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

• Название: 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
• Дата: 05.04.2022
• Размер: 1.18 Mb.
• Имя файла: Задачи, составленные по пословицам и поговоркам.doc
• Тип: Решение; #444763
• страница: 6 из 18

13.27. ٭В романе А. Кларка «Город и звезды» главный герой – Олвин нашел действующую машину, созданную древней цивилизацией, исчезнувшей миллионы лет назад: «…когда люди впервые научились сознательно использовать энергию и пустили по городам и весям свои лязгающие машины, пар, воду, ветер – все запрягли они в свою упряжку на некоторое время, а затем отказались от них.

На протяжении столетий энергия горения давала жизнь миру, но и она оказалась превзойдена, и с каждой такой переменой старые машины предавались забвению, а их место занимали новые. Очень медленно, в течение тысячелетий, люди приближались к идеальному воплощению машины – воплощению, которое когда-то было всего лишь мечтой, затем – отдаленной перспективой и, наконец реальностью:

НИ ОДНА МАШИНА НЕ МОЖЕТ ИМЕТЬ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТЕЙ.

Это был идеал… Машина достигла своего логического завершения и отныне уже сама могла вечно поддерживать свое собственное существование, верно служа человеку».

Почему эволюция машин двигалась к уменьшению движущихся частей? На каком этапе пути совершенствование машин, описанном автором, находится современная цивилизация?

13.28.٭ В повести Н.Гоголя «Вий» ведьма летает по церкви в гробу. Сколько заклинаний надо сказать ведьме массой 60 кг, чтобы гроб массой 40 кг поднял ее на высоту 3,9 м? Энергетическая ценность одного заклинания – 1300 Дж.

13.29. ٭Сколько варенья надо съесть пятидесятикилограммовому Карлсону, чтобы взлететь на крышу дома 30-метровой высоты. Удельная теплота сгорания варенья 10 МДж/кг. КПД Карлсона при хорошем настроении 40%, при плохом – 15%.

13.30а.٭ «Катапульту установили на большой плоскодонной барже, вместе с паровым котлом, баками с горючим и большим запасом камней…

Ясон перебрался на баржу, проверил, прочно ли она стоит на якоре, и направил ее носом прямо на крепость. Пока давление пара поднималось, он нацелил центральную линию катапульты и проверил подъемный механизм…»

(Г. Гаррисон, «Моралист»)

Каким может быть устройство паровой катапульты?

13.30б. ٭«Устройство было простым и прочным, и он надеялся на него. На платформе, которую можно было опускать и поднимать, находился большой паровой цилиндр с поршнем, он был напрямую связан с коротким плечом длинного рычага. Когда в цилиндр впускали пар, короткий, но очень сильный толчок поршня передавался на длинное плечо рычага. Оно поднималось и ударяло в обитую эластичными прокладками поперечную балку.

Тем временем груз, уложенный на конец рычага, устремлялся в воздух с огромной скоростью».

(Гарри Гаррисон. «Моралист»)

Какие превращения энергии происходят при выстреле из паровой катапульты?

13.31. ٭Скатерть-самобранка готовит 5,0 литров борща за 1,0 минуту. Какова ее полезная мощность, если начальная температура холодной воды 10 С, а при варке борща выкипает 100 г воды? Теплотой, затраченной на варку других компонентов борща, можно пренебречь.
14. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И ТЕРМОДИНАМИКА
14.1. Объясните с точки зрения молекулярно-кинетической теории (МКТ), почему ложка дегтя в бочке меда портит вкус меда?

14.2. «Я не знаю вещества, более способного просачиваться всюду, чем керосин. Мы держали его на носу лодки, а он оттуда просачивался на другой конец, пропитывая своим запахом все, что попадалось ему на пути. Просачиваясь сквозь обшивку, он попадал в воду, портил воздух и небо, отравлял жизнь. Иногда дул северный керосиновый ветер, иногда – южный, иногда западный или восточный, но где бы он ни зарождался, к нам он прилетал, напоенный благоуханием керосина. По вечерам это благоухание уничтожало прелесть заката, а лучи месяца положительно источали керосин… Привязав лодку у моста, мы пошли прогуляться по городу, но ужасный запах преследовал нас. Казалось, весь город был им пропитан».

(Джером К. Джером, «Трое в лодке, не считая собаки»)

Благодаря какому физическому явлению, путешественники «наслаждались» запахом керосина?

