J .W.Alexander: vse vozle je mogoče narediti z lepljenjem kit. Glede drugega problema povejmo. da so topologi dognali to : vsakemu usmerjenemu vozlu v (spletu) je mogoče prirediti izraz i( v) dveh spremenljivk x in y. tako da sta izpolnjeni dve lastnosti : (1) Za nezavozlan vozel O je itO) = 1 (2) Le se trije usmerjen i vozli (spleti) v+,v- in vO ujemajo povsod razen v okolici ene točke. kot kaže slika 'o o~" c ." . " ", velja enakost xi(v+) + t i (v- ) + yi(vO) = O. Pri uporabi je treba vedeti. da iz enakosti i(v1) i(V2) ne smemo sklepati na ekvivalentnost vozlov V1 in V2 (ali spletov) . pač pa zagotovo vozla V1 in V2 nista med seboj ekvivalentna. če izraza i(V1) in i(v2) nista med seboj enaka . (Pravimo . da je enakost izrazov i(V1) in i(V2) potrebni pogoj ekvivalentnosti vozlov. ni pa zadostni .) Preden preidemo k zgledom. pokažirno. kako iz dveh vozlov V1 in V2 oblikujemo njuno povezano vsoto V1]V2: Oba vozla (v prostoru si ju mislimo vsaksebi) povežemo s trakom (možna sta dva načina). oblikovani usmerjeni vozel (torej povezana vsota) je označen s krepko črto : c~O 9 Pokazati je mogoče. da je tako povezana vsota vozel. ki je določen do ekvivalence. in da velja enakost (3) i(Vl]V2) = i(Vl)i(V2) 5. Zgledi. a] Vemo že. da je vozel. ki nastane iz osnovne kite a ali a' (z dvema nitima). nezavozlan: splet. ki nastane iz enote e. pa ima dve neuveriženi krožnici. Vidno je. da lahko uporabimo (1) in (2): in dobimo od tod izraz i( vO) dveh nespletenih krožnic . ° 1 1I(V ) = --(x +-) y x b] Na podoben način dobimo po (2) in a] za tele splete co nespletenl krotnlcl spletenI krotnlcl nespletena kroznlca enakost x(-t(x + ~)) + ~i(v-) + yi = O in po lahkem računu sledi izraz spleta dveh uveriženlh krožnic Od tod sklepamo . da si spleta vO v a) in v- v b) nista ekvivalentna. Za vajo pokaži, da splet v v zgledu b) ni ekvivalenten spletu na tejle sliki: 10 c) Do l očimo izraz i (31) ' Pozorno poglejmo sliko pa lahko po (1) . (2) pišemo: xi + ~ i( 3 1 ) + yi (vO) = O. Zaradi b) dobimo potem izraz za levi trilist Izkaže se: če zamenjamo x z ~ . dobimo izraz i za desni t rilist Ker noben teh izrazov ni 1. sklepamo. da sta trilista zavozlana: še več . t rili sta si nista ekvivalent na vozla (to velja zaradi neenakosti njunih izrazov), č ) Tudi osmica 41 je zavozlan vozel. kot je vidno na podlagi slike in računov : ' II , 1 ,. , '" -, " . 11 ~ ti lI I '() (1)2 2 2J 41 = - - - x - 1 + Yx Zanimivo je. da je ta izraz n eobčut ljiv na zamenjavo x z +. presene tljivo pa to ni. saj smo že pokazali (s poskusom) . da je osmica sebi zrcalen vozel. d) Na kraju poka žirno. da Whiteheadov splet (glej sliko) ni ekvivalenten niti spletu dveh neuveriženih niti spletu dveh uveriženih krožnic. To ugo- tovimo na podlagi slik in ra čun ov [ pu š čice kažejo tudi. na katerih toč kah se spleti razlikujejo): v+ (W hite headov sp let W) v- (u verlZenl krožn lc l) ~ o (ir II, .11 Upošt evajoč zgleda b] in c) i zrač u n a mo . ( ) 1 1 1 3 3 I W = - -{x+-)+y{- +2x + x ) - xy Y x x kar ni niti izraz v b) niti v c). Ob koncu tega kratk ega potepanja povejmo . da mnogo pomembnih ma tem a tičn i h problemov privede do študija kit in vozlov. Ivan Pucelj ~KOMPAS mOmOOmD (logo) Od namiznih računalniških sistemov do avtomatizira ne tovarne prihodnosti. 12 REZANJE VEtKOTNIKA NA TRIKOTNIKE Vzemimo v ravnini poljuben izbočen ali konveksen večkotnik. Z rezanjem ga lahko razdelimo na same trikotnike na neskončno mnogo na činov . Tukaj se bomo omejili na naslednji na čin rezanja: Večkotnik režerno z njegovimi diagonalami. ki se ne sekajo v notranjosti. Nekoč so nam v osnovni šoli pripovedovali, da je diagonalo odkril sam Pitagora . ki je imel prekratko posteljo. po diagonali iz kota v kot pa mu je bila ravno pravšnja . Naj ima naš večkotnik n ogli š č . kjer je n 2: 3. Z našim na činom rezanja povežemo nekatera ogli š ča z diagonalami. Stranicam in diagonalam skupaj bomo rekli povezave, ker povezujejo oglišča večkotnika . Ne pozabimo. režerno na same trikotnike. Rešili bomo naslednje naloge: 1. lzra čunaj število En povezav. ki jih dobimo na ta n ačin ! 2. lzra čunaj število Tn trikotnikov . na katere smo razrezali n-kotnik! 3. Poi š či število Dn vseh različnih rezanj danega n-kotnika na sam e trikot- nike na prej opisani način! Odgovor na prvo vprašanje je preprost. Pri trikotniku imamo 3 povezave. torej E3 = 3. pri štirikotniku nastane pri dogovorjenem n a činu rezanja 5 povezav. to se pravi E4 = 5. Ni težko videti. da dobimo pri n + l -kotniku le dve povezavi več kot pri n-kotniku . to pomeni. da velja preprosta zveza En+1 = En + 2. Iz te pa hitro najdemo formulo En = 2n - 3, n 2: 3 Podobno izračunamo število Tn . Najprej je očitno T3 = 1 in T4 = 2. Pri dogovorjenem n a činu rezanja dobimo pri n + l-kotniku le en trikotnik več kot pri rezanju n-kotnika, to pomeni. da velja zveza Tn+1 = Tn + 1. iz katere takoj sledi Tn = n - 2, n 2: 3 Zaradi popolnosti označimo z On št evilo ogli š č. ki nastopajo v naših nalogah . Seveda je On = n. Pri tem velja enakost On - En + Tn = 1 , n 2: 3 v kateri bodo starejši bralci spoznali Eulerjev izrek. Precej teže pa je rešiti tretjo nalogo. Za n-kotnike z majhnim št evilom ogli š č n pridemo do števil Dn z risanjem vseh možnost i. Za n = 3 imamo 13 Slika 1. Rezanje petkotnika na trikotnike trikotnik in tu ni kaj rezati . To pomeni 0 3 =1. Za Il =4 dobimo štirikotnik in 0 4 = 2. Za petkotnik dobimo Ze 5 možnosti (slika 1): 05 = 5. Števila On za Il 2 5 bomo izračunali rekurzivno. to je z Ze znanimi števili Mislimo si. da imamo Il-kotnik in v njem izbrano neko stranice. ki ji pravimo baza (slika 2). Iz kraji š č te baze povlecimo diagona li v neko drugo oglišče našega Il-kotnika. Naj ima večkotnik desno od trikotnika z bazo i. oni na levi strani pa j st ranic. kjer je i 2 3 in j 2 3. Števili i in j nista neodvisni. Sli ka 2. Tri kotnik z bazo 14 Očitno mora veljati enakost i+j-2+1 = 11 . torej i+j = 11+1. Oglišče t rikotnika z bazo naj se sedaj spreminja po vseh t istih ogliščih II-kotnika. ki niso kraj i š č e baze. Za i ;::: 3 in j ;::: 3 lahko dobljene i- in j -kotnike desno in levo od tr ikotnika z bazo še naprej režerno na trikotnike na DI oziroma DJ n ači nov . pri tem je i ;::: 3, j ;::: 3 in i + j = 11 + 1. Pri izbranem trikotniku z bazo lahko to naredimo na DIDJ načinov. Če pa se zgodi. da je j = 11 - 1. ko se des no od tr ikot nika z bazo večkotnik izrodi v daljico (slika 2 desno) . lahko dalje delimo na tr ikot nike le 11 - 1-kotn ik levo od trikotnika z bazo . in to na Dn- 1 na činov . Podobno je s to rečjo v primeru i = 11 - 1. Za 11 ;::: 5 velja to rej enakos t ki jo lahko kraj še za pišemo tudi takole : n -2 o; = 2Dn- 1 + L DIDn+1 - 1 , 11 ;::: 5 1=3 Z zadnjo formu lo lahko i zračunamo še nadaljnje čl en e zaporedja Dn : D6 = 14, D7 = 42 , D8 = 132, Dg = 429, D10 = 1430 , .. . Seveda nas za nima končn a formula za št evila Dn . Te tu ne bomo dokazovali. glasi pa se takole: o; _ _1 .