Kitabı oku: «Качественные задачи по физике в средней школе и не только…», sayfa 2

7. Сила трения

33. Кто толкает нас вперед?

Какая физическая сила приводит в движение пешехода? Автомобиль?

34. Нож для сыра

Нож для сыра делают с отверстиями в лезвии, а нередко даже вообще в виде струны на каркасе. Зачем?

35. Опасная красота

Чем опасен осенний листопад с точки зрения водителя автомобиля?

36. Узел без узла

Если веревка несколько раз обмотана вокруг столба, ее сложно снять, потянув за один из концов, даже если второй конец не закреплен. Почему?

37. Разгоняемся и тормозим

В каком случае максимальное возможное ускорение больше – при разгоне автомобиля или при торможении? Влияет ли на это тип привода – задний, передний, полный?

38. Антикрыло для антиполета

На спортивных автомобилях в задней части корпуса устанавливается аэродинамический элемент, который называется «антикрыло». Он действительно напоминает крыло самолета, только установленное под другим углом. Зачем он нужен?

39. Погрузка – это искусство!

Винкель и Нуллибер на лето переезжают на дачу. Вещей много, поэтому приходится пользоваться прицепом. Куда лучше положить тяжелые коробки с книгами: в багажник машины или в прицеп? Почему?

40. Нюансы торможения

Как изменится длина тормозного пути загруженного автомобиля по сравнению с незагруженным?

41. Тугая пробка

Пластиковую пробку из бутылки с детским шампанским проще вытащить, если ее не только вытягивать, но и поворачивать. Почему?

42. Диверсия на льду

Нагруженные санки, стоящие на льду, довольно трудно сдвинуть в боковом направлении, даже несмотря на то, что лед скользкий. Но если кто-то уже тащит санки вперед, достаточно небольшого усилия, чтобы столкнуть их вбок. Почему?

8. Давление и деформация

43. Фокусы давления

Чтобы проехать топкое место, опытные водители часто снижают давление воздуха в колесах. Зачем?

44. Каменная подушка

Можно ли изготовить удобную каменную подушку?

45. Комариная сила

Комар – маленькое и слабое существо, однако он с легкостью протыкает весьма прочную кожу человека своим хоботком. Как ему это удается?

46. Одно хорошо, а два лучше

На большинстве грузовиков задние колеса сдвоенные. Зачем это сделано?

47. Шайбу! Шайбу!

Под гайку или под шляпку болта часто помещают шайбу. В чем ее назначение?

48. Ползком на помощь

Для спасения человека, провалившегося в воду на тонком льду, к нему нужно не подходить, а подползать. Почему?

49. Цыпленок-силач

Слабый новорожденный цыпленок легко проламывает скорлупу яйца изнутри. Чтобы продавить скорлупу снаружи, нужно заметно большее усилие. Почему?

50. Как остановить реку

Плотины, перекрывающие реку, делают выгнутыми в ту сторону, откуда течет вода, и утолщающимися книзу. Объясните эти конструктивные особенности.

9. Динамика вращательного движения. Момент силы

51. Маленький помощник

На хвосте вертолета обычно есть второй винт, меньшего размера по сравнению с основным, расположенный в вертикальной плоскости. Зачем он нужен?

52. К взлету готов

Когда автомобиль резко трогается с места, можно заметить, что его передняя часть приподнимается, а задняя, наоборот, опускается – автомобиль как бы «приседает» на задние колеса. Почему это происходит? Зависит ли это от того, какие колеса у автомобиля ведущие – задние или передние?

53. Импровизированный орехокол

В отсутствие щипцов для орехов грецкие орехи иногда раскалывают так: зажимают между тем торцом двери, к которому крепятся дверные петли, и косяком двери, а затем делают закрывающее движение (до конца дверь, конечно, не закрывают). Какие физические законы и каким образом работают в этой ситуации?

54. Как перекусить проволоку

Как лучше располагать проволоку относительно режущих кромок кусачек-бокорезов, чтобы перекусить ее было легче?

55. Подбираем ножницы

У вас есть ножницы с длинными лезвиями и ножницы с короткими лезвиями. Какими из них лучше резать бумагу, а какими плотный картон?

56. Двое на качелях

Может ли взрослый качаться на качелях-балансире с ребенком? Как?

57. Нарушаем правила

Может ли получиться так, что две одинаковые по величине силы уравновешивают друг друга, хотя приложены на разном расстоянии от опоры рычага?