14.3. «Как известно на Плутоне живут снеговики. Поймать их еще не удавалось, хотя их немало, любому гостю показывают издали. Почему снеговика трудно поймать? Потому что он двуликий. Живут снеговики на границе солнца и тени. Если за ними погонишься по теневой стороне, сразу перелетают на солнце и испаряются, взлетают облачком пара – только его и видели. А когда опасности нет, они пасутся себе в тени в виде сверкающих, почти прозрачных шаров из мелких замерзших кристаллов. Удивительное зрелище!»

(Кир Булычев. «Миллион приключений»)

Почему такой снеговик, испарившись, вряд ли после этого сможет вернуться обратно к кристаллическому состоянию?

14.4. «На мешке с солью и веревка соленая».

(Корейская пословица)

Почему веревка становится соленой? Когда веревка на мешке с солью быстрее станет соленой: внутри холодильника или на солнечном балконе?

14.5. В стране самых–самых маленьких лилипутов никогда не купаются, потому что они не могут после купания выбраться из воды. Почему?

14.6. «Они прошли мимо колючки, охранявшей лагерную пекарню от заключенных, мимо угла штабного барака, где, толстой проволокой подхваченный, висел на столбе обындевевший рельс; мимо другого столба, где в затишке, чтобы не показывал слишком низко, весь обметанный инеем, висел термометр. Если он показывал сорок один, не должны были выгонять на работу».

(А.Солженицын, «Один день Ивана Денисовича»)

Будут ли показания термометра «в затишке» отличаться от показаний термометра на ветру?

14.7. Перед Ясоном, космическим путешественником, героем повести Г. Гаррисона «Моралист», оказавшимся в рабовладельческом обществе на одной из планет, стояла сложная техническая задача: необходимо было снять с паровой машины тяжелый чугунный чехол, надетый на нее подобно перевернутому стакану. В распоряжении Ясона были следующие технические средства: бревна, металлические клинья, глубокая яма и нарезанный брусками лед. Как Ясон справился с задачей?

14.8. В повести Дж.Уайта «Космический госпиталь» работник космической станции, занимаясь уборкой, промочил одежду.

Как можно быстро высушить одежду в условиях открытого космоса?

14.9. «О’Мара протер тряпкой мокрые пятна на полу и швырнул тряпку в шлюз, уже наполовину заполненный водой. Ботинки и комбинезон тоже промокли, поэтому он и их кинул туда же, потом закрыл внутренний люк и открыл наружный. Вода вскипала, вырываясь в вакуум… О’Мара…извлек из шлюза свои ботинки, комбинезон и прочую одежду, успевшую полностью высохнуть».

(Дж.Уайт, «Космический госпиталь»)

Почему одежда очень быстро высохла в условиях вакуума? Почему вода закипела?

14.10. Ясон, главный герой повести Г. Гаррисона «Моралист», занимается техническим усовершенствованием примитивных паровых машин: «Когда он отвернул крышку большого цилиндра, то даже присвистнул от удивления, увидев огромные зазоры между стенками цилиндра и поршнем. В эти зазоры вполне проходили пальцы».

Как можно повысить КПД такой машины?

14.11. «Я рот открыл, увидев этот чрезвычайно примитивный двигатель. Да, я действительно попал в прошлое. Закорачивая какие-то провода, чтобы включить зажигание, Слэшер объяснил в ответ на мои вопросы:

– Называется двигатель внутреннего сгорания. Почти новый, где-то триста лошадиных сил.

Я наметил себе ознакомиться попозже с теорией внутреннего сгорания. Из беседы я понял, что лошадь – довольно крупное четвероногое. Должно быть, применяется процесс биоминиатюризации, чтобы поместить столько животных в одну машину. Впрочем, как ни примитивна была машина, двигалась она быстро».

(Гарри Гаррисон. Стальная Крыса спасает мир)

Почему герой не увидел внутри машины лошадей? Что имел в виду Слэшер, когда говорил о трехстах лошадиных силах? Какова мощность двигателя автомобиля в ваттах?

14.12. Татьяна пред окном стояла,

На стекла хладные дыша,

Задумавшись, моя душа,

Прелестным пальчиком писала

На отуманенном стекле

Заветный вензель О да Е.

(А.С. Пушкин, «Евгений Онегин»)

Почему при дыхании на холодное стекло оно становится «отуманенным»?

14.13. «У меня есть способность поворачивать глаза так, что становится видна сущность вещей. Глянул я, к примеру, на оконную решетку и вижу – вся она состоит из крошечных смешных штучек, которые трясутся, бестолково топчутся на одном месте и вообще суетятся, будто верующие, собирающиеся к воскресной обедне. Теперь их, слышно, называют атомами. …я начал строить из атомов, как из кирпичиков, нужные мне комбинации. Вначале, правда, я ошибся и превратил железную решетку в золотую, но тут же поправился и растворил ее в воздухе. Очутившись снаружи, я загнал атомы на старые места, и в окне опять возникла решетка».

