American Journal of Physics

Một khảo sát dữ liệu trước/sau bài kiểm tra sử dụng bài kiểm tra Chẩn đoán Cơ học Halloun–Hestenes hoặc Đánh giá Khái niệm Lực gần đây hơn được báo cáo cho 62 khóa học vật lý cơ bản với tổng số sinh viên đăng ký N=6542. Một phân tích nhất quán trên các nhóm sinh viên đa dạng tại các trường trung học, cao đẳng và đại học đạt được nếu một đo lường thô về hiệu quả trung bình của một khóa học trong việc thúc đẩy hiểu biết khái niệm được coi là lợi ích chuẩn hóa trung bình 〈g〉. Lợi ích nay được xác định là tỷ lệ giữa lợi ích trung bình thực tế (%〈post〉−%〈pre〉) với lợi ích trung bình tối đa có thể (100−%〈pre〉). Mười bốn khóa học “truyền thống” (T) (N=2084) mà ít hoặc không sử dụng các phương pháp tương tác-engagement (IE) đạt được lợi ích trung bình 〈g〉T-ave=0.23±0.04 (độ lệch chuẩn). Ngược lại, 48 khóa học (N=4458) mà sử dụng đáng kể các phương pháp IE đạt được lợi ích trung bình 〈g〉IE-ave=0.48±0.14 (độ lệch chuẩn), gần hai độ lệch chuẩn của 〈g〉IE-ave vượt trên lợi ích của các khóa học truyền thống. Kết quả cho 30 (N=3259) trong số 62 khóa học trên về bài kiểm tra Cơ học Cơ sở vấn đề của Hestenes–Wells ngụ ý rằng các chiến lược IE nâng cao khả năng giải quyết vấn đề. Kết quả từ các bài kiểm tra khái niệm và giải quyết vấn đề mạnh mẽ gợi ý rằng việc sử dụng phương pháp IE trong lớp học có thể tăng cường hiệu quả của các khóa học cơ học vượt xa so với những gì có được trong thực hành truyền thống.

E d i t o r’s note: This is a reprint (slightly edited) of a paper of the same title that appeared in the book Physics and Our World: A Symposium in Honor of Victor F. Weisskopf, published by the American Institute of Physics (1976). The personal tone of the original talk has been preserved in the paper, which was itself a slightly edited transcript of a tape. The figures reproduce transparencies used in the talk. The demonstration involved a tall rectangular transparent vessel of corn syrup, projected by an overhead projector turned on its side. Some essential hand waving could not be reproduced.

The efficiency of a Carnot engine is treated for the case where the power output is limited by the rates of heat transfer to and from the working substance. It is shown that the efficiency, η, at maximum power output is given by the expression η = 1 − (T2/T1)1/2 where T1 and T2 are the respective temperatures of the heat source and heat sink. It is also shown that the efficiency of existing engines is well described by the above result.

A method is described for determining the position of an atom in a molecule from spectroscopic measurements on two isotopic species of the molecule. The method is applied to various types of molecules; explicit expressions are derived for linear, symmetric top, planar, and nonplanar asymmetric top molecules. The number of isotopic species on which measurements must be made to complete the structural determination, i.e., determine the position of every atom in the molecule, is discussed for various types of molecules. An application of the method to the determination of mass difference ratios is also considered.

It is observed that the free-energy, susceptibility, and correlation functions for a linear chain of N spins with nearest-neighbor isotropic Heisenberg coupling can be calculated explicitly in the (classical) limit of infinite spin. The results are compared briefly with those for Ising and Heisenberg chains of spin 12.

A method is proposed for obtaining traveling-wave solutions of nonlinear wave equations that are essentially of a localized nature. It is based on the fact that most solutions are functions of a hyperbolic tangent. This technique is straightforward to use and only minimal algebra is needed to find these solutions. The method is applied to selected cases.

The standard theory of measurements in quantum mechanics is reviewed with special emphasis on the conceptual and epistemological implications. It is concluded that the standard theory remains the only one which is compatible with present quantum mechanics. Hence, if one wants to avoid the conclusion that quantum mechanics only gives probability connections between subsequent observations, the quantum-mechanical equations would have to be modified. Particular attention is paid to the case that the measuring apparatus is macroscopic and its state vector not accurately known before the measurement.