|
|
Задачи, составленные по пословицам и поговоркам. Решение любой физической задачи является делом увлекательным и крайне полезным. В процессе решения Вы глубже понимаете суть физических явлений и законов, учитесь выделять главное и отбрасывать второстепенное
14.36. Клапаны-герметизаторы нужны для того, чтобы не выпускать влажный воздух из пещеры. Это экономит воду. При понижении температуры повышается относительная влажность воздуха, что и должны почувствовать фримены.
14.37. Такой влагосборник будет работать только в том случае, если по ночам температура понижается до точки росы, то есть до температуры, при которой водяной пар становится насыщенным. Тогда пар будет в виде росы осаждаться на кусочки хромопласта. Если же самая низкая ночная температура окажется все же выше точки росы, тогда выделение влаги возможно только при дополнительном охлаждении хромопласта.
14.38. Так как джин адиабатно расширяется при подъеме и адиабатно сжимается при спуске в шахту, то соответственно происходит его адиабатическое охлаждение или нагревание.
14.39. См. ответ к задаче 14.19.
14.40. При совершении работы мышцы нагреваются и компенсируется потеря теплоты в окружающую среду.
14.41. Световая энергия Солнца (через фотоэлементы) – электрическая энергия – механическая энергия
Противоречия нет: работа совершается при переносе теплоты с одних участков на другие.
Для охлаждения станции можно использовать участки тени, в которых температура очень низка. Для этого необходимо обеспечить циркуляцию какого-нибудь теплоносителя, который бы охлаждался в тени, а нагревался в помещениях станции.
14.42. ∆U=const; A=Q; (m+М)gh=Pt; t = =30 с.
14.43. Ответ:  ;  ;  . Тогда  0,09 %. Прямо скажем, что такой двигатель больше всего нагревает озеро и меньше всего двигает катер.
14.44. У Деда колобок нагрелся сильнее. При расширении центр тяжести подвешенного на нити Колобка опускался, а когда Колобок лежал на поверхности – центр его тяжести при нагревании и расширении поднимается. Поэтому у Деда Колобок дополнительно нагревался за счет работы силы тяжести, а у бабы часть энергии, получаемой колобком при нагревании, тратилась на совершение работы против силы тяжести.
15. Электростатика
15.1. При поглаживании кота происходит явление электризации. При накоплении достаточного заряда воздух между положительным и отрицательным зарядами ионизируется и возникает электрический ток – искровой разряд.
Отвлекаясь от технических трудностей поглаживания миллиона котов, заметим, что использование электризации с целью преобразования механической энергии в электрическую малоэффективно из-за очень низкого КПД подобных механизмов (самый известный из них – электрофорная машина).
15.2. Необходимо потереть стеклянную часть лампы шелковым халатом, тогда она приобретет положительный заряд, и джинн будет добрым. Ни в коем случае нельзя тереть шерстяным шарфом янтарную часть лампы, иначе она зарядится отрицательно, и джинн будет очень злым!
* ***
15.3. R=q м. Футболисты должны двигаться, как показано на рисунке.
15.4. Будем считать, что Иван Царевич разводит руки на расстояние R=1,5 м. Тогда F=k Н – это все равно что держать в каждой руке по 4 кг. Если Иван Царевич сведет руки вместе, сила станет больше, и развести их он уже не сможет.
15.5а. Ответ см. в задаче 15.5б.
15.5б. Нет. При разряде лейденской банки, несмотря на очень высокое напряжение, протекает незначительный ток, который не способен «раскалить добела» угольные стержни.
15.6. Волосы становились дыбом, могли наблюдаться огни святого Эльма. В реальности подобное может быть только перед сильной грозой, где земля и облака выполняют роль пластин плоского конденсатора.
15.7. Из закона сохранения энергии  ,
отсюда  = 5·10-4Ф.
Как видим, емкость конденсатора может быть вполне реальной, но взятое нами напряжение 5 кВ для конденсатора такой емкости является неправдоподобным.
Заряд, который должен расходоваться при каждом выстреле:  = 2,5 Ф! Можно представить, с какой силой обкладки конденсатора притягиваются друг к другу! Но ведь и винтовка-то – фантастическая!
15. 8. Во время грозы создается электростатическое поле, под действием которого происходит явление электростатической индукции. Одна часть капель заряжается положительно, а другая отрицательно. Разноименно заряженные части капель, находящихся по соседству притягиваются, и капли сливаются. Именно поэтому в сильную грозу капли бывают очень крупными и сливаются в одну струю, тогда мы наблюдает грозовой ливень, а не мелкий дождь.
