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
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
4.20. В повести Кира Булычева «Похищение Тесея» агент галактической полиции Кора Орват оказывается в древней Греции, где объясняет мастеру Дедалу принцип воздухоплавания: « Кора нарисовала углем круг. Под ним нечто вроде светильника. – Представь себе, Дедал, – сказала она, – что ты сошьешь или склеишь из кожи или тонкого материала, сквозь который не может проникнуть воздух, большой шар. Насколько большой? – Может быть, как этот храм. Если в нижней его части сделать отверстие, а под ним поместить сильный светильник, который дает много тепла, то этот шар начнет надуваться... Когда шар начнет рваться вверх, ты должен обмотать его веревками и привязать снизу корзину. Кора понимала, что не может донести до сознания Дедала даже смысл того, что такое воздух и почему он не должен проникать через оболочку воздушного шара. Сейчас он поднимет ее на смех… – Чем же лучше покрыть оболочку? Если я сошью ее из шелка, который привозят торговцы с Востока, он будет легким, но если я покрою оболочку клеем, то она станет тяжелой… А кожа, госпожа, совершенно для этого не годится! – закричал Дедал. – Кроме этого проблема будет – чем питать светильник и как сделать, чтобы он не поджег шар, понимаешь?». Почему шар должен быть большим, как храм? Почему кожа и шелк не годятся для обшивки шара? Почему светильник должен быть достаточно мощным? 4.21. Они проплыли под низко нависающими ветвями деревьев по обоим берегам. Бильбо раздумывал над тем, как чувствуют себя гномы, и много ли воды набралось в их бочонки. Некоторые из них, проплывая мимо него, сидели в воде довольно глубоко, и он догадывался, что это и есть бочонки с гномами (Дж.Р.Р. Толкин, «Хоббит или туда и обратно») На сколько сантиметров глубже пустых сидят в воде бочонки с гномами, если в каждой бочке находится два гнома, массой по 30 кг каждый? Бочки имеют радиус 20 см и плавают в вертикальном положении. Считать форму бочек цилиндрической. 4.22. В книге Дж. К. Ролинг «Гарри Поттер и узник Азкабана» так описывается сцена невольного волшебства, которое совершил Гарри над злой тетушкой, оскорбившей его родителей: «Ее продолжало раздувать. Полное красное лицо опухло, крошечные глазки полезли из орбит, а рот растянулся до ушей… Скоро тетушка превратилась в громадный воздушный шар… Тетушку оторвало от стула, и она поплыла к потолку. Она была совсем круглая, как надувная игрушка». Во сколько раз должен увеличиться объем тетушки, чтобы наблюдалось удивительное явление тетушкоплавания? 4.23. В повести Кира Булычева «Великий дух и беглецы» космонавт в скафандре идет по мелководью водоема планеты и внезапно проваливается в жидкий грунт дна водоема: «Павлыш попытался подгребать руками перед собой, но лишь глубже ушел в жижу, и пришлось снова замереть, чтобы побороть вспышку паники, сжавшую мозг… Песок не хотел отпускать Павлыша и тянул его вниз, в глубину… Но Павлыш все-таки сделал шаг вверх по склону ямы и, сделав его, понял, что он чертовски устал, особенно мешал груз жижи, напор ее, тиски. Почему-то представился водолаз, медленно идущий в глубине… Стойте, – воскликнул Павлыш. – Мы догадались». Что сделал космонавт, чтобы вырваться на поверхность? 4.24. Через минуту правая рука пробилась сквозь песок и нащупала кнопку подачи воздуха. Павлыш выжал ее до отказа и не отпускал, пока воздух, сдавливавший горло, грозящий выжать из орбит глаза, останавливающий сердце, не наполнил скафандр настолько, что следующий шаг наверх дался значительно легче… Павлыш отпустил кнопку подачи воздуха лишь тогда, когда вылез по пояс из зыбучего песка. Какая сила «спасла» догадливого космонавта? Зачем Павлыш надувал скафандр? 4.25. Батискаф у Машеньки был особенный. Единственный в своем роде. Он надувной, чтобы всегда можно было положить в сумку и везти с собой куда хочешь. Что такое надувной батискаф? Пузырь с воздухом. Глубоко ему не опуститься, сожмет давлением… Она (Машенька-прим. А.У) садится в лодку, надувает двойную оболочку шара, привязывает к нему груз, чтобы не плавал на поверхности, складывает внутрь свои камеры, записные книжки, магнитофон, очиститель воздуха, прочее добро, забирается туда же, перекатывается через борт и уходит ко дну. (Кир Булычев. «Миллион приключений») Почему без груза батискаф не сможет погрузиться? Почему надувной батискаф не может опускаться на большую глубину? 