(211 - 4) - 11 -1 11 -2 pri tem smo upor abili binomski koeficient (nJ) = m ·(m -1)· · ·(m -k+1)k 1 ·2 · · · k o katerem smo v P RESEKU že dosti pisali. Na log a : Pokati , da iz zgornje formul e sledi 411 - 6 Dn+1 = - - · Dn 11 15 Števila On se ne pojavljajo samo pri našem problemu. ampak tudi drugod . Oglejmo si problem postavljanja oklepajev. Denimo.da imamo znake a, b, c, d v tem vrstnem redu. Zanima nas. na koliko načinov lahko mednje postavimo tri predklepaje "C' in tri zaklepaje "r tako. da nikjer ne nastopata predklepaj "(" in zaklepaj "r eden za drugim. ne da bi kaj oklepala. to se pravi. izločevall bomo možnost "(l". Poudarimo . da je vrst ni red znakova, b, c, d stalen . Te možnosti so: ((ab)(cd), (((ab)c)d), ((a(bc))d), (a((bc)d)), (a(b(cd))) Možnosti je torej 5. to je 05. Ali je kakšna zveza med številom rezanja ve č kot nika na trikotnike in postavljanjem oklepajev na opisani način v splošnem primeru? Je . Med n znake lahko tako postavimo n-l predklepajev "l" in n-1 zaklepajev "l" tako . da se "I" in "r nikdar ne srečata skupaj. na 0n+l načinov. To vidimo tako . Stranice n + l -kotnika označimo z n znaki. ena pa ostane zaenkrat neoznačena. Na opisani način razrežerno n+ l-kotnik na trikotnike na vseh 0n+l možnih načinov. Če lahko v danem primeru stranici a, b (a, b sta katerikoli stranici) zaključimo v trikotnik . označimo tretjo stranico z (ab). Prej ali slej pridemo po večkotniku naokrog in nazad- nje lahko označi mo tudi prvotno neozna čeno st ranico večkotnika (slika 1) . {la b lc l d ((a(b c ))d) a b c d a (a((b c l d ll b eda (a{b (cd ) )) b c d a b c a b c d Slika 3 . D vojiSka drevesa s petimi Izhodi 16 Znan je še en primer . v katerem imamo opraviti s števili Dn . To je primer dvojiških ali binarnih dreves . Dvojiško drevo (primerjaj ga z redovnikom. tudi v PRESEKU je bilo o drevesih že marsikaj napisanega) ima eno točko posebej odlikovano . pravimo ji koren. Iz njega izstopata dve veji. v vsako drugo točko pa vstopa ena veja. izstopata pa dve ali nobena. Tistim točkam , v katere vstopa ena veja , izstopa pa nobena, pravimo izhodi drevesa. Dvojiška drevesa z izhodi a,b ,c,d v predpisanem vrstnem redu so na sliki 3. Očitno vsakemu dvojiškemu drevesu pripada neka postavitev oklepajev med znake a,b,c,d. Vsakokrat označimo točko. iz katere izhajata veji do ain b, z (ab). če vodita veji do b in (cd). označimo izhodno točko z (b(cd)) in tako naprej. Dvojiških dreves z n izhodi. ki so označeni v danem vrstnem redu. je natančno Dn+1 . Večkotnik smo v našem primeru rezali na trikotnike . Podobno bi lahko rezali tudi na štirikotnike. petkotnike . .. Lahko pa bi dovolili tudi druge možnosti : večkotnik bi rezali deloma na trikotnike. deloma na štirikotnike itd. V tem primeru bi dobili števila. ki so v tesni zvezi z onimi. ki smo jih srečali pri šahovskem kralju. Uporabljena literatura: H. G. Forder: Some Problems in Combina- torics, The Math . Gazette 45 (1961). str. 199-201 G. P6lya, R. E. Tar- jan. D. R. Woods : Notes on Introductory Combinetorics, Birkhauser , Boston -BaselStuttgart 1983 P. S.: V tretji številki Preseka 16 se je v program KINGPATH prikradla napaka . Vrstica 320 se pravilno glasi: B[Y] :=0 ; Marko Razpet GLEJ GA! Daleč, daleč spodaj na tleh vidiš vozel - tak kot je prikazan na sliki. Predaleč je torej. da bi zmogel ja- sno razbrati. kako se križa njegova vrv. Povej . kolikšna je verjetnost. da je vozel na tleh zavozlan (ozi- roma kolikšna je verjetnost. da je vozel detelja in ne triviaini vozel)! Vilko Domajnko 17 MAT V ŠTIRIH POTEZAH Ljubiteljem literature irskega pisa- telja Lorda Dunsanyja ni pot rebno posebej poudarjati. da je bil velik ljubitelj šaha. Manj pa je znano , da se je ukvarjal tudi s šahovskimi problemi. v katerih se. prav tako kot v njegovih leposlovnih delih, preple- tata humor in fantazija. Problem, predstavljen na šahovski deski. je Dunsany objavil v knjigi The Week-End Problem Book. Pot do rešitve problema zahteva več logi čnega mišljenja kot šahovskih veščin, seveda brez poznavanja os- novnih pravil kraljevske igre ne gre. lahko pojavi med igranjem partije. Pozicija je dokaj nenavadna , vendar se Janez Ale! PRESEK list za mlade matematike, fizike. astronome in računalnikarje lB .letnik, šolsko leto 1990/91, številka 1, strani 1-64 UREDNIŠKI ODBOR: Vladimir Batagelj, Tanja Bečan (jezikovni pregled), Dušica Boben (p isma bralcev, stavljenje teksta), Vilko Domajnko, Darjo Felda (tekmovanja), Bojan Go lli, M arj an Hribar, Sa ndi Klavžar ( račun aln iš tvo), Damjan Kob al , Jože Kotnik, Edvard K r amar (Presekova knj ižn ica) , Bo ris Lavrič (matematika, odgovorni uredn ik), Andrej Likar (fizika) , Matija Lokar , Bojan Mohar (glavni ured n ik) , Franci Oblak, Peter Petek, Pavla R anzinger (astronomija), Marjan Smerke (svetovalec za fotografijo), Miha Štalec (risbe.), Ciril Velkovrh (urednik, nove knjige, novice), Marija Vencelj . Dopise poši ljajte in list naročajte na naslov: Društvo matematikov, fizikov in as- tronomov Slovenije - Podružnica Ljubljana - Komisija za tisk, Presek, Jadranska c. 19,61111 Ljubljana, p.p. 64, tel (061) 265-001/53, št . žiro računa 5010 1-678-47233 . Naročnina za šo lsko leto 1990 / 91 vplačana do izida druge številke, je za posamezne naročnike 100 .-din, za skupinska naročila šo l 80 .- din, posamezna številka 20 .- di n (16 .- din). List sofin ancir aj o R KRDT,RKVIT K in R KK Ofset tisk Časopisno in grafično podjetje DELO, Ljubljana (0 1990 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije - 1023 '-'-"/",-,L "" "PARADOKSA" STEKOtlNAMI Nekateri slovarji pojasnijo paradoks kot trditev . ki se zdi na prvi pogled napačn a , a se izkaže pri podrobnejšem pogledu za pravilno. Tudi v fiziki naletimo večkrat na besedo v tem pomenu. Včasih z narekovaji poudarimo. da ne gre za pravi paradoks. pri katerem je s trditvijo ali s sklepanjem nekaj zares narobe. V fiziki so navidezni paradoksi pogosto povezani z njenim razvojem . Kak pojav primerjamo z drugim. ki ga že obvlada mo. toda pozneje se pokaže, da primerjava ni umestna. Novi pojav je treba pojasniti drugače in je pri njem zato izid drugačen , kot bi ga pričakovali. če bi bil novi pojav zares podoben prejšnjemu. Obdelajmo dva pojava. ki ju včasih zaznamujemo kot "paradoksa" : Opišimo ju, osvetlimo njuno zgodovinsko ozadje in pojasnimo. Oba sodita v poglavje o tekočinah. prvi v del. ki obravnava mirujoče tekočine. hidrostatiko. drugi v del o tekočinskem toku. hidrodinamiko. Oba dela menda ne sodita med kratkočasne in nekatere učne knjige drugega ali kar oba obidejo . Vzemimo posode različnih oblik z enako velikim dnom in nalijmo v vse vodo do enake višine (slika 1) . Sila vode na dno je v vseh primerih enaka in ni odvisna od oblike posode. Nekdaj se je zdelo to tako nenavadno , da so govorili o "persdoksu " mirujoče tekočine (hidrostatičnem paradoksu) . Ali mislite. da spoznanje zasluži to ime? Ni težko razumeti. zakaj se je zdelo spoznanje nekdaj bolj nenavadno kot dandanes . Pojav sodi v statiko. ki obravnava mirovanje teles . Nekaj njenih spoznanj izvira od Arhimeda iz 3. stoletja pred našim štetjem. Šele v šestnajstem stoletju so to znanje rešili pozabe in obnovili. Eden Slika 1. Pascalove posode Iz njegove Razpra ve o ra vnovesju kapljevin. Sila na dno je v vseh enaka. ker Imajo posode enako veliko dno in sega vodna gladina v njih do enake vrstne . 19 izmed zaslužnih mož je bil Simon Stevin. ki je živel na Nizozemskem in leta 1586 izdal knjigo o umetnosti tehtanja. Tedaj so pogosto primerjali kapljevino s trdnim telesom. Stevin si je zamislil. da so deli kapljevine v posodi trdni. in dognal. da morajo biti gladine v povezanih posodah enako visoke. Toda zavedal se je že bistvene razlike med trdnim telesom in kapljevino (slika 2). V tem so mu sledili še nekateri drugi fiziki. med njimi Evangelista Torricelli. ki ima zasluge za prvo meritev zračnega tlaka. Da je bilo nekaterim tedanjim fizikom težko uvideti razloček med trdnim telesom in kapljevino. priča zabaven Torricellijev zapis iz leta 1644: "Nekoč je živel filozof. ki je enega izmed svojih služabnikov videl. kako je vstavil cevko v steklenico z vinom. Okaral ga je češ. da vino nikoli ne bo steklo po cevki. ker težka telesa silijo navpično navzdol. a ne vodoravno v stran. Toda služabnik ga je z dejanjem prepričal. da sicer sili po naravi tudi kapljevina navzdol. a poleg tega sili na vse strani. celo navzgor. ker išče kraj. na katerega se bo premestila. tako da bo na njem odpor manjši kot sila kapljevine." Deset let prej so fiziki. med njimi tudi Galileo Galilei. mislili še. da ima voda samo "absolutno težo". Del vode naj bi imel težo samo. če ga ne bi obdajali drugi deli vode. "Voda v vodi nima teže. ker se ne spušča." Niso uvideli. da za vsak del vode težo uravnovesi vzgon. to je sila okolnih delov vode. Podrobno je pojave obdelal Blaise Pascal v Razpravi o ravnovesju kap- (o) Slika 2. Razlika med trdnim telesom ln kapljevino z enako oostoto v posodi. Sila opeke na oo dtaco zaradi teZe Je enaka sili enako teZke kapljevine na dno posode z enako obliko (a). Sila dveh opek na podlaco zaradi teZe pa ni enaka sili enako teZke kapljevine na dno posode z enako obliko. Treba Je unostevau !:e navpično 5110 kapljevine na stranske vodoravne dele posode (crtkano) (b): 20 ljevin in teti mase zraka. ki je izšla leta 1663. leto po njegovi smrti. Jasneje kot drugi pred njim. na