AMCM2001问题-A:选择自行车车轮 有不同类型的车轮可以让自行车手们用在自己的自行车上。两种基本的车轮类型 是分别用金属辐条和实体圆盘组装而成(见图1)。辐条车轮较轻,但实体车轮 更符合空气动力学原理。对于一场公路竞赛,实体车轮从来不会用作自行车的前 轮但可以用作后轮。 职业自行车手们审视竞赛路线,并且请一位识文断字的人推断应该使用哪种车 轮。选择决定是根据沿途山丘的数量和陡度,天气,风速,竞赛本身以及其他考 虑作出的。你所喜爱的参赛队的教练希望准备妥当一个较好的系统,并且对于给 定的竞赛路线已经向你的参赛队索取有助于确定宜用哪种车轮的信息。 这位教练需要明确的信息来帮助作出决定,而且已经要求你的参赛队完成下面列 出的各项任务。对于每项任务都假定,同样的辐条车轮将总是装在前面,而装在 后面的车轮是可以选择的。 任务1.提供一个给出风速的表格,在这种速度下实体后轮所需要的体能少于 辐条后轮。这个表格应当包括相应于从百分之零到百分之十增量为百分之一的不 同公路陡度的风速。(公路陡度定义为一座山丘的总升高除以公路长度。如果把 山丘看作一个三角形,它的陡度是指山脚处倾角的正弦。)一位骑手以初始速度 45kph从山脚出发,他的减速度与公路陡度成正比。对于百分之五的陡度,骑上 100米车速要下降8kph左右。 任务2.提供一个例证,说明这个表格怎样用于一条时间试验路线。 任务3.请判明这个表格是不是一件决定车轮配置的适当工具,并且关于如何 作出这个决定提出其他建议。 AMCM2001问题-B逃避飓风怒吼(一场恶风…) 1999年,在 Floyd飓风预报登陆之前,撤离南卡罗来纳州沿海地区的行动导致 场永垂青史的交通拥塞。车水马龙停滞在州际公路I-26上,那是内陆上从 Charleston通往该州中心 Columbia相对安全处所的主要干线。正常时轻松的两 个小时驱车路要用上18个小时才能开到头。许多车竟然沿途把汽油消耗净尽。 幸运的是, Floyd飓风掉头长驱北上,这次放过了南卡罗来纳州,但是,公众的 喧嚷正在迫使该州官员们寻找各种办法,以求避免这场交通恶梦再度出现。 倾力解决这个问题的主要提议是Ⅰ-26公路上的车辆转向疏散,因此,包括通往 海岸的多条次级公路在内,从两个侧面疏导车流在内陆从 Charleston开往 Columbia。 把提议付诸实施的计划已经由 South Carolina Emergency Preparedness Division准备好(而且贴在互联网上)。从 Myrtle Beach和 Hilton head通往 内地的主干道上车辆转向疏散的方案也在规划中。 这里有一张南卡罗来纳州的简化地图。 Charleston有近500,000人, Myrtle Beach有200,000人左右,而另一个250,000人分散在沿岸其余地区。(如果查 找,更精确的数据随处可用 州与州之间有两条车辆往来的次级公路,自然大都市地区除外,那里有三条
AMCM2001 问题- A: 选择自行车车轮 有不同类型的车轮可以让自行车手们用在自己的自行车上。两种基本的车轮类型 是分别用金属辐条和实体圆盘组装而成（见图 1）。辐条车轮较轻，但实体车轮 更符合空气动力学原理。对于一场公路竞赛，实体车轮从来不会用作自行车的前 轮但可以用作后轮。 职业自行车手们审视竞赛路线，并且请一位识文断字的人推断应该使用哪种车 轮。选择决定是根据沿途山丘的数量和陡度，天气，风速，竞赛本身以及其他考 虑作出的。你所喜爱的参赛队的教练希望准备妥当一个较好的系统，并且对于给 定的竞赛路线已经向你的参赛队索取有助于确定宜用哪种车轮的信息。 这位教练需要明确的信息来帮助作出决定，而且已经要求你的参赛队完成下面列 出的各项任务。对于每项任务都假定，同样的辐条车轮将总是装在前面，而装在 后面的车轮是可以选择的。 任务 1. 提供一个给出风速的表格，在这种速度下实体后轮所需要的体能少于 辐条后轮。