Volume 1 - Capítulo 59

Capítulo 59: Quer uma autorização? Deixe-me testar você

Havia duas aulas de física durante os três dias da competição de modelagem matemática.

Lu Zhou sentiu que faltar à primeira aula não deixaria uma boa impressão, então decidiu entregar a autorização pessoalmente, para não incomodar o líder da turma.

Pelas informações da turma fornecidas pela Secretaria Acadêmica, o professor de física era Li Rongen, um professor experiente com altas qualificações. Lu Zhou encontrou o número de telefone dele e ligou para confirmar se ele estava no escritório antes de ir até lá.

Lu Zhou bateu na porta antes de entrar. Entregou a autorização na mesa e explicou seus motivos.

“Autorização para faltar às aulas?”, disse o Professor Li. Ele tirou os óculos e olhou para a autorização, dizendo: “Seu nome é Lu Zhou, certo?”

“Sim”, respondeu Lu Zhou, acenando com a cabeça.

O Professor Li sorriu e disse: “Certo, então deixe-me fazer duas perguntas. Se você conseguir responder a uma delas, aprovo sua autorização.”

*O quê? Isso?*

Lu Zhou ficou atônito.

“O quê? Assustado?”, perguntou Li Rongen, sorrindo.

“Não”, respondeu Lu Zhou. Ele recompôs a postura, balançou a cabeça e disse: “Professor, por favor, pode perguntar.”

“A primeira pergunta, pegue isso”, disse Li Rongen, entregando a Lu Zhou uma folha de papel A4. Com um sorriso, disse: “Escreva o quanto quiser. Quero ver o desenvolvimento.”

*Você até preparou as perguntas?*

Lu Zhou sentiu que o homem premeditou isso. Caso contrário, por que a pergunta estaria impressa em uma folha A4?

Lu Zhou não disse nada, pegou o papel A4 e começou a ler a questão.

[A meia-vida do urânio 238 em um submarino nuclear é 4,5 × 10⁹ anos. Existe uma probabilidade de 0,7% de decaimento do urânio 234, que liberará um fóton de alta energia, 93% do qual é absorvido pelas placas de aço do submarino. Em 1981, um submarino nuclear da União Soviética transmitiu um fóton de alta energia, que foi medido pelo detector a 1,5 m da fonte nuclear (considere a fonte como um ponto). A área de incidência positiva do instrumento é de 22 cm², a eficiência é de 0,25% (um sinal de pulso para cada 400 fótons incidentes), 125 sinais são medidos por hora.

1. Encontre a vida média do núcleo de urânio 238. (ln2 = 0,693)

2. Encontre a massa de urânio 238 no submarino (em kg, com 2 algarismos significativos)]

Lu Zhou terminou de ler a questão e suspirou internamente.

*Não admira que ele seja considerado um dos quatro professores "demônios da física". Que pergunta!*

*Aliás, a primeira aula de física é na próxima segunda. Por que ele está me fazendo essa pergunta de física nuclear?*

“Você quer sentar?”

“Tudo bem, fico em pé.”

Lu Zhou pegou a caneta e o rascunho do Professor Li. Ficou ao lado da mesa do escritório. Com a testa franzida, começou a pensar.

Física não era seu forte.

No entanto, após um verão inteiro se dedicando aos estudos, ele estava imbatível!

Cinco minutos se passaram e Lu Zhou relaxou antes de começar a escrever.

[Lei do decaimento: N = N₀e^(-λt)

A relação entre a constante de decaimento e a constante de meia-vida é: N₀/2 = N₀e^(-λT₁/₂), de onde T₁/₂ = ln2/λ]

Lu Zhou escreveu as duas equações e seus olhos brilharam.

Ele havia transformado com sucesso um problema de física em um problema de álgebra avançado.

O próximo passo era resolvê-lo!

*Primeira parte!*

A caneta se moveu rapidamente no papel A4.

[(1) Tempo de vida médio de radionuclídeo t = ∫λNtdt/N₀ = … = 1,1443T₁/₂

Substituindo os dados, temos T = 6,49 × 10⁹ anos.]

O Professor Li olhou para a folha A4 com as sobrancelhas levantadas e um olhar de interesse nos olhos.

Lu Zhou não percebeu a mudança de expressão do Professor Li. Ele estava muito concentrado na questão enquanto começava a responder à próxima parte.

[De acordo com as informações fornecidas, o número de fótons de alta energia gerados pelo decaimento para U234 no tempo dt é dN⋅n₀ = n₀λNdt]

Seja a eficiência dos fótons que atravessam a placa de aço como n₁, e o número de fótons que atravessam a placa de aço no tempo dt é calculado como dN₁ = n₀λNdt⋅n₁

O número de fótons que entram no detector…

O número de sinais gerados…

É possível calcular o número de urânio 238 no submarino, o que fornece a massa.]

Lu Zhou substituiu todos os dados e calculou o número de urânio 238 como N = 7,456 × 10²⁵.