(Г. Каттнер, «Сплошные неприятности»)

Можно ли, меняя комбинации атомов, построить из железной решетки золотую?

Какие частицы необходимо комбинировать, чтобы одно вещество превращать в другое?

***

14.14. –То кто ты? Маг?

–Ученик мага. Я работаю в офисе Ночного Дозора.

–А что ты можешь делать? Покажи, я хочу проверить!

–Смотри.

Я протянул к нему руку. Егор остановился, пытаясь понять, что происходит. Потом посмотрел на чашку.

От чая уже не шел пар. Чай похрустывал, превратившись в цилиндрик мутно-коричневого льда со вмороженными чаинками.

–Ой,– сказал мальчик.

Термодинамика – самая простая часть управления материей. Я позволил броуновскому движению восстановиться, и лед вскипел. Егор вскрикнул, роняя чашку.

(Сергей Лукьяненко. Ночной дозор)

Какое движение остановил маг на самом деле?

14.15.* С каждым ударом меча Геракл делил одну гидру на две. Сколько ударов меча должен сделать Геракл, чтобы получились гидры, состоящие только из одной молекулы? Начальная масса карликовой гидры 1 г. Считать, что гидра состоит из воды.

Сколько лет пришлось бы махать мечом Гераклу без сна и отдыха, если в секунду он успевает сделать один удар?

14.16.* В повести Айзека Азимова «Фантастическое путешествие» подводная лодка и люди, находящиеся в ней, уменьшаются в размерах в миллион раз. Сразу после уменьшения лодки начинает наблюдаться сильная вибрация:

«Капитан Оуэнс! Почему судно вибрирует? У нас что-то не в порядке?» (А. Азимов, «Фантастическое путешествие»).

Как капитан объяснил происходящее явление?

14.17.* «Макродемоны Вход и Выход, вместо того чтобы заниматься делом, дрожа от азарта и лихорадочно фосфоренцируя, резались в рулетку. На моих глазах забывший свои обязанности Вход сорвал банк примерно в семьдесят миллиардов молекул у забывшего свои обязанности Выхода».

(Аркадий и Борис Стругацкие, «Понедельник начинается в субботу»)

Определите перепад давления между сосудами, возникший в результате передачи выигранных молекул из сосуда, где сидит Выход, в емкость, где находится Вход. Объемы сосудов одинаковы и каждый Равен 1см³, средняя температура в результате передачи молекул не меняется (так как демоны не выполняют свои прямые обязанности) и равна 300 К.

14.18.* В романе Жюля Верна «Пять недель на воздушном шаре» есть такие строки: «Чтобы перелететь через гору, надо было подняться больше чем на три тысячи футов, для чего доктору пришлось повысить температуру газа лишь на восемнадцать градусов». Во сколько раз при этом изменился объем газа? Начальные условия полета шара: нормальное атмосферное давление и температура 12С.

14.19.* Главный герой романа Ж. Верна «Пять недель на воздушном шаре» придумал следующее устройство воздушного шара: «Он поместил одну оболочку меньших размеров в другом. Из одного шара в другой открывался клапан, дававший возможность при надобности соединять их между собой». Для спуска шара герой предлагает выпускать газ из внешней оболочки.

Что предлагает делать герой романа для подъема шара?

Можно ли найти другие способы для подъема и спуска шара, при которых не тратился бы газ?

14.20.* Здоровое газообразное привидение имеет температуру 10С, когда оно болеет, температура его повышается до 40С при неизменном давлении. Во сколько раз объем больного привидения больше, чем здорового?

14.21.* Изобариане, жители планеты Изобара, изобарно нагреваются в лучах жаркого полуденного солнца до 57С, а холодной ночью изобарно охлаждаются до –53С. Во сколько раз меняется объем изобарианина в течение суток? Какой параметр меняется при нагревании изохорянина, жителя планеты Изохора?

14.22.* Штирлиц получил шифровку, где был закодирован номер квартиры новой явки. Какой это номер?




14.23.* Как долго агенты КГБ должны дежурить, чтобы поймать вынырнувшего агента ЦРУ Джеймса Бонда, который усиленно перепиливает якорную цепь советского линкора? Человек при усиленной мышечной работе и нормальном атмосферном давлении пропускает через легкие до 120 л воздуха за 1 мин. Трудолюбивый Джеймс имеет баллончик объемом 3 л со сжатым до 100 атмосфер воздухом.