这个表格应当包括相应于从百分之零到百分之十增量为百分之一的不 同公路陡度的风速。（公路陡度定义为一座山丘的总升高除以公路长度。如果把 山丘看作一个三角形，它的陡度是指山脚处倾角的正弦。）一位骑手以初始速度 45kph 从山脚出发，他的减速度与公路陡度成正比。对于百分之五的陡度，骑上 100 米车速要下降 8kph 左右。 任务 2. 提供一个例证，说明这个表格怎样用于一条时间试验路线。 任务 3. 请判明这个表格是不是一件决定车轮配置的适当工具，并且关于如何 作出这个决定提出其他建议。 AMCM2001 问题-B 逃避飓风怒吼（一场恶风…） 1999 年，在 Floyd 飓风预报登陆之前，撤离南卡罗来纳州沿海地区的行动导致 一场永垂青史的交通拥塞。车水马龙停滞在州际公路 I-26 上，那是内陆上从 Charleston 通往该州中心 Columbia 相对安全处所的主要干线。正常时轻松的两 个小时驱车路要用上 18 个小时才能开到头。许多车竟然沿途把汽油消耗净尽。 幸运的是，Floyd 飓风掉头长驱北上，这次放过了南卡罗来纳州，但是，公众的 喧嚷正在迫使该州官员们寻找各种办法，以求避免这场交通恶梦再度出现。 倾力解决这个问题的主要提议是 I-26 公路上的车辆转向疏散，因此，包括通往 海岸的多条次级公路在内，从两个侧面疏导车流在内陆从 Charleston 开往 Columbia 。 把提议付诸实施的计划已经由 South Carolina Emergency Preparedness Division 准备好（而且贴在互联网上）。从 Myrtle Beach 和 Hilton Head 通往 内地的主干道上车辆转向疏散的方案也在规划中。 这里有一张南卡罗来纳州的简化地图。Charleston 有近 500,000 人，Myrtle Beach 有 200,000 人左右，而另一个 250,000 人分散在沿岸其余地区。（如果查 找，更精确的数据随处可用。 州与州之间有两条车辆往来的次级公路，自然大都市地区除外，那里有三条
Columbia,又一个500,000人左右的大都市地区,没有充足的旅店空间为撤退者 提供食宿(包括沿其他路线来自大北边的一些人),所以,若干车辆继续撤离, 沿着I-26公路开往 Spartanburg市:沿着I-77公路北上 Charlotte市:而且沿 着I-20公路东进 Atlanta市。在1999年,从 Columbia开往西北方向的车辆行 进得非常慢。对这个问题建立一个模型,调査研究哪种策略可以降低在1999年 观察到的拥挤。这里有一些问题需要加以考虑 在什么条件下,把I-26的两条开往海岸的次级公路变成开往 Columbia的两条次 级公路,特别是把整个I-26变成单行道会使撤离交通状况得到重大改善 在1999年,南卡罗来纳州的整个沿海地区奉命同时撤离。如果采取另一种策略 逐个郡按某个时间段错开撤离,同时与飓风对沿岸影响的模式相协调,撤离交通 状况会改善吗? 在I-26公路旁边有若干较小的高速公路从海岸延伸到内陆。在什么条件下,把 车辆流转向这些道路会改善撤离交通? 在 Columbia建立更多临时收容所来减少离开 Columbia的车辆,这会对撤离交通 状况有什么影响? 在1999年,离开海岸的许多家庭一路上携带他们的船只,露营设备和汽车住宅。 许多家庭驾驶他们的所有汽车。在什么条件下,应当对携带的车辆类型或车辆数 目加以限制以求保证适时撤离? 在1999年,人们还会记得,若干 Georgia州 and Florida州的沿岸居民逃避较 早预报的 Floyd飓风南部登陆,沿着I-95公路北上而加重了南卡罗来纳州交通 问题。他们对于撤离交通的冲击会有多大? 要清楚地指明,为了比较各种策略,使用什么方法对实施状况予以评测。 要求:预备一篇简短的报刊文章,不超过两页,向公众解释你的研究成果和结论。 