4.26. Левиафан (крупное пассажирское судно – прим. А.У.) же может перевезти тысячу человек и еще 10000 тонн груза впридачу. Длина этого огнедышащего монстра превышает 600 футов, ширина достигает 80-ти… Чудо-пароход имеет две паровых машины, два мощных колеса по бортам и еще гигантский винт на корме. Шесть мачт, уходящих в самое небо, оснащены полным парусным вооружением, и при попутном ветре, да еще на полном машинном ходу корабль развивает скорость в 16 узлов! (Борис Акунин. Левиафан) На сколько увеличивается осадка судна (глубина погружения судна в воду) при его полной нагрузке? Считать среднюю массу человека равной 70 кг, а ширину судна одинаковой по всей длине и равной 70 футам. 4.27. В фильме «Пираты Карибского моря» есть такой эпизод: главные герои фильма, стараясь незаметно проникнуть на вражеский корабль, передвигаются под водой по дну моря, держа на плечах перевернутую деревянную лодку таким образом, что можно дышать в образовавшемся под лодкой воздушном пузыре. Почему такой способ передвижения на практике трудновыполним? Какой груз должны привязать к ногам пираты, чтобы не всплыть на поверхность, если лодка имеет массу 60 кг, а объем водяного пузыря под лодкой равен 0,4 м3? Считать плотность человека равной плотности воды. 5. ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ 5.1. Сколько подвижных блоков должен содержать полиспаст, с помощью которого Моська могла бы поднять слона? Считаем массу Моськи в 250 раз меньше массы слона. Массу блоков и силу трения не учитывать. 5.2. Шерлок Холмс и доктор Ватсон стояли на плоской крыше здания, а на соседней крыше, такой же плоской, лежали две доски. – Здесь преступники перебрались с этой крыши на ту, сказал Шерлок Холмс. – Но как? – воскликнул Ватсон. – С помощью этих досок, – указал трубкой Холмс. – Это просто невозможно, я отсюда вижу, что длина каждой из досок чуть короче, чем расстояние между крышами, – возразил Ватсон. – Вы правы, Ватсон, доски действительно коротки, но преступники прошли именно здесь, и их было не меньше двух, – кивнул сыщик. Как преступники перебрались на другую крышу? 5.3. Агент 007 Джеймс Бонд имеет в своем арсенале много всякого оружия, в том числе и мухобойку, которой он виртуозно владеет. Но некоторые мухи успевают улететь, а некоторые «держат» удар и остаются после удара живыми. Что нужно сделать секретному агенту: укоротить или удлинить ручку мухобойки, чтобы убивать быстрых мух? А «крепких» мух? 5.4. Гномы вели торговлю с лесными эльфами, меняя свое золото на их мед, причем за 1,00 л меда они отдавали 1,00 дм3 золота. Для этого были сделаны специальные рычажные весы, где золото уравновешивалось медом. В чем заключается особенность таких весов? 5.5. На планете, где сила тяжести больше Земной, живут гуманоиды, отличающиеся от людей лишь тем, что у них мышцы крепятся дальше от суставов, чем у человека. Соревнования в каких видах спорта эти существа могли бы выиграть у человека: в тяжелой атлетике, беге, футболе или гребле? 5.6. «Кто не мог поднять конец бревна, взялся за середину». (Осетинская пословица) Почему бревно труднее поднимать за середину, чем за край? 6. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА 6.1. «Зимой греет, весной тлеет, летом умирает, осенью оживает» (снег) Правильно ли говорится в этой загадке, что снег греет? 6.2. «Пес космат – ему тепло, мужик богат – ему добро». (Русская пословица) Почему тепло косматому псу? 6.3. Слепили дети три снеговика – Ивана Михайловича, Ивана Александровича и Ивана Петровича. На Петровича одели старую шубу, на Михайловича – старый пиджак, на Александровича ничего не одели, так как старых вещей больше не оказалось. Кто из них весной дольше всех не растает и почему? 6.4. «Много снега – много хлеба» (Русская пословица) Объясните физический смысл пословицы. 6.5. Поросенок Наф-Наф построил деревянный дом, Ниф-Ниф – кирпичный дом со стенами такой же толщины как у Наф-Нафа, а Нуф-Нуф решил перезимовать в металлическом гараже. Кому зимой будет очень холодно, а кому теплее, чем другим? 6.6. Нуф-Нуф сделал полок у себя в бане березовый, Наф-Наф – дубовый, а Ниф-Ниф – стальной. Кто из поросят перестанет париться в бане? 6.7. Стояла суровая русская зима. На битву выехал рыцарь Ганс в стальных доспехах и мужик Иван в бараньем тулупе. Кто замерз по дороге и не доехал до места брани? Обоснуйте свой ответ. 