primer Simon Stevin. je opred elil tlak v mirujoči kapljevini. "T lak. ki ga izvajamo kjerkoli na kapljevino v zaprti posodi. se prena ša nezmanjšan po vsej kapljevini in deluje pravokotno na vse stene." To trditev so imenovali Pascalov izrek. Pascalu se je na osnovi izreka porodila zamisel za napravo . ki so jo več kot sto let pozneje patenti rali kot kapljevinsko stiskalnico (slika 3). "Posoda. polna vode. a sicer povsem zaprta. ima dve odprtini. od katerih je ena stokrat večja kot druga . Postavimo v odprtini bata. ki ju tesno zapirata . Mož. ki potiska mali bat. deluje s silo . enako sili. s katero potiska sto mož veliki bat. ki je stokrat večji .. . Za večjo jasnost lahko dodamo. da je tlak vode enak pod obema batorna : kajti. če je eden stokrat večji kot drugi. se tudi dotika stokrat več delov vode ." Pascal je pri poskusih raziskal odvisnost tlaka v rnirujo či tekočini od višine , o kateri smo doslej molčali . Z dobrih deset metrov visokim stolpcem vode je uravnovesil zračni tlak. Svaka je pripravil do tega, da je izmeril zračni tlak ob vznožju in na vrhu gore . Merjenje je potrdilo misel, da tudi zračni tlak z višino pojema. Odvisnost tlaka od višine in njegovo neodvisnost od oblike posode je pokazal s sodom. V sod je vstavil dolgo navpično cevko z razmeroma majhnim premerom. Ko je dolil dovolj vode v cevko . je sod počil (slika 4) . Ker je Pascal med prvimi spoznal vlogo tlaka v rnirujo či tekoči ni in razčistil nekatera vprašanja v zvezi z zračnim tlakorn. ni n eupravičeno . da 1 il H l! i ' j -c,;..... . ; ... - - ,- ' I .. I .' '," - ~ ' . mol i ba l m a lo s i l o Slika 3 . Poenostav ljena shema ka- pljevinske st iskalnice. ve I i k; ba t vel iko si lo ~- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - .-- - - - - --- - - - - - -- - - - - - - - - - - - -- - _._- - - - - - - - - - - - - - -- _.- - -- - - - - - - - - - - - - --- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - -_.- - -- - --_ .•- - - - - Slika 4 . Sod z navpl čno cevjo. v katero je B.Pascal dolil malo vode. ln doseoel, da je sod poč ll . 21 so enoto za tlak poimenovali po njem: 1 newton na kvadratni meter = 1 pasc al ali 1 N/m 2 = 1 Pa . Naredimo kratek ra čun. Vzemimo . da je v posodi z ravnim dnom voda. Ker je tlak na dno neodvisen od oblike posod e. si lahko mislimo. da ima posoda obliko prizme. Težo vode dobimo . če njeno maso m pomnožimo s težnirn posp eškom g . Za to težo je sila na dno F večja od sile Fo na gladino vode: F = Fo + mg . Tlak dobimo. ko silo delimo s presekom S osnovne ploskve: P = Po - pgz. Pri tem je Po = Fo ]S tlak na gladini in prosto rnina prizme V = Sz . Gostoto vode vpeljemo kot kvocient mase in prosto rnine p = mlV. Višino prizme smo zaznamovali z z in opremili drugi č le n z rninu sorn . če merimo z od dna navzgor (slika 5). Tako upoštevamo. da z narašč ajočo višino tlak pojema . En a čbi lahko damo obliko. ki poveže tlak P2 v višini Z2 s tlakom Pl v višini Zl : ali P2 + pgz2 = Pl + pgzl E načb a velja. če se med višinima Z2 in Zl ne spremeni gostota . Pri kapljevi- nah. ki jih smemo imeti za nesti sljive. je vedno tako. pri plini h pa samo . če višinska razlika ni prevelika. Spo mnimo se. da zajamemo s teko činemi pline in kapljevine. Preidimo k drugemu poskusu. Iz risa lnega lista izrežimo krožni izsek. z si l a na F. gladi no O~7 z - -- z, ,P, P2 > P, z2 < z , Sli ka 5 . Si la tla ka na dn o F = pS j e veCja ko t sil a tla ka na olad ino FO = POS za tezo kap ljev ine m(J = pV(J = pSz(J. Tla k z naraš čajo čo oloblno naraš ča ln z nara š čajo čo vl šl-l no pojema. zato velja o = po - p(Jz. Ce usmerimo os z navpl čno navzcor . LL- pr esek 5 --I~::f: :- -----1-- - - - - z2 ,P2 si l a na I dno F . 7 o 22 ga zvijmo v plašč stožca in zalepirno. tako da se prilega lijaku. V navpično postavljeni Iija k dajmo papirnati stožec. Zaradi teže stožec pade. Pridržimo stožec v lijaku. pihajmo v lijak in spustimo stožec. Dokler piharno. stožec ostane v lijaku in pade na tla . šele ko nam zmanjka sape. Podoben poskus se posreči tudi z vretenom za sukanec in s kosom papirja (slika 6) . Izid marsikoga preseneti. saj bi pričakoval. da stožec zaradi upora v zračnem curku še hitreje pade na tla . Pojav včasih imenujejo "paradoks" gibajoče se teko čine (hidrodinamični paradoks). Povedati pa je treba. da nadenejo to ime zadnje čase tudi nekaterim drugim izidom. Da bomo pojav razumeli. nadaljuj mo prejšnjo razpravo. Torricelli je leta 1643. malo pred Galilejevo smrtjo . postal njegov sodelavec . Že prej je napisal rokopisni Dve knjigi o gibanju prosto padajo6h in vrženih težkih teles. V njiju je mimogrede obravnaval tudi iztekanje vode iz posode skozi dovolj veliko odprtino. lztekajoči curek je usmeril tudi navpično navzgor in ugotovil. da curek ni dosegel gladine. Vendar pri dobro oblikovani odprtini razlika ni bila velika. Po tem je sklepal. da bi curek dosegel gladino. če ne bi bilo upora. "Voda. ki izteka iz posode. ima v točki iztekanja enako hitrost. kot bi jo imelo poljubno težko telo. tudi kaplja te vode. ko bi prosto padla od gladine do višine odprtine." Trditev je postala znana kot Torricellijev izrek. Za hitrost iztekajoče vode v velja tedaj ena čba ! v2 = gz . če je z višina gladine nad odprtino. (b)(o ) zr ak ][ ]l[ ~ ~V~ Slika 6. Poskus. pri katerem plhamo skozi lijak navplčno navzdol ln s tem dosežemo. da miruje v njem stoZec Iz papirja. Ko ne pthamo , stožec pade (a). Poskus se posreCI tudi z vretenom za sukanec ln kosom papirja (b). VoZIni je hitrost zraka velika ln tlak nlZJI od zunanjeca zracneca tlaka . 23 * * * Torricelli je naredil še drug poskus, ki ga najbolje razumemo na osnovI računa. Hitrost Iztekanja vode v = V2hz skozi odprtino s p~esekom 5dna dnu posode po vežlrno s hitrostjo znlzevanja gladine A M E D KRCE -M AT U, IN P IVO· JA P O N S KI V INA , , 'J ( Clg~tfJ~ ASTRO- VARNA PR EM IER OPA T IJI ROMIH KONJEM LAZ jC N OM IN O SLI CO t- L lJ N M ~ 1 A N li t. ~ E O J P A VROlA NAR O DO · P OA;;~~ A ) A VELIKA S LO VEC ~L O ZA CET· TR A 5 T Ll N A N ICA ST Rl\ lINA ./ K LANC A Cl. MEST O K M ICH I. N ZDR AV I· R A GANA L A N ~ LIS CE VO P IS P O· BELG IJ I RI T O VAN JA ZVEZA O SEBNI SMUCA R·ZA IM EK ORlAV ~ E: c.. UN ICE · O N A SK A SIZV O Z N IC D IS CI·NAFTE VAlKA PLINA ZELE ZA P OLJSk.I MAN J >A AS · ~ O t> \'2. U JE OA "lRON OM E ~ r.. JA N~!\; l h O L A J ) NEHUDA CLOVEK Z UG O U ,- VODNA GO VORNO ~ E cr ON A ZZI t lVAl N APAKO L OTOV IN A b-NABIT MO SKO $ PA N SK I OE LEC IME P ES N IK L O ~ C A 1( GA R CIA ) S L.P ES N IK( MATE J) 60 MINU T S L. IGRA- PL ANE T GLAV N O Y LE C ~ t'-1 O SON CJA ME S T O A (IVO ) ~ \jS A M Q E T ANTA L ORO M 5V E D S KA R. ~ O ZEN S KA . B IZ.LE S TEV KI BE R E A.V TOR : NAJ V ELJA K O 'r N A RM A RKO PUSC AVA S A A- A fvlEHA V A B OKA LIC NA SV ETU M A T E· MAT IK I 33 POJrVII IZ ASTRONo rv·tLi L ES TO V ~ BERN · PR IPRAV- l EP O- POTAP - TR ES E- BOL E ZEN F'Z'KA LN A) TRAN JI O D P RT J E SLOVN A ZARA D I -A LM A - GR OB A HAk D lJ EN A RA Z- LJ A; K' NJ E. TR~;~lJ E ENO TA ZA CIJ' RIEMA N N HRANA P RAVA ZV ON DR GET MOL - O ~ ~ E ~ T I V VA D I re- SV IT EK. LJICA ŽiVALI D R- E: c. ~ k. AN ,",O TAL ST AR US· MER NIK PO OBE - DEK TI T E ~ ' TAL. E S E ~N AR AVO - S LOV EC O VO LNENO K' P L O () OBLALI LO ~ O ? A GO LEGA Z GUMB' TELESA Rr.'1NA t EN .lME ~ LRNO R E. P A MR K NEM;KI N E. V ~JME NA ŽiVA L FILOZ OF ZDR AVILO GIBANJ E. K TU J DV O· L E t:. S T RU· -r O "-GLAS N IK J AN JE O ZVE Z· SP li T O S T V ~ A OJE P RIIMEK S TS EVER . Sli KAR J A NEBA RAfAE LA STVAR· v' N OST RIS BA , C. SP .S li KA R Q.. E A ~ O T( SAL- VAD OR) REKA IN :r- t b O ME ST O N I T R ODMEV DALJ;E NA S LO- O BDO BJ E VA; KE M IV A N IV JE PUCE LJ • I J El2... f\ N AN DR E J MA URIC E ~ N OV A K RA.VEL 1- K A CILJ . S M A t: RN AM EN D N ZDRA· A '" A,\ A V ILN A )< J ROŽ A ,-,__ Je I MISS PRESEKA V č l a n k u "Nenavadne krivulje" preberemo. kako lahko konstruiramo zanimive ravninske krivulje. Priloženi program zahteva kot podatke le nekaj števil in že nariše krivuljo. Zakaj ravno tako, razberemo v članku. ln sedaj vabilo. Na Presekov naslov (PRESEK , Jadranska 19. 