AMCM2001问题-C我们的水系一不确定的前景 斑马贻贝, Dreissena pol morpha,是指甲般大小的淡水软体动物,经由越洋货 轮的压舱水不留意引入北美。自上个世纪80年代中期引入以来,它们已经遍布 五大湖并且扩展到越来越多的美国和加拿大内陆水系。斑马贻贝依附在各种表面 上,诸如码头,船壳,商用鱼网,吸水管和阀门,本地软体动物和其他斑马贻贝。 它们的为人所知的天敌,某些潜水鸭,淡水鹧鸪,鲤鱼,以及鲟鱼,没有足够的 数量对他们产生重大的影响。斑马贻贝已经严重地冲击五大湖生态系统和经济 许多社区正在设法控制或者消灭这些水生害虫。原始资料: Great lakes sea GrantNetworkhttp://www.sgnis.or 研究人员正在试图分辨与斑马贻贝在北美水系蔓延有关的环境变数。可以限制或 阻止斑马贻贝扩展的相关因素是不确定的。你可以查阅若干参考数据,包括供水 系统中一些化学药品和物质的列表,这些或许对斑马贻贝在各个水系的扩展产生 影响。此外,你可以假定,单独的斑马贻贝每年都能生长15毫米,生命期介于 4-6年之间。常见的贻贝每天吞吐1升水 要求A:研讨可能影响斑马贻贝扩展的环境因素
Columbia，又一个 500,000 人左右的大都市地区，没有充足的旅店空间为撤退者 提供食宿（包括沿其他路线来自大北边的一些人），所以，若干车辆继续撤离， 沿着 I-26 公路开往 Spartanburg 市；沿着 I-77 公路北上 Charlotte 市；而且沿 着 I-20 公路东进 Atlanta 市。在 1999 年，从 Columbia 开往西北方向的车辆行 进得非常慢。对这个问题建立一个模型，调查研究哪种策略可以降低在 1999 年 观察到的拥挤。这里有一些问题需要加以考虑： 在什么条件下，把 I-26 的两条开往海岸的次级公路变成开往 Columbia 的两条次 级公路，特别是把整个 I-26 变成单行道会使撤离交通状况得到重大改善？ 在 1999 年，南卡罗来纳州的整个沿海地区奉命同时撤离。如果采取另一种策略， 逐个郡按某个时间段错开撤离，同时与飓风对沿岸影响的模式相协调，撤离交通 状况会改善吗？ 在 I-26 公路旁边有若干较小的高速公路从海岸延伸到内陆。在什么条件下，把 车辆流转向这些道路会改善撤离交通？ 在 Columbia 建立更多临时收容所来减少离开 Columbia 的车辆，这会对撤离交通 状况有什么影响？ 在 1999 年，离开海岸的许多家庭一路上携带他们的船只，露营设备和汽车住宅。 许多家庭驾驶他们的所有汽车。在什么条件下，应当对携带的车辆类型或车辆数 目加以限制以求保证适时撤离？ 在 1999 年，人们还会记得，若干 Georgia 州 and Florida 州的沿岸居民逃避较 早预报的 Floyd 飓风南部登陆，沿着 I-95 公路北上而加重了南卡罗来纳州交通 问题。他们对于撤离交通的冲击会有多大？ 要清楚地指明，为了比较各种策略，使用什么方法对实施状况予以评测。 要求：预备一篇简短的报刊文章，不超过两页，向公众解释你的研究成果和结论。 AMCM2001 问题-C 我们的水系-不确定的前景 斑马贻贝，Dreissena polymorpha，是指甲般大小的淡水软体动物，经由越洋货 轮的压舱水不留意引入北美。自上个世纪 80 年代中期引入以来，它们已经遍布 五大湖并且扩展到越来越多的美国和加拿大内陆水系。斑马贻贝依附在各种表面 上，诸如码头，船壳，商用鱼网，吸水管和阀门，本地软体动物和其他斑马贻贝。 它们的为人所知的天敌，某些潜水鸭，淡水鹧鸪，鲤鱼，以及鲟鱼，没有足够的 数量对他们产生重大的影响。斑马贻贝已经严重地冲击五大湖生态系统和经济。 许多社区正在设法控制或者消灭这些水生害虫。原始资料：Great Lakes Sea Grant Networkhttp://www.sgnis.org/ 研究人员正在试图分辨与斑马贻贝在北美水系蔓延有关的环境变数。可以限制或 阻止斑马贻贝扩展的相关因素是不确定的。你可以查阅若干参考数据，包括供水 系统中一些化学药品和物质的列表，这些或许对斑马贻贝在各个水系的扩展产生 影响。此外，你可以假定，单独的斑马贻贝每年都能生长 15 毫米，生命期介于 4-6 年之间。常见的贻贝每天吞吐 1 升水。 要求 A : 研讨可能影响斑马贻贝扩展的环境因素