6.8. «Дружба согревает душу, платье – тело, а солнце и печка – воздух» (Козьма Прутков) В чем принципиальное различие между «согреванием тела платьем» и «согреванием Солнцем и печкой воздуха» ? 6.9. «Если кочерга длинная, руки не обожжешь». (Татарская пословица). Почему длинная кочерга не обжигает руки? 6.10. В романе «Жизнь и судьба» Василий Гроссман так описывает огромный пожар, разгоревшийся во время Сталинградской битвы: «Когда ветерок набегал с Волги, тяжеловесный шатер пожара колыхался, клонился, и люди шарахались от обжигающего пламени. Некоторые, подходя к берегу, смачивали водой сапоги, и она испарялась с горящих голенищ. Одни молчали, упершись взглядом в землю, другие все озирались, третьи, превозмогая напряжение, шутили: «Здесь и спичек не надо, можно прикурить и от Волги, и от ветерка», четвертые ощупывали себя, покачивали головами, ощущая жар металлических пряжек на ремнях. Какой вид теплопередачи связан с нагреванием пряжек ремней голенищ сапог? Почему особенно сильно нагреваются сапоги? Каков смысл смачивания голенищ, если вода с них все равно испаряется? 6.11. Емеля сделал овощную яму под открытым небом, а Ерема поставил над своей ямой крышу. Ямы были одинаковой глубины и конструкции. Почему Емеля весной ел овощи из ямы, а у Еремы все овощи перемерзли? 6.12. «Она жила и по стеклу текла, Но вдруг ее морозом оковало, И неподвижной льдинкой капля стала, И в мире поубавилось тепла». Что произошло с каплей? Согласны ли вы с тем, что «тепла поубавилось»? 6.13. Почему Емеля, живущий в деревне, весной на санях ездит дольше, чем его брат Ерема, проживающий в городе? 6.14. Растает ли Снегурочка массой 60 кг при прыжке через костер, если его общая мощность 10 кВт? Нормальная температура тела Снегурочки –10С. 6.15. Гуманоид с планеты «С–4200» имеет массу 300 кг и удельную теплоемкость тела в 200 раз большую, чем удельная теплоемкость воды. Почему гуманоиду во время заморозков достаточно переночевать в теплице, чтобы спасти рассаду от гибели? Как в действительности предохраняют рассаду в теплице от заморозков? 6.16. Какой станет температура воды в бассейне объемом 10 м3, если вначале она была 15º С, а потом в него нырнул гуманоид (см. предыдущую задачу), который перед этим загорал на солнце и нагрелся до 100ºС? 6.17. Дракон, изрыгающий огонь из пасти одной головы, может за 5,0 минут испарить 60 кг кипятка, второй – расплавить за 4,0 минуты 25 кг льда, взятого при температуре 0ºС, третьей – нагреть до кипения 20 л талой воды за 3,0 минуты. Какова общая мощность дракона? 6.18. Сколько времени понадобится дракону (см. предыдущую задачу), чтобы расплавить 1,0 т железа, взятого при температуре плавления? 6.19. «Гвоздем моря не нагреешь». (Русская пословица) До какой температуры нагреется вода объемом 1,0 л при начальной температуре +10С, если в нее опустить стальной гвоздь массой 20 г, нагретый до температуры 700С? Почему один литр воды можно нагреть гвоздем, а море нельзя? 6.20. Тут рабы мехи качают, Раздувают сильно воздух: Точно тесто, сталь размякла, Точно кашица – железо, Как вода сребро блистает, Как волна струится злато. (Из карело-финского эпоса) До какой минимальной температуры должно нагреваться пламя горна? На плавление какого из металлов тратится наибольшее количество теплоты, если все перечисленные металлы имеют начальную температуру +20С, а их массы одинаковы? 6.21. Как известно из древнегреческих мифов, тот, кто встретится взглядом с Медузой-Горгоной, превращается в камень. Почему при этом жертвы Медузы-Горгоны сильно нагреваются? 6.22. На уроке физики Коля, Петя и Ваня предложили провести эксперимент: кто быстрее увеличит температуру выбранной детали (массы деталей одинаковы) на 27С, используя для этого одинаковые по мощности плитки. Коля выбрал стальную деталь, Петя – алюминиевую, а Ваня – медную. Петя выполнил задание через 10 минут. Когда выполнили задание остальные участники эксперимента? Кто получил «пятерку» за первое место, правильно выбрав деталь и опередив своих товарищей? 6.23. Змей Горыныч решил стать вегетарианцем, и на обед съедает 0,100 м3 осиновых дров. Сколько часов Змей сможет вести с тремя богатырями, если для битвы Горынычу необходима средняя мощность 30,0 кВт на одного богатыря. Боевой КПД пресмыкающегося – 30,0 %. Сколько богатырей необходимо, чтобы одолеть Змея в течение 10,0 мин, если он съел перед схваткой 5,00 т каменного угля. Удельная теплота сгорания осиновых дров – q1=1,00∙107 Дж/кг, а их плотность = 550 кг/м3. Удельная теплота сгорания каменного угля – q2=2,70∙107 Дж/кг. 6.24. В рассказе С.