61111 Ljubljana . p.p. 64 (za Miss Preseka)) nam pošljite eno ali več izvirnih slik, ki ste jih ustvarili s programom "Generlra nje.Fra kta lov" . Avtor slik je lahko en sam . zelo zanimive krivulje pa lahko nastanejo tudi s skupinskim delom (npr. v krožku) . saj verjetno nima vsakdo možnosti samostojnega dela na osebnem računalniku . Seveda pa lahko program iz turbo pascala (ki smo ga dobro spoznali v zadnjih treh številkah lanskega Preseka) prevedete tudi v pascal vašega računalnika . ali v kak drug jezik. Nič hudega . če slike ne moret e z zaslona spraviti na papir. zadostovalo bo že. da nam pošljete št evilske podatke. ki ustr ezajo dani krivulji. Seveda je nemogoče reči. katera krivulja je najlepša (kot je to navadno na običajnih lepotnih tekmovanjih). zato bomo objavili sliko vsake zanimive krivulje. Rok za oddajo "lepotic" je konec koledarskega leta 1990. Preden se lotite dela . še nekaj splošnih napotkov za konstrukcijo lastnih krivulj. Najenostavnej ši na čin konstruiranja je seveda . da si nadaljne delitve v tabeli kar izmislimo. Le nam je krivulja potem v šeč. jo lahko poskušamo še izboljšati. Drugemu načinu bomo rekli metod a iniciatorja in generetor]e, pri kateri je iniciator nekakšno seme . iz kater ega se razvija krivulja po pravilih. ki jih podaja generator. Po tej metodi dobimo Kochovo snežinko . Peanovo krivuljo in Sierpinskijevo preprogo . Pri Kochovi snežinki je iniciator enakostraničen trikotnik (slika la) in generator Davidova zvezda (slika lb). Pri Peanovi krivulji je iniciator diagonala kvadrata (slika 4a). generator pa povezane diagonale devetih kvadratov (slika 4b) . Pri Sierpinskijevi preprogi je iniciator daljica (slika la) in generator lik s slike lb. Enostavno je. če vzamemo za iniciator daljice . za generator pa si izmislimo lik. Vsakemu vektorju potem priredimo celico. ki se v naslednjem koraku nadomesti z ustrezno orient iranim likom. Konstrukcija krivulj bo šla seveda tembolj od rok. čim bolj se bomo poglobili v delovanja samega postopka risanja . Seveda lahko tudi sami izumite postopek. s katerim boste prišli do zanimivih krivulj. Le boste veliko eksperimentirali . še tole . Program je avtor napisal na kratko . kolikor se je dalo . Da si prihranimo mukotrpen vnos podatkov za 35 vsako posamezno krivuljo. lahko program razširimo tako . da vsako krivuljo shranimo v obliki datoteke. V datoteko shranimo vse parametre potr ebne za risanje krivulje. št evilo smeri. tabelo . rojstno celico. dolžino celice in koordinat e za četka risanja krivulje. Dodajmo še. da je lahko predstavitev celic poljubna. V vseh primerih v č l a n k u so predstavitve namreč enako dolgi. razli čno usmerjeni vektorji. vendar je predstavitev celice lahko kakršenkoli objekt (npr. zaporedje č rk . geomtrijski liki. ... ). Sandi Klav/ar in Ciril Pezdir ' ,: ...,;' , 1: . . : . ~. , .~.:.-..~~ . .- -." " .': :" I ~- f "':; ." - '""': . :, ~ ; , .....;.·~ ::.~Io~.V~~~ _ • ·~~~.~ ~j.~~·~.,,:-:"l EULERJEVA NALOGA Med drugim se je švicarski matem - atik Euler ukvarjal tudi z naslednjo nalogo: Na koliko rezli čnih ns člnov la- hko razre/emo pravilni n- kotnik s pomotjo njegovih diagonal na same trikotnike tako . da se zs črtene dia- gonale pri tem ne se čejo ? Lao nhard Euler (1707 - 1783) Bralci naj za za četek preverijo pravilnost podatkov v naslednji tabeli n 3 4 5 6 št evilo rešitev Eulerjeve naloge za pravilni n-kotnik 1 2 5 14 zatem pa se naj tudi sami poskusijo v reševanju te naloge v primerih. ko je n = 7 in n = 8. Vilko Domajnko 36 Z GRAFI GRE LAžJE PRESEKOVA NADLOGA Niz letošnjih Presekovih nadlog bomo začeli z zbirko rekreacijskih nalog. ki v teoriji grafov pogosto služijo kot slikovito dopolnilo . Poglejmo torej! 1. Prva je iz zbirke znamenitega ameriškega sestavljalea ugank Sama Loyda (1841 - 1911). V začetku tega stoletja je planet Mars seveda še zmogel na vse pretege buriti domišljijo Zemljanov. In tako je zviti Loyd narisal zemljevid Marsa z nekaterimi "tedaj pravkar odkritimi" mesti in z vodnimi kanali. ki povezujejo ta mesta . Od reševalcev uganke je zahteval. da poiščejo pot. ki vodi skozi vsako izmed označenih mest natanko po enkrat. Toda pri tem je treba začeti in končati v mestu. ki leži ob južnem polu planeta in je označeno s črko S (glej sliko 1) . Pot. ki jo bo predlagal reševalec . pa mora nositi v sebi še nek dodatni pomen. ki ga še nočemo izdati. Močno se namreč nadejamo. da ga bo odkril kar reševalec sam. Še tole zanimivost je vred no omeniti pri tej uganki. Loyd jo je objavil kar dvakrat. In to kljub temu. da je že po prvi objavi uganke dobil pravcato goro pisem. v katerih so mu reševalci sporočali : "Saj sploh ni takšne poti." Res je bil nabrit. ta Loyd. ni kaj! Slika 1 Slika 2 2. Na sliki 2 je načrt neobičajne zgradbe z mnogo vrati. Povejte. ali se je mogoče sprehoditi skozi to zgradbo tako. da gre spreh ajalee skozi sleherna vrata natanko enkrat. 37 3. Z labirinti in z zamotano hojo po njih ste se v lanskem letniku Preseka že spopadli (glej Presek 3). Tokrat je pred vami primer . ob katerem boste lahko uporabili pridobljeno znanje. V kraju Hampton Court v Angliji imajo znamenit labirint. Domnevam . da vas takle labirintek ne bo spravil v prehudo zadrego in da vam torej ne bo pretežko poiskati kakšne izmed odrešilnih poti. ki vodijo ven iz sredine labirinta (od točke A do točke Ž). Nekoliko težje pa je najbrž poiskati vse take različne poti. In glej. prav to zahteva ta naloga! Pravzaprav - dovolj bo . če poveste le. koliko teh poti je. Pri tem iskanju ne štejte tistih . pri katerih je treba iti po kakšnem delu več kakor le enkrat. ž Sli ka 3 Sli ka 4 4. Slika 4 nam predstavlja načrt mestnega parka. Njegovi skrb niki so se odločili. da bo v zabavo vseh meščanov po poteh parka vozil majhen otroški vlakec. Skozi park bi naj vozil po krožni poti. ki bi naj bila speljana tako. da bi skozi vsako izmed kri ži š č parka peljala natanko enkrat. Pri tem ni nujno. da bi vlak vozil po vseh poteh parka . Obenem pa načrtovalci takšne krožne vožnje tudi ne želijo. da bi šel vlak po kakšni izmed poti večkrat. Toda . glej. nesreča res nikoli ne počiva - krožne vožnje. ki bi ustrezala vsem opisanim zahtevam . sploh ni mogoče speljati. Ali znate pojasniti. zakaj ne? 5. Šest dobrih prijateljev živi v šestih razli čnih mestih . Ker nočejo . da bi njihovo prijateljstvo in poznanstvo sčasoma usahnilo . so se domenili. da se bodo vsak teden v sredo poklicali po telefonu in si med seboj pripovedovali vsaj šale . če že ne kaj drugega . 38 Trdijo. da so uspeli svoje sredine telefonske pogovore sčasoma že tako izmojstriti. da jim sedaj zadošča že vsega skupaj samo osem pogovorov. da vsak izmed njih izve vse šale preostalih petih prijateljev. Vendar se mi zdi. da je osem presneto nizko število pogovorov in tako res ne vem. če naj jim verjamem. Pomagajte! 6. Mož in žena iz družine Bel čev] sta priredila hišno zabavo in nanjo povabila še dvoje zakonskih parov - Modrinjakova in Rumenjakova dva. Vsi stari znanci so se ob snidenju. kakor se seveda spodobi. najprej rokovali. Vendar pa je bilo med tedaj zbranimi tudi nekaj takšnih . ki se še niso poznali. Ti se niso med seboj rokovali. " : :" :'.:., .,.- Ko so bili že vsi zbrani. je Belec kot prireditelj zabave povprašal vsakega izmed prisotnih . kolikokrat se je rokoval. Pri tem je za čud a dobil od njih same različne odgovore. Povej. kolikokrat se je rokovala Belčeva žena. Pri tem upošteva], da - se mož in žena z enakim priimkom med seboj nista rokovala : • se nihče ni rokoval s samim seboj: - se nihče ni z nikomer rokoval več kakor enkrat . Vilko Domajnko 39 ŠTEVILA IN TRDNJAVE NA ŠAHOVNICI 1 Na polja šahovnice zapišemo po vrsti. kot kaže slika. naravna števila od 1 do 64. Na osem polj postavimo šahovske trd- njave. tako da se paroma ne bijejo. torej tako. da nobeni dve trdnjavi nista v isti vrstici ali v istem stolpcu šahovnice. Kolikšna je vsota števil na poljjih . kjer stoje trdnjave? 2 Na slepo izberimo tri polja navadne šahovnice in nanje postavimo tri trdnjave · vsako na svoje polje. Je bolj verjetno. da se bo med seboj bil vsaj en par trdnjav ali da se ne bo nobeden? 