58. И снова нарушаем правила

На рис. 5 изображен рычаг и уравновешенные на нем грузы. Проведя несложные расчеты, можно заметить, что правило равновесия рычага не выполнено. Может ли такое быть?

Рис. 5

59. Хитроумный механизм

Какой выигрыш в силе можно получить с помощью механизма, показанного на рис. 6, если к самой большой из шестеренок подключить двигатель?

Рис. 6

60. Кто первым опрокинется?

Почему при одинаковой площади опоры высокий шкаф легче опрокинуть, чем низкий?

61. Осторожно в виражах!

Почему водитель цистерны особенно аккуратно проезжает повороты?

62. «Дайте мне точку опоры!»

Два одинаковых тяжелых ящика расположены так, как показано на рис. 7 (вид сверху).

Рис. 7

Нуллибер хочет сдвинуть ящик 1 черенком лопаты, как рычагом, воспользовавшись ящиком 2 как точкой опоры. Какой из двух вариантов расположения рычага, представленных на рис. 8, следует выбрать?

Рис. 8

63. Домашняя эквилибристика

В простом цирковом трюке эквилибрист удерживает трость в вертикальном положении на кончике пальца (рис. 9).

Рис. 9

Какую трость проще удерживать: короткую или длинную? Попробуйте удержать таким образом на пальце карандаш. Получилось ли у вас? Чем объясняется результат?

10. Механическое равновесие

64. Как носить бревно?

Если при переносе бревна на плече вы положите его на плечо серединой, оно будет казаться более легким, чем если часть бревна за спиной будет заметно длиннее той части, которая перед вами. Но ведь это одно и то же бревно, его масса неизменна – в чем же дело?

65. Блок и рычаг

В какой точке нужно привязать трос, чтобы закрепленный на шарнире рычаг (рис. 10) находился в равновесии? (Подразумевается, что точку подвеса блока можно перемещать.)

Рис. 10

IV. Физика жидкостей и газов

11. Давление в жидкостях и газах

66. Воздух ищет выход

Почему хозяйки, наполняя бутылку жидкостью через воронку, приподнимают воронку над горлышком бутылки?

67. Приручаем пакет

Почему пакеты молока и сока рекомендуют вскрывать с двух сторон (рис. 11)?

Рис. 11

68. Осторожно: пробка открывается!

Бутылку с газированной водой нужно открывать осторожно: вода в бутылке может забурлить и выплеснуться наружу. Почему это происходит?

69. Шумят пиры… Трещат костры…

Мы легко распознаем костер на слух по характерному потрескиванию. Но почему трещат дрова в костре? И какая древесина трещит сильнее: влажная или сухая?

70. Давление под крышкой

Если плотно закрыть банку крышкой и поставить ее в теплое место (например, на батарею), давление в банке вырастет. Станет ли при этом больше плотность воздуха в банке? Изменится ли ответ, если на донышке банки была вода?

71. Шарик возвращается в строй

Как расправить примятый шарик для пинг-понга?

72. Ушные страдания

Почему закладывает уши во время взлета и посадки самолета?

73. Откуда у воды напор

В старой застройке, в деревнях и в дачных поселках можно увидеть большие емкости, поднятые высоко над землей, – водонапорные башни. Для чего они нужны?

74. Космическое письмо

Можно ли писать в космосе обычной шариковой ручкой?

75. Конкурс на лучшую жидкость для барометра

Для изготовления жидкостного барометра можно взять разные жидкости – например, ртуть, воду или масло. Какие вы видите достоинства и недостатки разных жидкостей?

76. Грохот космической катастрофы

Пролетая на своем космическом катере в 1000 километрах от астероида, Винкель и Нуллибер увидели редкое явление: в астероид на скорости 200 км/с врезался другой астероид такой же массы. Что друзья услышат раньше: грохот от столкновения астероидов или барабанную дробь образовавшихся при столкновении осколков по обшивке катера?

77. Нуллибер взвешивает атмосферу

Нуллибер решил вычислить массу земной атмосферы. «Зная атмосферное давление, – говорит он, – мы можем вычислить, какая сила давит на единицу площади земной поверхности. Эта сила представляет собой вес атмосферного столба над этой площадью. Умножив на площадь земного шара, получим вес атмосферы!»

В чем недостаток этого рассуждения?

78. Если мучает жажда

Можно ли пить из очень глубокого колодца через очень длинную соломинку?

79. Водоснабжение – это просто?

