2012年10月8日 星期一

全世界有多少鋼琴調音師?

全世界有多少鋼琴調音師?
http://www.readingtimes.com.tw/timeshtml/ad/up0139/p04.html#a2
1.全世界平均一天共吃掉幾片披薩?
解答範例思考重點 結論
步驟設定.練習選擇「步驟」的問題.是要以「需求」(每一人的消費量)的觀點,還是要以「供給」(餐廳、外送、自家料理、……)的觀點思考?只要仔細思考,就能發現以需求觀點來算容易許多,誤差也會比較少
.雖然披薩這種食物已經普及到全球,但也有不少不食用的國家(人),食用的國家也分成食用量大的國家(義大利、美國),和只食用少量的國家(人)
將世界人口按照披薩消費量分成三種類,計算出各部份每日的消費量
公式分解部分1=對應×1日消費量人口(1/7:1片/週) 世界 
部分2=對應×1日消費量人口(1/30:1片/月)    
部分3=對應×1日消費量人口  無
 
進行計算.世界人口約64.6億人,當中北美3.3億,亞洲39.1億,歐洲7.3億,拉丁美洲5.6億,非洲9億,大洋洲0.3億(2005年,UN, World Population Prospects:The 2004 Revision)
.假設部分1(一週吃1片)的人口約5億人,部分2(一個月吃1片)的人口約20億人,部分3(完全不吃)的人為剩下的40億人
依左列公式可算出:
5億×(1/7)+20億×(1/30)
≒ 1.4億(片)
實際驗證.根據World Food Market 2007的網頁資料:30 billion pizzas consumed each year in the world.(→換算過來1天相當約0.8億片)
.「換算過來1天的消費量約3000萬片,1秒內約350片披薩被吃進美國的胃裡」(芝加哥披薩網頁:以美國人口2.8億來計算的話平均9.3天1片;「部分1」的參考值)
 

2.芝加哥有幾位鋼琴調音師?
解答範例思考重點 結論
步驟設定.以年間所需鋼琴調音師的「需要」和「供給」來思考
.「需要」是指鋼琴台數×年間調音頻率
.「供給」是指鋼琴調音師年間工作可能次數.假設在美國持有鋼琴和調音的常識和日本均無差異(本來在日本出題的話應將「芝加哥」換為大阪或名古屋,但考慮到此題背景因此不加變更).將家庭以外的所有台數當作誤差範圍
.需要考慮滿足鋼琴調音的調音師人數需求
公式分解
鋼琴調音師數×每年每人調音數鋼琴台數每台年間調音次數
鋼琴
調音師數
=
芝加哥
的人口
÷
每年齡層
平均人口
鋼琴年齡
層持有率
×
每台每年
調音數
÷
每人每年
調音數
.公式如左
進行計算.假設芝加哥人口為300萬人(從美國第三大都市這點推論)
.假設平均3人/每年齡(假設比日本(2.49人:平成18年)稍多)
.假設鋼琴持有率為10%,調音次數1次/年
.假設調音師一天的調音數為3次/天,一年工作200天
.將左邊帶入公式後,可得出167人≒ 170人的結果
實際驗證.以下部分因數有線索可循,但調音師的正確數字無法掌握(雖然是常用的例題,但沒有「正確解答」)
.芝加哥人口約290萬(2000年:US census Bureau)
.美國全國人口/年齡層數為2.81億/1.05億(2000年:US census Bureau)≒ 2.7人
.雖是著名的問題,但沒有關於調音師的「正確」資料,在費米問題的例題中,大都以75~200人為「解答」

3.「琵琶湖的水共有『幾滴』?」
解答範例思考重點 結論
步驟設定.本題是為了練習「公式化」的單純物理計算問題.整體的公式很簡單,首先用琵琶湖的表面積×深度算出容積,再除以一滴水滴的體積求出答案
.由於需要知道琵琶湖的表面積和水深,對於缺乏琵琶湖相關知識的答題者來說較困難,但這正是本題重點.以求「順序」(位數)的感覺來算
.理論本身很單純,因此選項有限。
公式分解.琵琶湖的水滴數=表面積×平均水深×水滴體積.如左邊公式
進行計算.求出琵琶湖表面積的提示
 1. 琵琶湖為日本最大的湖(比身邊的任一個湖都還要大)
 2. 就連比例尺很小的日本地圖都可以看的見
 3. 正如其名它 的形狀為琵琶狀,因此可以假設其為30km×50km的長方形
.關於水深,從周圍不算陡峭的地形以及湖中有島,再和日本最深(田澤湖:400m)相比,可假設其為50m(這大概是最困難的一點)
.水滴推測為半徑2mm的球型
.表面積:30km×50km×0.5
.平均水深:50m
.水滴:4×π×(2×10-3)3/3(m3)水滴數 ≒ 1×1018(滴)
實際驗證.根據滋賀縣立琵琶湖博物館網頁「琵琶湖的表面積為670.25平方公里,平均水深為41.2公尺」(其實琵琶湖在日本的湖當中,表面積算是相當大的)
.光是「水滴」根據種類不同也有各種大小,其中一例為京都大學大學院理學研究科吉村洋介先生在網頁上提過的「從50ml的滴管中滴出的水滴體積約0.04ml」,在這裡以此為代表值來看的話,與上記半徑2mm的球體有2成左右的誤差。
.以左邊數據來計算的話,水滴數≒7×1017(滴),與上記計算的誤差在1位數以內

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