3 Na polju. ki je v i-ti vrstici in j -tem stolpcu šahovnice. je zapisan produkt števil i inj (glej sliko). Postavi na osem polj te šahovnice trd- njave. tako da se paroma ne bodo bile in da bo vsota števil na teh poljih največja. Boris Levrič 1"l-ll IC -1' l~ LIj_I~I- " L ut: PRESEK TUDI ZA PETI IN ŠESTI RAZRED OSNOVNE ŠOLE? V zapisu o temeljnih vsebinskih zasnovah je Presek označen kot list za učence zadnjih dveh razredov osemletnih šol in prvih razredov srednjih šol ter seveda za ostale. ki se zanimajo za matematiko. fiziko. astronomijo in računalništvo . Anketa med osnovnošolskimi učitelji pa je pokazala. da Presek berejo tudi petošoIci in šestošoIci. Na našo anketo so odgovorili aktivi 28 osnovnih šol. kjer so naročili lani skupaj 570 primerov revije Presek. 26 učiteljev iz teh šol uči matematiko. 18 fiziko. 3 računalništvo in eden fizikalni praktikum. tehnično vzgojo in gospodinjstvo . V skoraj vseh odgovorih se pojavljajo misli: zanimivo. a včasih premalo razumljivo za osnovnošolce. prispevki naj bodo na nivoju osnovnošolskega znanja, Presek je prezahteven za 5.. 6.,7 . razred; več nalog za osnovnošolce; več vsebin. zanimivih za osnovnošolce ... Vsebinsko bi naj bil torej Presek bolj prilagojen osnovnošolski snovi od 5. do 8. razreda. predvsem bi naj vseboval več nalog za te razrede . Učitelji pišejo, da pri pouku ali interesnih dejavnostih najbolj koristno uporabijo: * naloge (matematične - 12. vse - 8. tekmovanja - 7. fizikalne - 3). * razne članke. ki predstavljajo literaturo za referate pri fiziki in as- tronomiji. * članke o fizikih in rnaternatikih. * razvedrilne prispevke. Skladno s tem pišejo tudi o pogrešanih prispevkih . V ospredju so katerikoli prispevki. članki ali naloge primerne za osnovnošolce . Najbolj pogrešajo fizikalne prispevke, opise poskusov. aktualne dogodke v as- tronomiji. mogoče tudi nasvete ali ideje za naravoslovne dni. Koristno bi lahko uporabili spise o fizikih in matematikih. logične in razvedrilne naloge. pa tudi več rekreativne matematike si želijo. Količinsko bi povečali obseg matematični rubriki. sledi fizika in računal­ ništvo . Astronomiji so dali enako število glasov za "veC in "manj" . Več prostora bi 28 aktivov osnovnošolskih učiteljev namenilo tudi razvedrilu in nalogam za osnovnošolce. . Že vrsto let se trudimo učitelje privabiti k ustvarjanju revije. Z anketo smo želeli zvedeti. zakaj ve činomo ne sodelujejo . Vsi so se strinjali. da bi bilo tako sodelovanje potrebno . Kje pa se zatakne? Večina jih misli. da je temu vzrok preobremenjenost (16). Verjetno se za tem skriva občutek premajhne 41 manj več 6 5 4 3 2 1 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MA NAL.OŠ / AST / rf sposobnost i (4) oz. mnenje . da je za njihovo znanje nivo prispevkov previsok (2) ter da dobijo premalo vzpodbud uredniškega odbora . Velikokrat sem že vabila bralce naj pišejo. Ob tej priložnosti ponujam nekaj konkretnih idej iz ankete: * Člani kro žkov, pišit e nam o svojem delu. o vaših usp ešnih tekmovalcih . njihovih občutkih ob pripravi na tekmovanja. o vaših mentorjih . Pošljite nam kakšno težko nalogo za član e drugih kro žkov. * Predstavite svoje raziskovalne naloge. kako je potekala priprava in sodelovanje z mentorji. odkod ideja. kokliko časa ste vložili. * Kateri razred piše "najlepše" šolske naloge? Objavili jih bomo . Lahko jih boste primerjali z drugimi in se ob njih pripravljali na naslednje preizkuse znanja . * Pošljite "cvetke" iz šolskih klopi. Tukaj je že ena : RAZV RAČ FI sin x cos x in co (Kaj bi si delali probleme s tan gen- som . krajšajmo.) Seveda je bilo nekaj konkretnih idej namenjenih tudi uredniškemu odboru: * Uvesti dopisni krožek. * Članek "Kako zbrusiti zrcalo za daljnogled. kadar nimamo brus nega prahu?" Tako! Ideje so tu. Zavihajmo rokave! Lep pozdrav! Du~ica Boben 42 STEPHEN W . HAWKING, KRATKA ZGODOVINA (:.ASA, Cankarjeva založba, 1990, 189 str., cena 195.- din (156 .-din). Hawkingova knjižica je izjemna iz več razlogov. V njej pisec razgrinja današnje poglede na razvoj vesolja. Pri tem lahko iz prve roke poroča odognanjih astrofizike. h katerim je v veliki meri prispeval. Tu in tam navede tudi svoje spomine in mnenja. Prostodušno pričevanje o tem . kako je na osnovi novih spoznanj večkrat spremenil svoje sklepe. pove o bistvu raziskovanja več kot dolge razprave. Po človeški strani je knjižica velik uspeh . ker je Hawking zaradi težke bolezni že več let priklenjen na bolniški voziček in se zadnji čas sporazumeva z okolico le preko posebnega računalnika . Sam pravi. da je pač za delo v teorijski fiziki potrebna le glava in da ga telesna prizadetost ni ovirala. Knjižica ima deset poglavij. Prva tri opišejo razvoj naših pogledov na vesolje. Prostor so nekdaj obravnavali popolnoma ločeno od časa. Povezala ju je posebna teorija relativnosti. Splošna teorija relativnosti je zajela še gravitacijo. S to teorijo bi bilo mogoče predvideti. da se vesolje širi. Merjenja so namreč pokazala. da se galaksije. veliki zvezdni otoki. oddaljujejo druga od druge. Hawking je skupaj s sodelavcem prišel do sklepa . da se v teoriji ni mogoče izogniti velikemu poku. ko se je začelo širjenje iz ene same točke in ko sta bili temperatura in gostota snovi neomejeni. Naslednja štiri poglavja zajamejo najprej pregled kvantne fizike . ki obravnava najmanjše delce. Gibanja teh delcev ne moremo opisati tako. kot smo vajeni opisovati gibanje večjih teles. Splošna teorija relativnosti ni usklajena s tem spoznanjem. Vso snov sestavljajo delci in sile med njimi določajo lastnosti snovi. od njih pa je odvisen razvoj zvezd. Kako zvezda konča svoj razvoj. določa njena masa . Zvezda z dovolj veliko maso se sesede vase in nastane črna luknja. Hawking je ugotovil. da črne luknje zaradi kvantnih pojavov sevajo. kar se je zdelo dotlej izključeno . Zadnja tri poglavja se vračajo k začetku vesolja. za katerega se je Hawking pozneje zopet začel zanimati. ker pač črna luknja v nekaterih pogledih spominja na vesolje v malem. Razmere ob velikem poku bi bilo treba opisati s kvantno teorijo gravitacije. ki je za zdaj še ni. Hawking je prišel do nekaterih delnih rezultatov. ko je privzel. v nasprotju s prejšnjimi trditvami . da je vesolje končno . a neomejeno in nima ne začetka in ne konca. Od bralca knjižica ne zahteva kakega posebnega fizikalnega znanja in v njej je ena sama enačba. znamenita Einsteinova zveza med maso in energijo. Vendar mora biti bralec dovolj zbran in pripravljen prebrati nekatere odstavke 43 tudi po večkrat. Vse kaže. da to ni ovira. saj se je knjižica ponekod prebila med uspešnice . Upamo. da bo tudi pri nas veliko bralcev seglo po njej. Čez dolga leta se bo marsikateri strokovnjak spominjal . kako je v svoji mladosti navdušeno prebiral Hawkingovo Kratko zgodovino časa . Janez Strnad ZBIRKE NALOG Z REPUBLIŠKIH TEKMOVANJ Tekmovanja naj ne bodo sama sebi namen. Pomembneje je samostojno reševati naloge. dobljene rezultate primerjati z rezultati drugih ali pa s pravilnimi rešitvami. Primerno vzpodbudo in pomoč za tako delo boste našli v knjigah Knjižice Sigma. kjer so zbrane naloge in rešitve z dosedanjih republiških tekmovanj matematikov. fizikov in računalnikarjev . Reševalce vabimo. da nam pošljejo svoje originalne in elegantne rešitve . ki jih bomo v Preseku z veseljem objavili. Navedene knjige po enotni ceni 100.00 din (80.00 din) lahko dobijo člani društva in naročniki Preseka pri skupinskem naročilu šol z 20% popustom . Matematika 24. Batagelj V.. Pisanski T .. Rešene naloge iz matematike z republiških tekmovanj. 1. del. 1950-1966. 180 str. 25. Batagelj V.. Pisanski T .. Rešene naloge iz matematike z republiških tekmovanj . 2. del. 1967-1975. 188 str. 43. Lavrič Boo Rešene naloge iz matematike z republiških tekmovanj. 3. del. 1976-1987 . 116 str . 46. Juri ši č A.. Rešene naloge z mednarodnih matematičnih olimpiad. 1. del. 1978-1988.92 str. Fizika 21. Hribar Moo Rešene naloge iz fizike z republiških tekmovanj. 1. del. 1951- 1970. 168 str. 37. Golli Boo Žitnik J.. Rešene naloge iz fizike z republiških tekmovanj. 2. del. 1971-1983 . 112 str. Računalništvo 44 Batagelj V.. Dolenc T oo Martinec M.. Mohar B.. Reinhardt R., Tvrdy I.. Vitek A.. Enajsta šola računalništva. Rešene naloge z republiških tekmovanj 1977-1987.396 str. Ciril Velkovrh s 44 UtSENIKI IN PRIROtNIKI ZA OSNOVNO IN SRED- NJO ŠOLO V LETU 1990/91 1. ZBIRKE VAJ IZ ARITMETIKE IN ANALIZE ZA SREDNJE ŠOLE (Ivan Štalec) 1. razred. 