Princeton University Press
How to Fall Slower Than Gravity
Über dieses Buch
An engaging collection of intriguing problems that shows you how to think like a mathematical physicist
Paul Nahin is a master at explaining odd phenomena through straightforward mathematics. In this collection of twenty-six intriguing problems, he explores how mathematical physicists think. Always entertaining, the problems range from ancient catapult conundrums to the puzzling physics of a very peculiar material called NASTYGLASS—and from dodging trucks to why raindrops fall slower than the rate of gravity. The questions raised may seem impossible to answer at first and may require an unexpected twist in reasoning, but sometimes their solutions are surprisingly simple. Nahin’s goal, however, is always to guide readers—who will need only to have studied advanced high school math and physics—in expanding their mathematical thinking to make sense of the curiosities of the physical world.
The problems are in the first part of the book and the solutions are in the second, so that readers may challenge themselves to solve the questions on their own before looking at the explanations. The problems show how mathematics—including algebra, trigonometry, geometry, and calculus—can be united with physical laws to solve both real and theoretical problems. Historical anecdotes woven throughout the book bring alive the circumstances and people involved in some amazing discoveries and achievements.
More than a puzzle book, this work will immerse you in the delights of scientific history while honing your math skills.
Information zu Autoren / Herausgebern
Rezensionen
"I certainly enjoyed [the book]!"---Alan Stevens, Mathematics Today
"This reviewer found himself being drawn to a variety of unfamiliar settings with much interest and even fascination."
"Engaging. . . . The book contains a wealth of original problems. . . . An enjoyable read."---Antonín Slavík, Zentralblatt MATH
"Reading Nahin is like reading through a select library of ancient Babylonian mathematical clay tablets. Surprises abound. . . . Nahin weaves much colorful history into his narrative."---Andrew Simoson, Mathematical Intelligencer
"This book is without a doubt the most enjoyable, stimulating book of mathematical physics (and occasionally more pure branches of maths) puzzles that I have ever read. It’s essentially a series of cleverly, and occasionally fiendishly put-together mathematics and physics challenge questions, each of which gets you thinking in a new and fascinating way."---Jonathan Shock, Mathemafrica
“A fascinating tour de force of a variety of problems covering pure and applied mathematics, physics, and engineering that will keep your mind busy for days. You'll encounter lots of surprises, a healthy dose of challenging math, and many historical episodes told here for the first time. Highly recommended!”—Eli Maor, author of To Infinity and Beyond
“In this thrilling book, Paul Nahin captures the soul of mathematical physics in tall tales and delightful stories that invite the reader to relive the calculations that guided great inventors and pioneers throughout history.”—Christopher G. Tully, author of Elementary Particle Physics in a Nutshell
Fachgebiete
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Frontmatter
i -
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Contents
ix -
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Preface
xiii - PART I. THE PROBLEMS
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Problem 1. A Military Question: Catapult Warfare
3 -
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Problem 2. A Seemingly Impossible Question: A Shocking Snow Conundrum
4 -
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Problem 3. Two Math Problems: Algebra and Differential Equations Save the Day
6 -
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Problem 4. An Escape Problem: Dodge the Truck
8 -
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Problem 5. The Catapult Again: Where Dead Cows Can’t Go!
9 -
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Problem 6. Another Math Problem: This One Requires Calculus
10 -
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Problem 7. If Theory Fails: Monte Carlo Simulation
11 -
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Problem 8. Monte Carlo and Theory: The Drunkard’s One-Dimensional Random Walk
17 -
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Problem 9. More Monte Carlo: A Two-Dimensional Random Walk in Paris
19 -
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Problem 10. Flying with (and against) the Wind: Math for the Modern Traveler
21 -
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Problem 11. A Combinatorial Problem with Physics Implications: Particles, Energy Levels, and Pauli Exclusion
22 -
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Problem 12. Mathematical Analysis: By Physical Reasoning
29 -
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Problem 13. When an Integral Blows Up: Can a Physical Quantity Really Be Infinite?
36 -
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Problem 14. Is This Easier Than Falling Off a Log? Well, Maybe Not
39 -
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Problem 15. When the Computer Fails: When Every Day Is a Birthday
47 -
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Problem 16. When Intuition Fails: Sometimes What Feels Right, Just Isn’t
55 -
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Problem 17. Computer Simulation of the Physics of NASTYGLASS: Is This Serious? . . . Maybe
60 -
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Problem 18. The Falling-Raindrop, Variable-Mass Problem: Falling Slower Than Gravity
72 -
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Problem 19. Beyond the Quadratic: A Cubic Equation and Discontinuous Behavior in a Physical System
81 -
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Problem 20. Another Cubic Equation: This One Inspired by Jules Verne
93 -
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Problem 21. Beyond the Cubic: Quartic Equations, Crossed Ladders, Undersea Rocket Launches, and Quintic Equations
103 -
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Problem 22. Escaping an Atomic Explosion: Why the Enola Gay Survived
114 -
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Problem 23. “Impossible’’ Math Made Easy: Gauss’s Congruence Arithmetic
122 -
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Problem 24. Wizard Math: Fourier’s Series, Dirac’s Impulse, and Euler’s Zeta Function
126 -
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Problem 25. The Euclidean Algorithm: The Zeta Function and Computer Science
137 -
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Problem 26. One Last Quadratic: Heaviside Locates an Underwater Fish Bite!
147 - PART II. THE SOLUTIONS
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Einleitung
157 -
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Appendix 1. MATLAB, Primes, Irrationals, and Continued Fractions
225 -
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Appendix 2. A Derivation of Brouncker’s Continued Fraction for 4/π
247 -
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Appendix 3. Landen’s Calculus Solution to the Depressed Cubic Equation
251 -
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Appendix 4. Solution to Lord Rayleigh’s Rotating-Ring Problem of 1876
261 -
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Acknowledgments
270 -
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Index
273 -
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Also by Paul J. Nahin
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