16. Постоянный электрический ток. Законы Ома
16.1. J = nS<υ> = 0,15 A. Количество отрицательных зарядов, прошедших через поперечное сечение, будет равно количеству положительных, суммарный заряд при этом будет равным нулю и силы тока не будет. Роль электрического поля в предлагаемой аналогии играет ветер. Неточность аналогии заключается в том, что на ветру положительно и отрицательно заряженные комары бут двигаться в одну сторону, тогда как в электрическом поле отрицательно заряженные частицы двигаются против направления силовых линий электрического поля, а положительные – вдоль этих линий.
16.2. Можно. Если между медной и цинковой пластинами поместить кислотную среду, то получится гальванический элемент. В качестве такой кислотной среды может использоваться лимон или яблоко. Для этого в лимон втыкают медный и цинковый провода, между которыми возникает напряжение. Правда телевизор посмотреть с такой «батареей» не получится – уж слишком слабый ток будет она давать.
16.3. «В результате взрыва и поломок в хвосте могло возникнуть короткое замыкание или трение металла о металл, вызывающее искры. При сливе горючего в полете одной искры будет достаточно, чтобы лайнер превратился в пылающий жертвенный костер». (А. Хейли, «Аэропорт»)
16.4.  , l1=2,5 м, l3=10 м.
16.5.
 ;
Q1=2J1,2R3 ;
Q2=4J1,2R3 ;
Q3=4J1,2R3 ;
Q4=8J1,2R3.
Быстрее всех погибнут мошки, затем одновременно погибнут мухи и комары. Дольше всех проживут тараканы.
16.6. Экономически выгоден чайник Нуф-Нуфа. При маленькой мощности большее количество теплоты передается окружающей среде. Чайник Ниф-Нифа может совсем не закипеть, а только нагреется до температуры, при которой вся потребляемая энергия из-за теплопотери будет передаваться окружающей среде.
****
16.7. Разность потенциалов между точками а1 и а4 равна3В; между а1 и в4 равна 3В; между клетками с4 и а7 тоже 3В; а между е8 и с3 разность потенциалов -5В. Эквипотенциальными клетке d2 являются все клетки с индексом 2. Потенциал поля коня может меняться на Δφ=1В или 2В; пешки – на 1В или 2 В; ферзя – от 1 до 8В.
16.8. Если поместить заряженную частицу в электрическое поле, силовые линии которого замкнуты, то она начнет бесконечно долго ускоряться, двигаясь вдоль силовых линий, что приведет к бесконечному росту ее кинетической энергии.
16.9. При коротком замыкании сопротивление цепи резко падает, значительно возрастает сила тока и количество теплоты, выделяющееся в проводах, поэтому у робота может сгореть проводка. Напряжение на участке короткого замыкания падает, а так как мозг соединен параллельно, то напряжение на нем становится недостаточным для нормальной работы.
16.10.  ;  , где t – время в годах;  ; I100=0,97 А;
Чтобы определить свой возраст, жителю этой интересной планеты достаточно взяться руками за клеммы вольтметра, показываемое вольтметром напряжение примерно будет равно возрасту жителя. Неточность измерения возраста связана с внутренним сопротивлением вольтметра.
Сила тока через отроков, когда они все стоят лицом к центру: ; если четверо стоят лицом от центра, то:  .
16.11.  ; ; ºC.
16.12. Разность потенциалов в точках соединения амперметра равна нулю, следовательно, ток через него протекать не будет. На подключенное к вольтметру сопротивление, падает напряжение, составляющее 2/3 от общего напряжения – 1 В. Таким образом, в схеме зашифрован телефон пожарной службы 01.
16.13. Чтобы восстановить окислившуюся поверхность, необходимо предварительно растворить оксид бронзы. Иначе нейтральные молекулы оксида в электролитической диссоциации участвовать не будут. Таким образом, из «бесформенного комка» с помощью электролиза бронзовая ваза не может быть восстановлена.
16.14. Штирлиц пришел раньше Бормана в два раза и в четыре раза быстрее Мюллера. Опоздал Мюллер. , так как Q1=Q2=Q3, то Δt
R , таким образом  .
16.15. «Работая по ночам, мы начинили башню порохом… мы водрузили на верхушке громоотвод, опустив его нижний конец в один из зарядов, а остальные заряды соединили с ним проводами».
(М. Твен, «Янки при дворе короля Артура»)
17. Сила Лоренца, сила Ампера. Электромагнитная индукция
17.1. Выход из лабиринта обозначен цифрой 1.
17.2. В храме находился примитивный электрогенератор, кусочки железа – постоянные магниты. При быстром движении этих магнитов относительно проводника в нем создавалась ЭДС индукции.
17.3а. Ответ см. в тексте задачи 17.3б.
16.3б. «Все, что следует сделать, – это изменить систему сигналов. Вместо одного сигнала ввести два, скажем точку и тире – короткий и длинный. Тогда мы можем записать все буквы алфавита, используя не больше четырех импульсов».