14.24.* Вольке стало жарко в помещении, где температура была +33^οС, и он попросил Старика Хоттабыча уменьшить температуру в два раза.

Почему Хотаббыч, понимающий физический смысл понятия температуры, не стал этого делать?

14.25.* Объясните с физической точки зрения народную примету: «Ночью был иней – днем снег не выпадет».

14.26.* Объясните с физической точки зрения следующие пословицы:

«Весной дождь парит, а осенью мочит»;

«Весною сутки мочит, а час сушит»;

«Весною, что рекой прольет – капли не видать; осенью ситцем просеет – хоть ведром черпай».

14.27.* Объясните с физической точки зрения народную примету: «Если летом рамы окон плачут – к сырой погоде и ненастью».

14.28.* Объясните с физической точки зрения народную примету: «К ненастью соль волгнет (становится мокрой)».

14.29.* «Где по зарям первый туман ложится, там копай колодезь» (народная примета).

Почему?

14.30.* «Ветер снег съедает» (народная примета).

Объясните, куда исчезает снег на ветру?

14.31.* Объясните с физической точки зрения народную примету: «Туман стелется утром по воде – к хорошей погоде; поднимается с воды вверх – к дождю».

14.32. Столбы дыма бесконечными лестницами подымались к небу.

Растопленные паровозы стояли готовые к выходу, обжигая холодные зимние облака кипящими облаками пара.

(Б. Пастернак. Доктор Живаго)

Из чего на самом деле состоят облака, вырывающиеся из «растопленных» паровозов?

14.33.* «Шухов побежал к колодцу. Под спущенными, но не завязанными наушниками поламывало уши морозом. Сруб колодца был в толстой обледи, так что едва пролезало в дыру ведро. И веревка стояла колом. Рук не чувствуя, с дымящимся ведром Шухов вернулся в надзирательскую и сунул руки в колодезную воду. Потеплело». (А.Солженицын, «Один день Ивана Денисовича»)

Почему «веревка стояла колом»? Почему Шухову стало тепло, когда он опустил руки в холодную колодезную воду? Почему ведро на морозе «дымилось»?

14.34.* Привидение состоит из воздуха при температуре 20С с относительной влажностью 80%. Выпадет ли привидение в осадок, если его внезапно напугать так, чтобы оно изобарно расширилось в 1,04 раза?

14.35.* В романе Аркадия и Бориса Стругацких «Путь на Амельтею» так описано попадание микрометеорита в космический корабль: «За спиной вдруг раздалось пронзительное «поук-пш-ш-ш-ш…». Он бросился спиной к стене и обернулся. В пустом коридоре стояло плотное облако белого пара, совершенно такое, как бывает, когда лопается баллон с жидким гелием. Шипение быстро смолкло. По коридору потянуло ледяным холодом, на потолке было видно небольшое черное пятно. Это были метеоритные пробоины, затянутые смолопластом. Вокруг пятен дрожали крупные капли осевшей влаги».

Объясните возникновение «пара» в космическом корабле.

14.36. В романе Фрэнка Герберта «Дюна» все действия разворачиваются на планете, которая состоит из одной большой пустыни. Вода является главной ценностью для местных жителей – фрименов, вся жизнь которых проходит в борьбе за воду. Автор так описывает наступление вечера:

«Со входов в пещеру уже сняли пластиковые клапаны-герметизаторы. Джессике было видно, как ползут по карнизу у входа и по котловине внизу вечерние тени. Чувствовалось, как уходит день, унося сухую жару. Она знала, что скоро ее тренированное восприятие даст ей чувство, которое, несомненно, есть у фрименов – умение ощущать малейшие колебания влажности воздуха».

Зачем на входе в пещеру стоят пластиковые клапаны-герметизаторы? Что должны почувствовать фримены при наступлении ночи?

14.37. В романе Фрэнка Герберта «Дюна» описано устройство, которое позволяет жителям пустыни выращивать растения при острейшей нехватке воды:

«Каждое растение с особым бережением высажено в лунку, заполненную гладкими кусочками хромопласта яйцевидной формы. На свету они белеют. Если взглянуть с высоты, можно увидеть, как они блестят. Белый цвет отражает. Но когда Праотец-Солнце покидает небосклон, влагосборники в темноте вновь становятся прозрачными. И очень быстро остывают. Тогда на поверхности конденсируется влага из воздуха. Эта влага стекает на дно лунки, поддерживая жизнь растения».

Возможно ли подобное устройство влагосборника?

14.38.* Почему у газообразного джинна при быстром взлете в верхние слои атмосферы сильно понижается температура, а при спуске в шахту – повышается? Как меняется объем джинна?