100 str .. 100.00 din (80.00 din) 2. razred. 88 str .. 100.00 din (80.00 din) 3. razred. 204 str .. 150.00 din (120.00 din) 4. razred. 120 str .. 100.00 din (80.00 din) 2. MATEMATiČNE TABElE IN FORMULE (Stanko Uršič) 96 str.. 100.00 din (80.00 din) 3. GEOMETRIJA ZA SREDNJE ŠOLE, 2. del (Ivan Pucelj. Ivan Štalec) 176 str .. 100.00 din (80.00 din) 4. MALI PRIROČNIK OPERACIJSKEGA SISTEMA MS DOS (Sandi Klavžar) 50 str.. 75.00 din (60.00 din) 5. PROGRAMSKI JEZIK PASCAL (Bojan Mohar. Egon Zakrajšek) 196 str. 125.00 din (100.00 din) 6. TURBO PASCAL (Matija Lokar) 100 str.. 125.- din (100.- din) 7. ASTRONOMIJA ZA SREDNJE ŠOLE (France Avsec. Marijan Prosen) 176 str .. 100.00 din (80.00 din) 8. KARTI SEVERNEGA IN JUŽNEGA NEBA 2,000 s katalogom 28 str.. 125.- din (100.- din) 9. NAJNUJNEJŠE O GRAFIH (Drago Bajc. Tomaž Pisanski) 64 str .. 50.00 din (40.00 din) 10. KAKO REŠUJEMO MATEMATiČNEPROBLEME (George Polya) 272 str .. 150.00 din (120.00 din) ŠE DVE ECCOVI NALOGI 1. ZABAVA Na neki zabavi je vsakdo segel v roko trem ljudem. razen enega. ki se je rokoval samo z eno drugo osebo . * Kakšno je najmanjše možno šte vilo ljudi na zabavi? * Ali je lahko na taki zabavi 21 ljudi? * Ali obstaj a splošno pravilo. ki pove. koliko ljudi je lahko na taki zabavi? ar'f1d 45 STRNAD J., ZGODBE IZ FIZIKE , Lj ubljana , Sloven ska matica 1990 , 380 str. (Naravoslovna knjižnica ; 4) Cena 330 .- din (264 .- din) Marsikdo izmed bralcev Preseka pozna - to velja za večino ljudi - fiziko predvsem kot šolski predmet. Ponavadi je predstavljena kt skupek zakonov nad pojmi. ki jih vpeljemo. da bi ob njih lažje govorili o naravnih pojavih in jih podrobno opisali . Le redko lahko ob obravnavi kakih zanimivejših stvari zaslutimo uporabnost in moč največkrat težko razumljivih pojmov in zakonov . Skoraj nikoli pa ne pomislimo na rnu čna iskanja. ki so na koncu privedla do preprostih in učinkovitih današnjih spoznanj. Toliko bolj je zato dragocena najnovejša knjiga J. Strnada z naslovom Zgodbe iz fizike . Kakor predstavi knjigo avtor sam . je to zbirka zgodb iz razvoja fizike od Aristotela do danes. V zgodbah zvemo . kako so nastajali dane s vsem znani osnovni zakoni od mehanike, termodinamike in elektrike do kvantne mehanike in kako je mnogokrat zgolj slučajno prišlo do pomembnih odkritij . Tudi o stranpoteh govorijo zgodbe . pa o tekmovalnosti in o okori š čanju s tujimi rezultati . Delo v fiziki se nam pokaže kot področje iskanj in naporov mnogih ljudi. Uspehi se menjujejo z zmotami in neuspehi - tako kot pri vsakem drugem človeškem delu . Prav predstavitev fizike kot č l ove š ke dejavnosti je glavni namen knjige. Knjiga bo zanimivo branje za vse, ki so se učili fiziko in ki kdaj preberejo kako časop isno novico o novih odkritjih . Bralcem Preseka pa jo še posebej toplo priporočamo . Marjan Hribar 2. PONAR EJENI KOVAN CI Imate 20 kovancev . Nekaj je ponare jenih . nekaj pa je pravih. Prav i kovanci imajo težo med 11 in 11.1 grama . Ponarejeni kovanci pa imajo težo med 10.6 in 10.7 grama. Dovoljenih vam je 15 te htan j na vzmetni teht nici (ne vzvodni. ta ko da ne morete primerjati teže dveh kovancev z enim teh tan jem) . da do ločite . kateri kovanci so pravi in kateri ponarejeni . Bodite pazljivi! Med štirimi kovanci. ki s kupaj tehtajo 44 gramov so lahko trije pravi (po 11.1 grama) in en ponarejen (za 10.7 grama), ali pa št irje pravi (po 11 gramov) . Iz knjige Dennis Shasha: Zagonetne dogodiv š čine Dr. Ecca izbrala in prevedla Nel a Mramor 46 PRESEKOVA KNJ ižNICA V Presekovi knjižnici je izšlo že 32 različnih naslovov. Med njimi smo nekatere že večkrat ponatisnili . druge pa imamo na zalogi še v večjem številu. Po nekaj letih so se generacije učencev že zamenjale . zato vam ob izidu prve letošnje številke Preseka ponovno pošiljamo na ogled naslednje brošure : 5. Strnad J.. Relativnost za za četnike. 64 st r.. (50.- /40 .- din) 7. Križani č F.. Ukročena matematike . 64 str. , (50.- /40.- din) 9. St rnad J.. Začetki kvantne fizike . 48 st r. . (40.-/32.- din) 16. Šporer Z.. Oh. ta matematike. 226 str .. (100.-/80.- din) V tej zbirki imamo na zalogi tudi še naslednje brošure: 1. Vidav I.. Jos ip Plemelj - Ob stoletnici rojstva (50.- /40. - din) 2. Prosen M.. Astronomska opazovanja (50.-/40.- din) 4. Strnad J.. Začetki sodobne fizike (50.-/40.- din) 6. Landau L.D.. Kaj je teorija relativnosti (50.-/40.- din) 8. Ranzinger P.. Presekova zvezdna karta (50.-/40.- din) 10. Kuščer I.. Enajsta šola za fizike (50.-/40.- din) 22. Bajc D.. Pisanski T .. Najnujnejše o grafih (50.-/40.- din) 24. Strnad J.. Jožef Stefan - Ob stopetdesetletnici rojstva (50.-/40.- din) 26. Vidav I.. Josip Plemelj - Ob dvajseti obletnici smrti (30.-/24 .- din) 27. Strnad J .. Do Newtonovih zakonov (30.-/24.- din) U čitelj e matematike in fizike prosimo. da prve štiri brošure pokažejo u čencem v razredih . vse pa jim s primernim strokovnim dopolnilom tudi ponudijo. Pri skupinskem naročilu imajo poleg č l a n ov društva tudi naročniki Preseka 20% popust. Prosimo. da nam neprodane izvode in dodatna naročila vrnete vsaj do 31. oktobra 1990 na naslov Komisija za tisk DMFA. 61111 Ljubljana. Jadranska c. 19. pp 64. Ciril Velko vrh A l i že vest e, da je alternativ lahko v eč ? AL T E C H vam nudi eno izmed najugodnej ših : to je prenosn i rač u n a l n i k HYUN DAI že za 1.650 .- USA 5) fco Celov ec Vse informacije dobite pri A LTECH , Ljubljana, T itova c. 118, tel. št . (061 ) 34 7-96 1,347-969 OB DVAJSETLETNICI REVIJE KVANT Na začetku leta 1970 je izšla prva št evilka sovjetske rn atemati čno-fizikal ne revije za uče nce K vant. Že prej so trije mat ematiki M.A.Lavrent'ev. A.N.Kolmogorov in P.S.Aleksandrov in trije fiziki P.L.Kapica. I.K.Kikoin in I.V.Obreimov v posebn em pismu utemeljili potrebo po taki reviji. "Vemo, da se znanos t uspešno razvij a samo, če v zna nstveno-raz- is kov alne us tanove prihaj a dobro izbrana in nadarj ena mladina . Da bi bila iz bira čim uspešn ejša, je treba že od šolskih klopi vzgaja ti poteze, ki so nujno potre bne pri raziskovalnem delu. To so : ustvarjalna domišljija, pogum in ljub ezen do raziskovanja . Naša šola zdaj v polni me ri ne mo re izvajati te na loge. Tako vzgojo bi tudi zahteval samo razmeroma m ajhen del naših učencev. Da bi zajeli po m ožn osti vse naše šole, j e treba osno- vati posebno revij o. Za razliko od obstoječih dobrih polj udnozn a nstve nih revij bi si morala nova revij a kot osn ovn o nalogo postaviti razvijanje ust - varj alnega zanimanja učence v in vzgoj o ak ti vnega sprejemanj a znanj a in zmožnosti za pove zovanje teorije s prakso . Čeprav bi bilo tako vzgojo smiselno uves ti za vse veje naravoslovja, pred lagamo, da začnemo z izda- j anjem matematično -fizikalne revij e. .. 11 Zanimivo je. da so izhajali vsi trije matematični K vantovi očetje iz moskovske matematične šole N.N.Luzina. ki ji šaljivo pravijo Luzitanija . in vsi trije fizikalni z Leningrajskega fiziko-tehni čn ega inštituta A.F.loffeja. Predlog v znanstvenem svetu uveljavljenih akademikov je naletel na odobra - vanje in tako je pred dvajsetimi leti začel izhajati pri založbi N auka in pod pokroviteljstvom Akademije znanosti K van t. Ime je revija dobila po obroku energije v elektromagnetnem valovanju. s katerim je Max Planck leta 1900 začel v fiziki novo. kvantno obdobje. Urednik je postal I.K.Kikoin. njegov namestnik pa A.N.Kolmogorov. Ob dvajsetletnici se K vant spominja svojih korenin. Te segajo v tride- set a leta. ko so se začel a m a tem a tična in fi zikaina tekmovanja u čencev v Moskvi. Leningradu in Novosibirsku. V šestdesetih letih so prerasla v vsezvezne olimpiade . Nastale so posebne matemati čno-fizikalne šole z internati in ve černe in dopisne šole. V tem nizu ustanov. ki so vse bile namenjene iskanju nadarjenih u čencev in njihovemu čim hitrejšemu strokovnemu razvoju . je manjkala le še revija z nameno m, ki ga je opredelilo pismo akademikov. K vant je izpolnil pričakovanja. Če nit: drugega, priča o tem prva številka revije Quantum, angleške