Лема «Условный рефлекс» описывается скафандр для передвижения по поверхности Луны «наполовину серебренный, наполовину черный. Повернешься черной стороной к солнцу – начинаешь потеть, повернешься серебряной стороной к солнцу – по телу пробегает приятная прохлада… Скафандр имел переключатель на груди: он перемещал цвета. Можно было сделать скафандр черным спереди, а серебряным сзади, и наоборот». Для чего сделана такая сложная система изменения цвета скафандра? Почему при повороте черной стороной к солнцу становится жарко? Почему для окраски выбраны серебряный и черный цвета, а не красный и зеленый, например? 7. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ 7.1. «Самый отдаленный пункт земного шара к чему-нибудь да близок, а самый близкий от чего-нибудь да отдален» (Козьма Прутков) От чего зависит «отдаленность» или «близость» одного и того же пункта? 7.2. В романе М. Булгакова «Мастер и Маргарита» так описан полет главной героини на щетке: «Переулок под нею покосился набок и провалился вниз. Вместо него одного под ногами Маргариты возникло скопище крыш… Все оно неожиданно поехало в сторону, и цепочки огней смазались и слились… Озеро дрожащих электрических огней внизу внезапно поднялось вертикально, а затем появилось над головой у Маргариты, а под ногами блеснула Луна». Как Маргарита определила, что она двигается? Почему Луна оказалась у нее под ногами? 7.3. «И они помчались так быстро, что, казалось, скользили по воздуху, вовсе не касаясь земли ногами, наконец, когда Алиса совсем уже выбилась из сил, они внезапно не остановились, и Алиса увидела, что сидит на земле и никак не может отдышаться… –Что это? – спросила она.– Мы так и остались под этим деревом! Неужели мы не стронулись с места ни на шаг? –Ну, конечно, нет, – ответила Королева. – А ты чего хотела? –У нас, – сказала Алиса, с трудом переводя дух, – когда бежишь со всех ног, – непременно попадешь в другое место. – Какая медлительная страна! – сказала Королева. – Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!» (Л. Кэрролл, «Алиса в Зазеркалье»). Можно ли привести примеры, когда в действительности необходимо бежать, чтобы только остаться на месте? На какое расстояние удалось Алисе продвинуться вперед за 5 минут бега при скорости 2 м/с, если каждую секунду Алису сносит назад на 1метр? 7.4. «Алиса откусила от пирожка и с тревогой подумала: расту или уменьшаюсь? Руку при этом положила на макушку, чтобы чувствовать, что с ней происходит». (Л. Кэрролл, «Алиса в Зазеркалье») Может ли Алиса таким образом определить свое уменьшение или увеличение? 7.5. Герои романа Жюля Верна «Пять недель на воздушном шаре» сомневаются, сможет ли человек, находясь в полете на воздушном шаре, выдержать ураганный ветер, «несущийся со скоростью более двухсот сорока миль в час». Что на это ответил доктор Фергюссон своим товарищам? 7.6. Ученая блоха Аристоха, жившая на кончике хвоста собаки, оставила потомкам научный трактат под названием «Периодические колебания Вселенной при появлении человека с костью». Объясните причину колебаний Вселенной с точки зрения блохи. 7.7. В романе Айзека Азимова «Стальные пещеры» рассказывается о движущихся тротуарах: «Непрерывный людской поток струился по обе стороны экспресса по замедляющимся дорожкам тротуаров. А с противоположной стороны к экспрессу стремился точно такой же поток пассажиров, пересекающих дорожки в обратном порядке – от медленных к быстрым. Бейли переходил с дорожки на дорожку и почти не замечал увеличения скорости каждой новой дорожки. Через тридцать секунд он добрался до последнего тротуара, скорость которого достигала шестидесяти миль в час, и теперь мог перешагнуть на огражденную перилами и остекленную платформу экспресса». Изобразите примерное схематическое расположение экспресса и движущихся тротуаров. Почему при переходе с дорожки на дорожку не чувствуется большая скорость дорожек? Относительно чего указывается скорость последнего тротуара? Почему количество тротуаров должно быть достаточно большим? Определите скорость 3-го тротуара относительно 6-го, если между неподвижной землей и экспрессом находится 20 подвижных дорожек. На какое расстояние пассажир 10-й дорожки удалится от пассажира 20-й дорожки за полчаса? Какова скорость пассажиров, стоящих на 10-х дорожках по разные стороны от экспресса, относительно друг друга? |