روی NIST حساب کنید تا شادی تعطیلات را به خوبی اندازه گیری کنید

آیا فصلی است که باید… اندازه گیری کنید؟

در طول فصل تعطیلات، ما علاقه‌مندان به اندازه‌گیری نمی‌توانیم برخی از سوالات بسیار مهم مربوط به تعطیلات را نپرسیم – و به دنبال پاسخ آنها باشیم.

اگر بابانوئل تقریباً پنج دقیقه برای تحویل دادن هدایا به هر خانه صرف کند، چقدر طول می کشد تا از هر خانه ای در ایالات متحده با یک کودک زیر 18 سال بازدید کند؟

طبق آمار اداره سرشماری، تقریباً 33.3 میلیون خانوار در ایالات متحده با کودکان زیر 18 سال در سال 2024 وجود داشت. (ما متوجه شدیم که در اینجا بیش از حد شمارش می کنیم زیرا همه خانواده ها کریسمس را جشن نمی گیرند، اما از آنجایی که ما اطلاعات دقیقی نداریم، از آنچه داریم استفاده خواهیم کرد.)

با فرض پنجره تحویل پنج دقیقه ای که در بالا ذکر شد – و متوجه می شویم که واقعاً سریع است، زیرا او باید فرود بیاید، وارد خانه شود، هدیه(ها) را بیرون بیاورد، آنها را زیر درخت بگذارد، کلوچه بخورد، شیر بنوشد، از خانه خارج شود، به سورتمه برگردد و برود. اما ما به پیر سنت نیک این شک را می دهیم که او مرد سریعی است.

بنابراین در پنج دقیقه در هر خانه، ما به این موارد نگاه می کنیم:

• تقریباً 166,500,000 — یا 166.5 میلیون — دقیقه
• یا 9,990,000,000 — 9.99 میلیارد — ثانیه (ما می خواستیم ثانیه ها را بفهمیم زیرا این واحد پایه در سیستم متریک است.)
• که معادل 2775000 – 2.775 میلیون ساعت است
• یا 115625 روز
• یا 16518 هفته
• یا 3801 ماه
• یا تقریباً 317 سال!

و این حتی زمان سفر او بین خانه های مختلف را نیز شامل نمی شود! با توجه به اینکه بابانوئل موفق می شود نه تنها به ایالات متحده، بلکه به کل جهان در 24 ساعت تحویل دهد… خوب، ما فقط می توانیم فرض کنیم که بابانوئل به وضوح کوانتومی است و می تواند این کار را انجام دهد.شبح وارچیزهایی که ما انسان های معمولی فقط می توانیم آنها را تصور کنیم.

اگر هر کودک زیر 18 سال آمریکایی یک کتاب برای کریسمس داشته باشد، سورتمه بابانوئل چقدر وزن دارد؟

در سال 2024 حدود 73.1 میلیون کودک زیر 18 سال در ایالات متحده وجود داشت.

وقت آن است که دوباره کمی محاسبه کنیم.

بدیهی است که کتاب ها وزن های متفاوتی دارند. بر اساس تحقیقات ما، آنها می توانند به وزن 113 گرم (شما در بازار انبوه شومیز) یا به وزن 1.36 کیلوگرم (در مورد شما کتاب های جلد گالینگور صحبت می کنیم) باشند. کتاب‌های مصور کودکان در وسط قرار می‌گیرند، اما نزدیک‌تر به بازار انبوه جلد کاغذی این طیف هستند. بنابراین برای سهولت محاسبات، ما فقط آن را به وسط تقسیم می کنیم، که به ما حدود 737 گرم یا 0.737 کیلوگرم می دهد.

و با انجام محاسبات، حدود 53،800،000 کیلوگرم یا 119 میلیون پوند به ما می رسد. این مقدار زیادی است. (در واقع، یک تخمین این است که وزن آن تقریباً نصف یک ناو هواپیمابر است!)

یادداشت جانبی و یک درس علم اندازه گیری سریع: کیلوگرم یک واحد جرم است، در حالی که پوند یک واحد نیرو است. پوند بیانگر میزان کشش جاذبه روی یک جرم است، مانند کتاب ها (یا بدن انسان در مقیاس). هر چه جرم چیزی بیشتر باشد، وزن آن بیشتر است. بنابراین، در حالی که آنها دقیقاً یکسان نیستند، مردم به طور کلی تبدیل بین این دو را قابل قبول می دانند. هنگامی که این کار را انجام می دهیم، برای سادگی، معمولاً یک مقدار ثابت برای قدرت گرانش روی سطح زمین در نظر می گیریم. بنابراین، برای دوستان ما که به اندازه کافی در متریک آشنا نیستند، میانگین وزن کتاب ما 737 گرم حدود 1.5 پوند است.

