为什么帕斯卡赌徒实验不能用伯努利公式呢? 虹吸管各处压强解释
帕斯卡解决的赌博问题
分赌注问题
??分赌注问题又称为分点问题或点问题。在概率论中他是个极其著名的问题。
??1654年法国有个叫De Mere的赌徒向法国的天才数学家帕斯卡提出了如下分赌注的问题:甲、乙两个赌徒下了赌注后,就按某种方式赌了起来,规定:甲、乙谁胜一局谁就得一分,且谁先得到某个确定的分数谁就赢得所有赌注。但是在谁也没有得到确定的分数之前,赌博因故中止了。如果甲需再得n分才赢得所有赌注,乙需再得m分才赢得所有赌注,那么如何分这些赌注呢?
??帕斯卡为解决这一问题,就与当时享有很高声誉的法国数学家费尔马建立了联系。有意思的是,当时,荷兰年轻的物理学家(约25岁)惠更斯知道了这事后也赶到巴黎参加他们的讨论。这样一来,使得当时世界上很多有名的数学家对概率论产生了浓厚的兴趣,从而使得概率论这门学科得到了迅速的发展。
??如何解决这个问题呢?帕斯卡提出了一个重要的思想:赌徒分得赌注的比例应该等于从这以后继续赌下去他们能获胜的概率。
??后来,帕斯卡、费尔马、和惠更斯三个人分别给出三种不同的解法。
??过程中,帕斯卡和费马一边亲自做赌博实验,一边仔细分析计算赌博中出现的各种问题,终于完整地解决了"分赌注问题",并把该题的解法做了进一步验证,从而建立了概率论的一个基本概念--数学期望,这是描述随机变量取值的平均水平的一个量。而惠更斯经过多年的潜心研究,解决了掷骰子中的一些数学问题。1657 年,他将自己的研究成果写成了专著《论掷骰子游戏中的计算》。这本书被认为是关于概率论的最早的论著。因此可以说概率论的真正创立者是帕斯卡、费马和惠更斯。这一时期被称为组合概率时期,可以计算各种古典概率。
具体到这个问题上:
最多还有4局比赛结束战斗。
这4局比赛,(C(X,Y)表示X取Y的组合)
乙全胜的概率是(1/2)^4=1/16;
甲胜一局的概率是(1/2)^3*(1/2)*C(4,1)=4/16;
甲胜两局的概率是(1/2)^2*(1/2)^2*C(4,2)=6/16;
甲胜三局的概率是(1/2)*(1/2)^3*C(4,3)=4/16;
甲胜四局的概率是(1/2)^4*(1/2)^2*C(4,4)=1/16;
所以甲胜的概率是11/16,乙胜的概率是5/16。
甲分44,乙分20。
参考资料:www.tianyablog/blogger/Post_Date.asp?BlogID=199616&idWriter=0&Key=0&day=10&month=8&year=2005
早在17世纪,有一个赌徒向法国著名数学家帕斯卡挑战,给他出了一道题
规则:先胜三局者为赢
已知:现在甲赢两局,乙赢一局,不妨设甲赢了前两局;
那么如果甲要赢,1、第四局赢了 就拿下三局了,第四局甲赢的概率1/2;
2、如果第四局输了,那就第五局就一定要赢,不然甲就输了,其概率为1/2*1/2(在第四局输(1/2)的条件下第五局赢(1/2),所以连乘);
3、甲赢的概率:1/2+1/2*1/2=3/4
甲:赢 赢 输 赢 or 赢 赢 输 输 赢
乙:输 输 赢 输 or 输 输 赢 赢 输
能否用伯努利原理解释虹吸现象?
可以用伯努利原理解释虹吸现象。
虹吸(siphon)是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构(称为虹吸管)之后,开口于更低的位置。这种结构下,管子两端的液体压强差能够推动液体越过最高点,向另一端排放,主要是由万有引力让虹吸管作用。
伯努利原理即伯努利方程。是理想流体定常流动的动力学方程,意为流体在忽略粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。这个理论开始时被称为伯努利原理。后将重力场中欧拉方程在定常流动时沿流线的积分称为伯努利积分,将重力场中无粘性流体定常绝热流动的能量方程称为伯努利定理。这些统称为伯努利方程,是流体动力学基本方程之一。
伯努利方程的定义及摘要: 流体在忽略粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。即:
伯努利方程的实质是能量守恒定律在理想流体定常流动中的表现。
很长一个时期中,对于虹吸现象是用大气压力差来解释的。直到2010年5月澳洲昆士兰科技大学休斯博士(Dr Stephen Hughes)指出虹吸现象:“是由重力让虹吸管内的液体由上端往下端流动,借由较长且朝下的那一端,将较短上端那一边的水往上引出再流到下端。”这一论点实际上就是用伯努利方程来解释虹吸现象,并得到学术界的认同。
在忽略水流阻力和管路分布状态,即理想情况下。设水源水面到虹吸管出口的高差为H,列水源水面到虹吸管出口的伯努利方程得:
H1=V^2/(2g) , 得虹吸流速:V=(2gH1)^(1/2)
虹吸流量:Q=(3.14D^2/4)(2gH1)^(1/2) D为虹吸管内径。
设最高点压强为P,虹吸管最高点到出口的高差为H2,列最高点到出口的伯努利方程得:
H2+P/(pg)+V^2/(2g)=V^2/(2g)
得:P = -pgH2 (相对压强,即不包括大气压,相对压强为负值,即绝对压强小于大气压,就是处于一定的真空状态,理论上最大真空值不能超过10米水柱,即H2<10米水柱)
也可列容器液面到最高点的伯努利方程:
0=H3+P/(pg)+V^2/(2g)
P=-pg[H3+V^2/(2g)]=-pg[H3+H1] = -pgH2 (答案与上面相同)
伯努利方程实验问题
毕托管测量的是IAS也就是所谓的indicated airspeed, 需要经过调整才能得到TAS,也就是true air speed。你测量的流体是水,所以不用考虑密度因素,不过毕托管都带有仪器和位置误差,需要经过效准。