izdaje Kvanta , ki je pravkar izšla v ZDA. Pri na črtu sodelujeta ameriški Nobelovec S.Glashow in sovjetski fizik Ju .Osip'jan kot 48 glavna urednika in' Američani B.Aldridge kot odgovorni urednik. E.Lozanski kot mednarodni svetovalec in H.Andersen kot zastopnik izdajatelja. V dvajsetih letih se je Kvant precej spremenil. Vseh šest očetov in nekateri drugi stalni sodelavci so umrli. Starim rubrikam. na primer K vantovi zbirki nalog. K vantovemu laboratoriju. Praktikumu abiturientov. Matematičnemu kro žku, Olimpiadam. Obvestilom. so se pridružile nove. na primer: Šola v K vantu. Informatika in programiranje . Igrice in uganke , Kvant se smehlja. R (za rakete in raziskovanje vesolja), Ali imate idejo? Načrtujejo pa še nove. na primer Poročila o knjigah. Raziskovalne naloge . .vprašajte - odgovarjamo. Kvant je zahtevnejši od štiri leta mlajšega Pre seka. Že od prve številke zagotavlja. da je treba "reševati naloge. brati prispevke s svinčnikom in papirjem in se pobrigati, da sami naredite opisane poskuse." Kvant je obsežnejši. saj na leto izide dvanajst številk . Toda Presek z več kot stokrat manjšim zaledjem je v svojem okolju tudi zavidljiv dosežek. Zato se Kvantu zagotovo ne bo zdelo za malo. če se čestitkam ob njegovi dvajsetletnici pridruži Presek in njemu in novorojenemu Quantumu zaželeli še dolgo in uspešno izhajanje. Janez Strnad PISMA BRALCEV Aleš Jesenšek je poslal Preseku prijazno pismo. ki se začenja takole: "Rad prebiram Presek. Še posebno všeč so mi članki iz fizike. Z branjem sem začel v osnovni šoli. nadaljeval v sred nji šoli. potem na fakulteti in tudi zdaj. ko sem nekako odrasel . z veseljem vzamem revijo v roke. Ob članku Tokovni top sem se spomnil. kako zagnano sem se v srednji šoli lotil posebne teorije relativnos ti." V nadaljevanju samo povzemamo bistvo pisma, v katerem je več enačb. Naelektren ploščati kondenzator opazujemo v lastnem opazovalnem sistemu. v katerem miruje, in v laboratorijskem sistemu, v katerem se giblje. Le se kondenzator giblje v smeri. ki je pravokotna na njegovo električno polje. je sila. ki deluje na naelektreno telo med ploščama kondenzatorja. v labora- torijskem sistemu manjša kot v lastnem. Ali se zaradi podobnega pojava v ionskem kristalu zmanjša sila med ioni v laboratorijskem sistemu. v katerem se kristal hitro giblje? Ali je v tem sistemu tališče kristala nižje kot v lastnem sistemu . v katerem miruje? 49 Kratek odgovor brez enačb utegne biti zanimiv tudi za druge bralce Pre- seka. Na začetku posebne teorije relativnosti se naučimo prevesti opis kakega pojava v nepospešen em opazovalnem sistemu (opazovalni sistem sestavljajo koordinatni sistem in ure) v opis tega pojava v drugem takem sistemu . En opis prevedemo v drugega z Lorentzovimi transformacijami. kot prevedemo latinski odlomek s slovarjem v slovenščino. Lorentzove transformacije so kolikor mogoče preproste. linearne. in pri prevajanju samem ne more priti do težav. Do navideznih težav. ki jim nekateri pravijo "paradoks]" . lahko pride. če začetni opis v nepospešen em opazovalnem sistemu ni popoln ali neoporečen. Pri obravnavanju naelektrenega kondenzatorja ali mirujočega naboja v električnem polju lahko zaidemo v težave. če ne upoštevamo tega. da na plošči kondenzatorja ali na naelektreno telo v polju deluje kako drugo telo s silo. ki uravnoveša električno silo. To telo. ki je obremenjeno na stisk ali nateg. moramo vključiti v račune. potem pa opis venem opazovalnem sistemu ustreza opisu v drugem. Podroben račun je narejen za ploščati kon- denzator. ki se giblje v smeri električnega polja. v članku W.Rindlerja in J .Denurja A simple relativistic paradox about electrostatic energy. American Journal of Physics 56 (1988) 795. V ionskem kristalu delujejo na izbrani ion neposredni sosedi s privlačno silo. nekoliko bolj oddaljeni sosedi z odbojno silo.... in elektroni sosednjih ionov na njegove elektro ne z odbojno silo... Zaradi tega so razmere v kristalu tako zapletene. da jih ne moremo obvladati. če se menimo samo za transformacijo polja sosednjih ionov. Ker po tej poti ne pridemo zlahka do odgovora. se mu poskusimo približati po drugi . Vprašamo se po tališču kristala v laboratorijskem sistemu. če ga poznamo v lastnem sistemu. Potrebujemo samo Lorentzovo transformacijo za temperaturo. Vendar poznamo tri različne transformacije. po prvi je temperatura T' v laboratorijskem sistemu nižja kot temperatura T v lastnem. T' = Tli, po drugi je enaka . T' = T in po tretji je višja . T' = IT. Pri tem je I = 1/)1- v2/c2 . če je v hitrost lastnega sistema v laboratorijskem . Vse je odvisno od tega. kako vpeljemo temperaturo in druge terrnodinarnične količine in kakšen način merjenja imamo v mislih. Več o tem je mogoče prebrati v članku H.Callena in G.Horwitza Relativistic Thermodynamics. American Journal of Physics 39 (1971) 938. Razprava o tem še ni končana. Morda naš dopisnik in drugi bralci z odgovorom ne bodo čisto zadovoljni. Sodi pač med primere. ko na razmeroma preprosto vprašanje ni preprostega odgovora . Takih vprašanj je v fiziki veliko. Janez Strnad OC-OL1"'Ll"l" 10, ,_, 1" _I 11_ I usn PARALAKSA Poglej na predse iztegnjeni prst roke najprej z desnim . nato pa z levim o česom . Glave ne premikaj . Na steni sobe ali na ozadju oddaljenih predmetov vidiš prst v r a z l ič n i h smereh. Opisano spremembo smeri merimo s kotom . ki ima vrh v opazovanem prstu , kraka pa sta usmerjen a k oče tn a . Temu kotu rečemo para/aksa (iz grške besede paraliaxis - menjava. sprememba, 1 ....... .:,.0 <:/ r I / " \ \ \ \ I I I I I I / I kr ož n ico s / p olmer om / r / -' / / -- --- Slika 1. K ucotavl ja nj u paralakse . P prst (o oaz ovano telo) , D desno oko ( pr v o opazovau sce ) . L lev o oko (druco opazova ttsca). P' navi dezna leoa prsta na ozadju , Ce oa o led am o z de snim očesom , P " navidezna leoa prsta na ozadju, Ce c a oledamo z levim očesom , I DL 1= b baza, < D P L = =- L kr ožnico s polmerom r 55 ozadje zvezdnego neba zvezdo) b =IL DI = = Q = 1.5.1O"mMarijan Prosen k r o ž nic c s polmerom Ir --- _.-......-- - - ---.... ~- --- _ .,, - L Q " 0_ _ - Zemljo po- ,--- - _" :irm;;:~~:/----1-------- ) oko l i Sonca Sonce Zem ljo Z najbolj zmogljivimi da ljnogle-I di danes izmerijo še zvezdno pa- ralakso 0.005" in s te m oddaljenost zvezd do okoli 650 svetlobnih let. (Prepričaj se o tem z rač u n o rn . ] Večje oddaljenosti zvezd merijo na druge n ači ne . O tem pa je Presek pisal pred kratk im. Sl ika 4 . Parala ksa zvezde j e kot o, v kat erem bl Iz zvezd e vid eli po lmer zeme ljs ke k roZnlce a, k i st oji pravo kotno na zorno sme r. Ker j e a skrajno majhen v primeri z r, spe t velj a ana cba p / 3 6 0o = a/(21rr ), Iz kat ere pri znan em a = 1,5 .1 0 8 km ln Izmerj enI paralaksl p lz racunarno oddalj enost r zvezde. Z ara di ve- likanskih odd aljenosti Imaj o zvezde zelo majhno oara la kso (vse so pod 1" ) . Zato je zvezdno par al akso Izre- dno tazko Izme rit I. Prvo zvez dno pa- ralakso ln s t em oddaljeno st zvezde so astronom i Izm er ili ~e l e pr ed 150 letI. -n LJ L' II" - - ,,_ _, I ~ _ NENAVADNE KRIVULJE Najprej si bomo ogledali nekaj znanih krivulj in o vsaki povedali kaj za- nimivega . Potem se bomo seznanili z enostavnim n a č i nom generiranja vseh teh krivulj. Napisali pa bomo tudi program . s katerim bomo lahko vse te krivulje risali in si izrnišljali svoje. 1. Kochova snežinka Za čnimo z enakostranl čnirn trikotnikom (slika la). V prvem koraku razdelimo vsako stranico trikotnika na tr etjine. srednje odseke stranic pa nadom estimo z novimi. za t retjino manjšimi enakostrani čnirni trikotniki (slika lb). V drugem koraku naredimo enako z vsako od stranic tako dobljenega poligona. ki spominja na Davidovo zvezdo . Postopek lahko ponavljarno . dokler nam to dopu š ča natan čnost risanja . Le po nekaj korakih postopka lahko približno vidimo. kakšen bo izgled krivulje. obris lika. če bi postopek izvedli n eskon čnokrat (slika l e. glej 4. stran ovitka). Krivulja , ki jo dobimo, č e postopek izvedemo neskon čnokrat, se imenuje Kochova snežlnks , saj je podobna pravi snežinki. Prvi jo je raziskoval v z a četku tega st oletj a Helge von Koch . Zelo je zanimiva . saj ima neskon čno velik obseg. pa vendar obse ga končno površino . Komur so doma ča geometr i- jska zaporedj a. mu obse ga in površine ne bo težko izra čun ati . Poglejmo, kakšen lik dobimo. če srednj e dele stranic nadorne š čarno s trikotniki obrnjenimi navznoter (slike 2a do 2e). Obs eg lika, če postopek ponovimo n eskon čnokrat. je enak obse gu Kochove snežinke, površina lika pa je manj ša od površine za četn e ga trikotnika za toliko , kot je površina Kochove sne žlnke večja od površine istega začetn ega trikotnika . Imenujmo ta lik obratna Kochova snetinka. Ravnino lahko popoln oma prekrijemo z i z rne njaj oč i m a se likorna Kochove snežlnke in obratne Koch ove snežlnke (slika 3. glej 4. st ran ovitka). 