چند گوزن شمالی برای کشیدن سورتمه بابانوئل با آن همه کتاب در آن لازم است؟

واقعیت جالبی که هنگام کار بر روی این پست وبلاگ متوجه شدم: گوزن شمالی موجودات بسیار قوی هستند. جای تعجب نیست که بابانوئل آنها را (مثلاً از هاسکی های آلاسکایی) برای کشیدن سورتمه خود انتخاب کرد. گوزن شمالی می تواند باری تا 300 پوند (136 کیلوگرم) را با میانگین سرعت 8 مایل (یا 13 کیلومتر) در ساعت بکشد.

اما واضح است که همانطور که در بالا محاسبه کردیم، حتی با حداقل محموله، کمی بیشتر از این عدد 300 پوندی هستیم. ما حتی به طور قابل توجهی بالاتر از چیزی هستیم که هر نه گوزن بابانوئل می تواند بکشد!

بنابراین اگر ما در دنیای فیزیک معمولی بودیم، بابانوئل به چند گوزن شمالی نیاز داشت؟ حدود 400000! (اگر مجبور بودیم در شب کریسمس برای این تعداد گوزن شمالی سوخت تهیه کنیم، همه ما باید هویج بیشتری بخریم!)

خدا را شکر که بابانوئل و گوزن شمالی او به وضوح در دنیای فیزیک کوانتومی کار می کنند، هم از نظر قدرت فوق العاده و هم از نظر سرعت فوق العاده.

اگر بابانوئل خود را به یک کلوچه در هر خانه ای که در ایالات متحده بازدید می کند محدود کند، چند کیلوگرم کلوچه خورده است؟

بنابراین بار دیگر با استفاده از داده های همکاران ما در اداره سرشماری ایالات متحده، تقریباً 33.3 میلیون خانواده آمریکایی با کودکان زیر 18 سال در سال 2024 وجود داشت.

مانند کتاب ها، کوکی های کریسمس بدیهی است که وزن های مختلفی دارند. اما وزن کل کوکی کریسمس از 0.015 تا 0.060 کیلوگرم یا 15 تا 60 گرم است.

این بدان معناست که بابانوئل حداقل 33.3 میلیون کلوچه، معادل 200000 تا 500000 کیلوگرم یا چیزی بین 440000 تا 1.1 میلیون پوند خواهد خورد!

و این حتی به دلیل گرم های اضافی که هنگام فرو بردن آنها در شیر اتفاق می افتد نیست. یا دفعاتی که دزدکی کوکی دومی می‌خورد چون اولی خیلی خوب بود!

ما در مورد تلاش برای تبدیل آن به افزایش وزن فکر کردیم، اما الف) ما در شرم کردن بدن نیستیم، و ب) این یک محاسبه مستقیم نیست، زیرا چگونگی تبدیل غذا به وزن به عوامل متعددی از جمله وزن فعلی، متابولیسم، مواد موجود در کلوچه‌ها و توده عضلانی بستگی دارد… به ذکر تعادل تمام تمریناتی که بابانوئل در آن شب هنگام ورود و خروج از سورتمه انجام می‌دهد.

چقدر روغن نیاز دارید تا یک منورا 24 ساعته در تمام حنوکا روشن بماند؟

چه مقدار روغن لازم است تا منورا در تمام روز و شب به مدت هشت روز روشن و بسوزد، مگر اینکه هیچ معجزه ای وجود نداشته باشد؟ (مردم ریاضی را بیاورید!)

طبق تحقیقات من، یک فنجان منورا معمولی 1-2 اونس روغن (حدود 30-60 میلی لیتر) مصرف می کند و اجازه می دهد یک شمع به مدت 90 دقیقه بسوزد.

بنابراین با 90 دقیقه ادامه می‌دهیم…

• برای روشن نگه داشتن شمع برای یک روز باید یک فنجان را 16 بار پر کنید. بنابراین 16-32 اونس (حدود 480-960 میلی لیتر) در روز 1 است.
• اما در روز دوم، باید دو شمع بسوزانید. بنابراین برای روز 2، شما 32-64 اونس (960-1920 میلی لیتر) صحبت می کنید.
• روز 3: 48-96 اونس (1440-2880 میلی لیتر)
• روز 4: 64-128 اونس (1920-3840 میلی لیتر)
• روز 5: 80-160 اونس (2400-4800 میلی لیتر)
• روز 6: 96-192 اونس (2880-5760 میلی لیتر)
• روز 7: 112-224 اونس (3360-6720 میلی لیتر)
• روز 8: 128-256 اونس (3840-7680 میلی لیتر)

که در مجموع حدود 600-1200 اونس یا حدود 18-36 لیتر است. برای کسانی که نمی‌دانند این برای بودجه شما چه معنایی دارد: با فرض اینکه در یک فروشگاه بزرگ عضویت داشته باشید و بتوانید روغن زیتون خود را به صورت عمده بخرید، روغن چیزی حدود 140 تا 230 دلار به اضافه مالیات برای شما هزینه خواهد داشت.