No entanto, quando estava se preparando para substituir N para calcular a massa e dar o golpe final no inimigo, o Professor Li de repente falou.

“Certo, considero que você passou.”

Lu Zhou: ???

Ele não estava nada feliz.

*O que você quer dizer com "considero que você passou"?*

*Eu já cheguei até aqui. Você não pode me deixar terminar antes de falar!*

“Professor, eu ainda não terminei…”

“Um aluno do ensino fundamental conseguiria terminar essa etapa”, disse Li Rongen. Com um sorriso, disse: “Você pode terminar se quiser.”

O ímpeto de resolver a questão foi destruído e Lu Zhou ficou sem palavras.

Sua TOC o forçou a terminar a questão.

*Resposta M = 29,634 kg, dois algarismos significativos, ou seja, 30 kg.*

Os passos estavam corretos e a resposta definitivamente estava correta.

Lu Zhou escreveu um ponto final ao concluir a questão.

“Você quer ouvir a segunda pergunta?”, perguntou Li Rongen, sorrindo.

Embora Lu Zhou quisesse dizer “Não”, ele lembrou que o professor ainda não havia assinado a autorização, então respondeu: “Diga.”

Li Rongen riu e disse: “Não fique nervoso, a segunda pergunta é muito fácil. Apenas me diga a segunda lei da termodinâmica.”

Quando Lu Zhou ouviu essa pergunta, suspirou aliviado.

Ele pensou que o professor lhe daria uma pergunta impossível para derrotá-lo e destruir seu ego. Ele não esperava ser libertado pelo Professor Li.

Normalmente, havia duas expressões diferentes da segunda lei da termodinâmica. Uma era a famosa equação de Kelvin, a outra era a expressão mencionada por Rudolf Clausius na tese de 1850.

Quanto à expressão de Hatsopoulos-Keenan, era uma expressão relativamente nova que surgiu recentemente.

Lu Zhou leu o livro didático cuidadosamente e, portanto, não a perdeu.

“Para um sistema com energia, composição de material e parâmetros dados, existe um estado de equilíbrio estável. Outros estados podem sempre ser alcançados por meio de um processo reversível”, disse Lu Zhou, recitando essa expressão sem esforço.

“Não está ruim”, disse Li Rongen, acenando com aprovação.

Os livros didáticos usados pelos alunos de física não mencionavam a expressão mais avançada no texto, embora pudessem tê-la mencionado no apêndice. Os alunos que não se interessavam por física nunca conheceriam essa expressão.

Lu Zhou até recitou esse fato obscuro, o que prova que ele havia compreendido completamente o livro didático de [Física da Universidade].

Após essa investigação, Li Rongen pôde confirmar que não havia nada que um curso de física para graduandos pudesse ensinar a Lu Zhou.

*Acho que o velho Tang não estava exagerando, esse garoto é talentoso!*

Ele teria assinado a autorização de qualquer maneira, pois estava apenas brincando.

Desde ontem, ele havia assinado dúzias de autorizações para o modelo matemático. Mais uma não seria problema.

Mesmo que Lu Zhou não respondesse, ele apenas o teria provocado um pouco, mas ainda assim teria assinado.

Li Rongen assinou seu nome antes de tirar uma lista de nomes de sua gaveta. Ele fez duas marcas nela antes de falar com um tom de voz de ancião.

“Lu Zhou.”

“O quê?”

“Você tem planos para um mestrado?”

Lu Zhou pensou e disse com um tom incerto: “Claro.”

*Quem sabe o que pode acontecer no futuro?*

No entanto, a intuição do Professor Li era mais fraca que a do Professor Tang. Ele não ouviu a incerteza no tom de Lu Zhou. Em vez disso, simplesmente acenou com a cabeça em aprovação e continuou.

“O departamento de física da nossa Universidade de Jin Ling é um dos melhores do país. Modéstia à parte, estamos empatados em primeiro lugar. Mas em física de supercondutores, sistemas eletrônicos, física condensada e design de materiais, eles não são tão bons quanto nós. Nós somos os melhores. Se você estiver interessado em física, venha ao nosso laboratório de nanotubos de carbono quando se formar. Estamos sempre procurando matemáticos talentosos.”

*Isso é…*

*Ele está insinuando que eu deveria me candidatar para ser seu aluno de pós-graduação?*

Lu Zhou riu. Ele era apenas um aluno do segundo ano e ainda estava longe de fazer um mestrado.

Independentemente disso, o professor estava sendo gentil.

Lu Zhou disse sinceramente: “Obrigado, professor.”

Li Rongen sorriu e acenou com a cabeça: “Certo, pegue a autorização e vá. Você deve participar de mais competições como essa, se puder. Se quiser fazer um mestrado, fique de olho em uma vaga de mestrado garantida. Ou você pode esperar até o terceiro ano e me perguntar ou perguntar ao Professor Tang, o que quiser.”

Lu Zhou sorriu e expressou sua gratidão. Sem dizer mais nada, pegou sua autorização duramente conquistada e saiu.