2. Peanova krivulja Peanovo krivuljo dobimo z naslednjim postopkom . V prvem korak u kvadratu nariš emo diagonalo (slika 4a) . V drugem koraku kvadrat razde- limo na devet enak ih kvadratov in sedaj njim nariš emo vse diagonale z eno pot ezo. tako da nikjer ne sekamo svoje poti (slika 4b) . V tretjem koraku naredimo enako z vsakim od manjših kvadratov (slika 4c) . Ker se na slikah 4 diagonale kvadratov v kotih st ikajo. ni jasno . kako krivuljo narišemo. Jasno pa bo. če zavoje krivulje zaoblimo (slika 4cc). Krivulja. ki jo dobimo . če postopek ponovimo n eskon čnokrat. se imenuje Peanova krivulja. Opaz imo. da se krivulja z vsakim nasled njim korakom vedno bolj gosto vije po površini. omejeni s kvadr ato m. Peanova krivulja je prostor zapolnjujoča krivulja. kar 57 pomeni. da gre skozi vsako točko površine. omejene s kvadratom. To krivuljo je v drugi polovici prejšnjega stoletja odkril italijanski matematik in logik Giuseppe Peano (glej 3. stran ovitka). 3. Zmajeva krivulja Zmajevo krivuljo lahko le za nekaj prvih korakov razvoja dobimo s prepogibanjem papirja. Vzemimo dolg papirnati trak. ki predstavlja začetek razvoja zmajeve krivulje (slika 5a). Trak prepogni mo po polovici in odprimo do pravega kota (slika 5b) . Trak potem dvakrat za- poredoma prepognimo po polovici in ga odprimo do pravih kotov (slika Se). trak trikrat zaporedoma pre- pognimo po polovici... Kdor ima izkušnje s prepogibanjem papirja ve] da se papir ne da prepogniti več kot sedemkrat. pa naj bo še tako tanek in dolg. Naj bo papir na začetku še tako dolg . je prostor. ki ga zaseda zmajeva krivulja. po vsakem ko- raku manjši. Vendar pa je zma- jeva krivulja. dobljena z neskončno mnogo prepogibanj. prostor zapol- njujo čs krivulja. če na vsakem ko- raku dolžino papirja ustrezno po- daljšamo . Če želimo. da je razdalja med začetkom in koncem zmajeve krivulje na vsa kem koraku enaka. moramo krivuljo na vsakem koraku podaljšati za vr-krat . Štiri zmajeve krivulje lahko lepo zložirno skupaj . kot prikazuje slika 6 na 3. strani ovitka . o) Slika 5 Prvi je zmajevo krivuljo opisal fizik John E. Heighway leta 1960 in po njem krivuljo imenujemo tudi Heighwayev zmaj. 58 4. Sierpinskijeva preproga o) c) Slika l b ) Začnemo z daljico (slika la) . potem pa v vsakem naslednjem ko- raku vsako daljico zamenjamo z li- kom (slika lb). ki je sestavljen iz osmih za tretjino krajših daljic. Če postopek ponovimo neskončnokrat , dobimo krivuljo z imenom Sierpin- skijeva preproga . Sierpinskijeva pre-j proga ni prostor zapolnjujota krivu- lja. Vsota površin vseh 'lukenj' v preprogi je enaka najmanjši površini kvadrata . ki jo pot rebujemo, da vanj vrišemo krivuljo. Torej sama krivu- lja ne prekrije nobene površine. 5. Hilbertova krivulja Osnovni element te krivulje je o) lik na sliki 8a. V prvem koraku uporabimo štiri osnovne elemente in jih povežemo med seboj s tremi daljicami. kot prikazuje slika 8b. Za vsak naslednji korak uporabimo za- dnjo dobljeno sliko kot osnovni el- ement. Krivulja. ki jo dobimo po neskončno mnogo korakih. se ime- nuje Hilbertova krivulja in je prostor zapolnjujoča krivulja. b) RISANJE KRIVULJ 59 Z risanjem teh krivulj je podo- bno kot z risanjem premice . trikot- nika. kroga .. .. Vse kar narišemo . pa naj bo še tako natančno. je le pri- bližek. pripomoček za nazorno pred- stavo ideje . Vsaka črta . ki jo na- rišerno. ima neko debelino. končno dolžino in tudi popolnoma ravna ni. Vse zgoraj opisane krivulje so dobljene s postopkom deljenja. po- novljenim neskončnokrat. Mi bomo risali le krivulje na začetnih stopn- jah njihovega razvoja . Generiranje krivulj si oglejmo kar na primeru Kochove snežinke. ki je zelo enostavna . Kateri so os- novni elementi potrebni za risanje Kochove snežinke? To je šest vek- torjev določe ne dolžine . ki jih bomo o števil čiti od O do 5. kot prikazuje slika 9. Krivuljo. ki je sestavljena iz Sl ika 8 c) d l celica nadaljne delitve predstavitev 60 teh vektorjev. lahko sedaj opišemo z nizom vektorjev . Npr.: niz 024 predstavlja enakostraničen trikotnik (slika la). niz 051021324354 pa Kochovo snežinka na prvi stopnji razvoja (slika lb). Videli smo, da se na vsakem naslednjem koraku vse stranice poligona nadomestijo z likom. sestavljenim iz štirih za tretjino krajših daljic. To lahko opišemo z naslednjimi pravili: vektor Ose nadomesti z nizom vektorjev 0510. vektor 1 se nadomesti z nizom vektorjev 1021.. .. Podajmo ta pravila v tabeli : 2 1 O O 5 1 O O 1 102 1 1 2 2 1 3 2 2 3 O 3 3 243 3 4 4 3 5 4 4 5 540 5 5 6 102 4 -1 l, 5 Slika 9 V prvem stolpcu so celice. Vsaka celica ima svoje ime. to je število. V zadnjem stolpcu je podana grafična predstavitev. interpretacija celic. Celicam O do 5 smo priredili vektorje s slike 9. celica 6 pa nima nobene grafične predstavitve in smo jo označili z -1. V srednjem delu tabele. imenovanem nadaljnje delitve. pa so podani nizi celic, ki nadomestijo celico v naslednjem koraku. Celico. ki jo vzamemo kot začetno in iz nje potem v nadaljnih korakih razvijamo krivuljo v skladu s pravili v tabeli. imenujemo rojstno celico. Na sliki 10 je predstavljen razvoj celice 6. Generacija označuje. kolikokrat celice nadomestirno z njim ustreznimi nizi celic. Oglejmo si sedaj program (str . 61) za risanje krivulj. ki so predstavljene s tabelo . Program je napisan v turbo pascalu. ne bo pa ga težko prilagoditi za katerikoli prevajalnik na drugem računalniku. ki omogoča risanje. Ko program poženemo. vpišemo število smeri. t .j. vektorjev. ki so potrebni za risanje krivulje. Pri Kochovi snežinki je to število 6. Potem vpisujemo nadaljne delitve celic in za vsako celico niz končamo z -1. Za vsa ki m nizom nadaljnih delitev vnesemo še predstavitev celice. Vpisovanje v tabelo končamo z dvema -1. prvič ob prvi nadaljni delitvi celice. ki je ne potrebujemo več. in drugič ob predstavitvi te celice. Po vnosu osnovnih podatkov krivulje v zanki spreminjamo naslednje parametre : dolžino celice. rojstno celico. generacijo in koordinati začetka ') ;readl n(s tS :r.er i); pro gram. Cener irall j I_Fr akta lov ; 'III'. Cr t ,Gr.ph ; var nadal j naC.l i t vl :array[O .. 60,O . . 60]of integlr ; priditavi t ev : arrllY[O. . 60] of i nt.gar ; . tSm..ri. doll:! na C.licl, gln.racija , r o j It naC .lic. , z:ac ItekI, tacIt ekI . i. j : i nte ger ; grDr i v er , gr!'olode: in t i ger; ch :char ; proceduri nari l i(cl lic. : int eg . r) j v ar dX,d y : integer; beg t n it preda t llvit av[c Il ica ]> =O t han beg i lI. dx: =round (dol z in aC ,1i c ,," c oI ( pr ed st avi t eve c e l i caj mod stSmeri* :2'''Pi/ . t Sm..r i» ; dy : 2-r oun d (d o l .z: inaCe li cI*11 n (p r e ds t a vit ev [cal ica] mod .tSmer i* :2*Pi / stSmlri» ; it ( Fr ed . t a vi tav [ cel i ca] >=0) a nd (pr adst avi t e v [c. lic.] c s t Smer-i) t hall L d ne Re L ( dx , ely ) el.. Nov . a . l ( dx , dy ) ; an d ; end ; { nar is i } pr ocedur Ikr i "Yulj a( generac i ja . c . lica : i n teg er) ; v a r i : in t agar; begin i t gen erac i j ..=0 thla aari , i ( e l l i ca) Il,. belia i : =O; whi l . nadal jneOelitvl[ ellica .i]>=O do begin krivulj a(ganerllcij Il -l, nadal j DeDelitve Icet ace , f l ) ; i : =i+l ; and ; { \W hi l e en d ; { e l sl } end ; { kr Lvu Lj e, } bogi. { gloV1l i } Cl rS er ; 'Nr i t Q( " e t e vt Lc llI~e r i i : "O ; repeat j : ~ O ; r ep e at; 'Hi !:: -s(j 1- 1 :3 ,' .. na d a Lj ne d eLf ce-r c el i c a ' , i : 3 . · '); r9 om_ o) b) c) d) e) Slika 4