要求B:利用化学数据,提供在 http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/lakeacheml 和贻贝增殖数据,提供在: http://www.comapcom/undergraduate/contests/icm/imagesdata/lakeapopul ation. xls 对于斑马贻贝在湖泊A中的数量增长建立模型。要保证熟读有关收集斑马贻贝数 据的说明。 要求C:利用来自另一位科学家的关于湖泊A的附加数据,提供在: http://www.comapcom/undergraduate/contests/icm/imagesdata/lakeachem2 XIs 和附加的贻贝增殖数据,提供在: www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/lakeapopul ation. xls 证实你依据要求B所建模型的合理性。借助于这个附加数据,调整你的前面的模 型。分析你的模型的效能,讨论它的灵敏度 要求D:利用来自美国两个湖泊(湖泊B和湖泊C)的化学数据,提供在 http://www.comapcom/undergraduate/contests/icm/imagesdata/lakeb.Xisl akeB. xls http://www.comapcom/undergraduate/contests/icm/imagesdata/lakec.XisL ake. xls 确定这些湖泊是否易受斑马贻贝扩展的损害。论述你的预言。 要求E:临近湖泊B(见要求D)的社区正在考虑在接近湖泊的路面上采取特 殊冬季除冰 政策。请为当地政府官员就有关除冰化学制剂政策编写一个工作指导。在你的工 作指导中,要对冬季除冰给予斑马贻贝增殖的长期冲击申明你的预见 要求F:美国的一个当地社区提议引进刺鳍鱼。斑马贻贝较少被当地鱼类吃掉, 所以,它 们就在生态上充当了一种终结者。但是,100m以上的刺鳍鱼几乎唯一地以斑 马贻贝为食。具有讽刺意味的是,由于栖息地破坏,刺鳍鱼在俄罗斯黑海和里海 的原始栖息地中面临危险。除了你的技术报告以外,请包括一个特地为当地社区
要求 B : 利用化学数据，提供在： http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/LakeAChem1 .xls 和贻贝增殖数据，提供在： http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/LakeAPopul ation1.xls 对于斑马贻贝在湖泊 A 中的数量增长建立模型。要保证熟读有关收集斑马贻贝数 据的说明。 要求 C : 利用来自另一位科学家的关于湖泊 A 的附加数据，提供在： http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/LakeAChem2 .xls 和附加的贻贝增殖数据，提供在： http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/LakeAPopul ation2.xls 证实你依据要求 B 所建模型的合理性。借助于这个附加数据，调整你的前面的模 型。