(Г. Гаррисон, «Моралист»)
17.4. Правая голова должна целиться левее мишени, а левая – правее, так как на заряженные частицы действует сила Лоренца, отклоняющая частицы от прямолинейного движения.
****
17.5. Магнитный поток не изменяется, так как магнитное поле Земли постоянно, следовательно, индукционный ток в катушке возникать не будет.
17.6. В дюралюминиевом панцире возникают вихревые индукционные токи, магнитное поле которых взаимодействует с полем катушки и тормозит старого жука.
17.7. «Это не дает результата, так как очень сильное магнитное поле создает в металле вихревые токи, которые разогреют шлемы до высокой температуры. Когда начинает припекать, не будет другого выхода, как только сорвать шлем с головы и подставить себя под удар».
(С.Лем, «Непобедимый»)
17.8. Мозг нового робота обладает большой индуктивностью, что не позволяет быстро изменяться току в головном мозге, поэтому робот стал медленнее думать.
17.9. Это транспортное средство может двигаться на магнитной подушке. Под Землей располагается система электромагнитов, создающих магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем «мобиля», создаваемым контуром с электрическим током. Другой вариант, технически более перспективный, связан с тем, что подземные магниты создают переменное поле, которое вызывает индукционный ток в катушках «мобиля». Создаваемое эти индукционным током магнитное поле «отталкивает» транспортное средство от земли.
18. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
18.1. Скорость звука значительно ниже скорости света, поэтому звук свистка слышен через некоторое время после выброса пара.
18.2. Скорость звука значительно ниже скорости света, поэтому звук выстрела слышен всегда несколько позднее выстрела. S = υзв.t = 340 м.
18.3. S = υзв.t = 1700м.
18.4. Ось и колесо при трении начинают колебаться и издавать звуки.
18.5.  . Длины волн песен Орфея λ лежат в диапазоне λ1<λ <λ2, гдеλ1 = 17 м, а λ2 =170 м.
18.6. 0,0004 с.
18.7. Соловей-разбойник использует эхолокацию. Он определяет расстояние до дерева по отражению звука от его ствола. подобно летучим мышам.
18.8. Мышь не видит в абсолютной темноте. Испуская при полете писк в ультразвуковом диапазоне, она ориентируется с помощью тончайшего слуха, улавливая отраженный от препятствий звук своего писка.
18.9. Гром – звук от расширения воздуха, нагретого при прохождении электрического тока через него. Опасна молния, а следующий за ней гром безопасен.
18.10. Наибольшей амплитудой обладает звук движущегося трамвая. Наименьшей – «крохотные шумейки» девочек. Шум отличается от музыкальных и других звуков хаотичным и беспорядочно меняющимся сочетанием звуков различной частоты и амплитуды.
18.11. Если незвучащий предмет ударить другим незвучащим предметом (молотком по камертону), то возникнет звук. Поставив бусинку на нитке к ножке камертона, можно видеть, что камертон звучит только тогда, когда колеблются его ножки. «Материя» способна издавать звук только при колебаниях. Громкость звука зависит от амплитуды колебаний и не зависит от величины тела.
18.12. Звучание колокола обусловлено колебанием его стенок, которое передается держащим его балкам. Чем громче звук, тем больше амплитуда колебаний стенок колокола. При максимальной амплитуде колебаний колокола становится заметным колебание всего здания.
18.13. Голос Клавдии Петровны отличается от голоса Ричарда Львиное Сердце большей амплитудой колебаний и более низкой частотой.
18.14.. Звук отражается от вагонов и возвращается к пассажирам. Пустые вагоны резонируют и усиливают звук.
18.15. Видимость под водой невелика и зависит от прозрачности воды, поэтому визуальное наблюдение не эффективно. Современные подводные лодки ориентируются с помощью эхолокаторов.
18.16. Частотный диапазон слышимости собак значительно шире, чем у человека. Мощный ультразвуковой сигнал будет не слышен человеком, но в то же время может быть невыносимо громким для собаки. Существуют «беззвучные» для человека ультразвуковые свистки, с помощью которых хозяин подзывает собаку.
****
18.17. Необходимо плыть вдоль серединного перпендикуляра к отрезку, соединяющему сирен. Во всех точках этого отрезка в результате интерференции звуковых волн происходит ослабление амплитуды звуковых колебаний, что уменьшает действие пения коварных сирен.
18.18. υзв.+ υд = ν1λ; υзв.- υд = ν2λ;  .  –скорость дилижанса.
18.19.  ;  ;  с.
18.20. Период колебаний математического маятника зависит от его длины и не зависит от массы, а так как Чебурашку можно считать материальной точкой, длина маятника не изменится, следовательно, период колебаний качелей останется прежним.
|
|
|
Скачать 1.18 Mb.