لطفا توجه داشته باشید: این سوال فقط یک آزمایش فکری بود. ما سازمانی هستیم که آتش را مطالعه می کند و به ایمنی بسیار اهمیت می دهد. حتی اگر روغن کافی برای انجام این کار دارید، نباید شمع های خود را به مدت هشت روز 24 ساعته روشن بگذارید. این یک نگرانی ایمنی به دلایل زیادی است. علاوه بر این، سنت می‌گوید که بسته به روز حنوکا، فقط باید 30 تا 90 دقیقه شمع‌ها را روشن نگه دارید.

چراغ های درخت کریسمس مرکز راکفلر چند لومن هستند؟

لومن راهی برای اندازه گیری است روشنایی نور.

درخت کریسمس مرکز راکفلر در شهر نیویورک با بیش از 50000 چراغ LED و یک ستاره سواروسکی تزئین شده است. (حقایق جالب: دومین درخت رسمی راکفلر، در سال 1933، فقط داشت 700 چراغ! و هنگامی که این درخت برای اولین بار در سال 2007 به LED ها رفت، تنها 30000 چراغ داشت. ما راه درازی را آمده ایم، عزیزم!)

پس این همه نور و ستاره چقدر روشن هستند؟

به عنوان NIST، ما سعی کردیم در این مورد بسیار دقیق باشیم. ما با مرکز راکفلر و سازنده چراغ های واقعی مورد استفاده در درخت تماس گرفتیم تا اطلاعات بیشتری در مورد لومن چراغ های خاص مورد استفاده به دست آوریم. متأسفانه سازنده نتوانست آن اطلاعات را به اشتراک بگذارد و مرکز راکفلر پاسخی نداد.

این باعث شد که مجبور شویم برخی فرضیات را بسازیم. (با عرض پوزش، علم!)

ما کاملاً مطمئن هستیم که چراغ‌ها وجهی هستند، و به نظر می‌رسد دو مدل اصلی – C7 و C9 – از LED‌های وجهی درجه تجاری وجود دارد. لامپ‌های C9 بزرگ‌تر و روشن‌تر هستند و اغلب برای “درخت‌های بزرگ در فضای باز” توصیه می‌شوند، بنابراین ما تصمیم گرفتیم که فرض کنیم لامپ C9 درخشندگی نزدیک‌تری به آنچه در درخت راکفلر استفاده می‌شود، بی‌خطر است.

این درخت شش رنگ لامپ دارد – قرمز، نارنجی، زرد، آبی، سبز و سفید سرد – و هر رنگ در واقع درخشندگی خاص خود را دارد. اما ما نتوانستیم اعداد دقیق درخشندگی را برای هر رنگ پیدا کنیم. در عوض، ما فقط توانستیم محدوده 80-120 لومن را برای لامپ های تجاری C9 پیدا کنیم.

بنابراین با استفاده از این محدوده، ما به دنبال 4-6 میلیون لومن برای لامپ هستیم. سپس ستاره سواروسکی وجود دارد که مستند شده است 106000 لومن. بنابراین در مجموع، ما در مجموع به پتانسیل 4.1-6.1 میلیون لومن نگاه می کنیم.

اگر تعجب می کنید که چقدر روشن است، یک چراغ جلوی مدرن LED ماشین بین 1000 تا 4000 لومن است. بنابراین با استفاده از میانه محدوده – 5,106,000 – درخشندگی درخت راکفلر ممکن است با تقریباً 638 اتومبیلی که چراغ‌های جلوی خود را می‌درخشند (با فرض روشن‌ترین چراغ‌های جلو و دو چراغ جلو در هر اتومبیل) یا روشنایی چراغ‌های استادیوم بزرگ قابل مقایسه باشد.

می توانستیم به اینجا ادامه دهیم. ما بسیاری از سؤالات دیگر را آماده محاسبه داشتیم، مانند:

• برای اینکه سورتمه بابانوئل با کتاب های ذکر شده در بالا از روی زمین پر شود به چه میزان نیروی پیشرانه نیاز دارید؟ (و آیا فکر می کنید بابانوئل به نحوی مخفیانه نیروی رانش گوزن شمالی خود را با استفاده از موارد کالیبره شده توسط NIST کالیبره می کند. ماشین مرده میلیون پوندی برای اطمینان از اینکه آنها می توانند از زمین خارج شوند؟ یا این ضروری نیست زیرا همانطور که در بالا ذکر کردیم گوزن شمالی کوانتومی است؟)
• اگر واقعی بود، انیمیشن بدنام yule log چقدر گرما را از بین می برد؟
• چقدر قدرت پردازشی لازم است تا GPS بابانوئل سریعاً بهترین مسیر برای بازدید از هر خانه را محاسبه کند – مشکلی که ممکن است تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی استفاده عملی نکنند بهتر است متوقف شود؟

اما به جای پاسخ به این سؤالات – و آنلاین نگه داشتن شما در زمانی که می توانید فصل را با خانواده و دوستان خود جشن بگیرید – فقط می گوییم: تعطیلات مبارک و سال نو مبارک.