分析你的模型的效能，讨论它的灵敏度。 要求 D : 利用来自美国两个湖泊（湖泊 B 和湖泊 C）的化学数据，提供在： http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/LakeB.xlsL akeB.xls 和 http://www.comap.com/undergraduate/contests/icm/imagesdata/LakeC.xlsL akeC.xls 确定这些湖泊是否易受斑马贻贝扩展的损害。论述你的预言。 要求 E : 临近湖泊 B（见要求 D）的社区正在考虑在接近湖泊的路面上采取特 殊冬季除冰 政策。请为当地政府官员就有关除冰化学制剂政策编写一个工作指导。在你的工 作指导中，要对冬季除冰给予斑马贻贝增殖的长期冲击申明你的预见。 要求 F:美国的一个当地社区提议引进刺鳍鱼。斑马贻贝较少被当地鱼类吃掉， 所以，它 们就在生态上充当了一种终结者。但是，100 mm 以上的刺鳍鱼几乎唯一地以斑 马贻贝为食。具有讽刺意味的是，由于栖息地破坏，刺鳍鱼在俄罗斯黑海和里海 的原始栖息地中面临危险。除了你的技术报告以外，请包括一个特地为当地社区
领导编写的言简意赅的报告(至多三页),对他们引进刺鳍鱼的提议作出反应。 要建议多种方法在各个水系内和水系之间降低贻贝的增殖。 有关收集斑马贻贝数据的说明 斑马贻贝的发育状态划分成三个阶段:面盘幼体(幼虫),沉积幼体和成年贻贝 面盘幼体(极细微的斑马贻贝幼虫)悬浮在水中漂来荡去一到三个星期,尔后开 始寻找硬的行将依附的表面并且开始它们的成年生活。查看斑马贻贝幼虫是困难 的,因为它们不易单凭裸眼看清楚。沉积幼体贻贝可以在船只和汽艇一类光滑表 面上摸到。年深日久的斑马贻贝侵扰会覆盖一个表面,甚至形成厚厚的垫子,有 时达到很高的密度。沉积贻贝的密度由安放在湖泊中的三块15x15cm沉积板来 测定。顶上的板在整个取样季节(S-季节性的)中都留在水中以便评估季节累 积。中间和底下两块板在经过特定时间段(A-替换性的)以后取走待查,这个时 间段在数据文件中由 Lake Days表示。 沉积板被放在显微镜下,而且,在板的下表面上所有沉积贻贝被计数,尔后在贻 贝/m2单位下完成密度报告。 各类数据存放在无格式x1s文件中: Lakeachemlof.xls, LakeAPopulation1.xls, LakeAChem2of. xls, LakeAPopulation2. xls, LakeB. XLS, LakeC XLS
领导编写的言简意赅的报告（至多三页），对他们引进刺鳍鱼的提议作出反应。 也 要建议多种方法在各个水系内和水系之间降低贻贝的增殖。 有关收集斑马贻贝数据的说明 斑马贻贝的发育状态划分成三个阶段: 面盘幼体（幼虫），沉积幼体和成年贻贝。 面盘幼体（极细微的斑马贻贝幼虫）悬浮在水中漂来荡去一到三个星期，尔后开 始寻找硬的行将依附的表面并且开始它们的成年生活。查看斑马贻贝幼虫是困难 的，因为它们不易单凭裸眼看清楚。沉积幼体贻贝可以在船只和汽艇一类光滑表 面上摸到。年深日久的斑马贻贝侵扰会覆盖一个表面，甚至形成厚厚的垫子，有 时达到很高的密度。沉积贻贝的密度由安放在湖泊中的三块 15x15 cm 沉积板来 测定。顶上的板在整个取样季节（S –季节性的）中都留在水中以便评估季节累 积。中间和底下两块板在经过特定时间段（A-替换性的）以后取走待查，这个时 间段在数据文件中由 Lake Days 表示。 沉积板被放在显微镜下，而且，在板的下表面上所有沉积贻贝被计数，尔后在贻 贝/m2单位下完成密度报告。 各类数据存放在无格式 xls 文件中: LakeAChem1of.xls, LakeAPopulation1.xls, LakeAChem2of.xls, LakeAPopulation2.xls, LakeB.XLS, LakeC.XLS