Если мы хотим поднять воду на большую высоту – скажем, на вершину холма высотой 50 метров, – где нам нужно расположить насос: у подножия или на вершине?

80. Сифон помогает водителю

Иногда водителям нужно слить из топливного бака автомобиля некоторое количество бензина. Для этого используется шланг, один конец которого опускается в топливный бак, а второй – в емкость, куда сливают бензин. Как это работает и какие условия для этого должны быть выполнены?

81. Автомобиль в высокогорье

Где легковому автомобилю с бензиновым двигателем легче разгоняться по горизонтальной дороге: на уровне моря или на высокогорном плато?

12. Сообщающиеся сосуды

82. Белеет парус одинокий

Люди давно заметили, что по мере того как парусник удаляется от берега, его нижняя часть скрывается от глаз, и в какой-то момент видна только верхушка мачты. Почему это происходит и о чем говорит вдумчивому наблюдателю?

83. Вода помогает строителям

В строительных работах часто применяют инструмент, представляющий собой тонкую длинную (многометровую) гибкую прозрачную трубку с расширениями на каждом из концов, заполненную водой. Для чего он нужен?

84. Секреты унитаза

На рис. 12 показан унитаз в разрезе.

Рис. 12

Зачем нужен этот странный изгиб трубы в нижней части? Разве он не мешает смывать в унитаз то, от чего мы хотим избавиться?

85. Обманчивая вода

Всегда ли ровная поверхность воды горизонтальна?

13. Архимедова сила

86. По следам Архимеда

Согласно известной легенде, царь Гиерон выдал ювелиру золото для изготовления короны, а получив корону, усомнился в честности мастера. Корона весила в точности столько же, сколько исходный слиток золота – но ведь ювелир вполне мог забрать часть золота себе, подмешав в золото для короны другой металл, более дешевый, чтобы покрыть разницу в массе. В конце концов Гиерон обратился к Архимеду. Как Архимед решил эту задачу?

87. Сюрпризы выталкивающей силы

Если мы положим деревянный брусок в воду и в ртуть, будет ли различаться выталкивающая сила со стороны жидкости в этих ситуациях? А если вместо деревянного бруска взять железный?

88. Космическое воздухоплавание

Можно ли пользоваться воздушными шарами для перемещения на Луне? А на Марсе?

89. Каменное дно

Почему по каменистому дну больно ходить на малой глубине и не так больно на большой?

90. Статуя или гиря?

Что легче удержать в воде: бронзовую статую Нуллибера или чугунную гирю такой же массы, как эта статуя?

91. Разные килограммы

Что весит больше: килограмм ваты или килограмм свинца? Обоснуйте свой ответ.

92. Приключения айсберга

В сосуде с водой плавает большой кусок льда («айсберг»), причем сосуд в этот момент наполнен водой до самых краев. Перельется ли вода через край, когда лед растает? Как изменится ответ, если в куске льда есть пузырек воздуха? А если в кусок льда вморожен свинцовый шарик?

93. «Океан без льда, пожалуйста!»

Как изменится уровень мирового океана, если все айсберги растают?

94. Приключения яхтсменов

Нуллибер и Винкель отправились на яхте в большое путешествие. Они стартовали из Лондона, спустились по Темзе в Северное море, пересекли Атлантический океан и доплыли до Антарктиды. Отчаливая от пристани в Темзе, Винкель нанес на борту яхты краской черту на уровне ватерлинии. Как изменится положение этой черты относительно поверхности воды, когда путешественники выйдут в море? Где осадка яхты будет больше: на экваторе или у берегов Антарктиды?

95. Следим за весом

В наполненное ровно до краев ведро воды осторожно опустили деревянный брусок. Изменится ли при этом вес всей системы? А если взять железный брусок?

96. Эффект щепки

Будет ли уровень воды в сообщающихся сосудах по-прежнему одинаковым, если в один из сосудов опустили плавать щепку?

97. Баржа идет на дно

Что произойдет с уровнем воды в закрытом шлюзе, если в нем затонет баржа, груженная мрамором?

98. Взвешивание без весов

Собака Нуллибера питается готовым сухим собачьим кормом. Обычного корма в продаже не оказалось, и Нуллибер купил пакет другого. Но вот беда – этот корм отличается от прежнего дневной нормой: собаке нужно давать 140 граммов нового корма в день. До лаборатории далеко, а из измерительных приборов у Нуллибера дома обнаружилась только мензурка. Как с помощью мензурки и обычных кухонных предметов (среди которых нет весов) отмерить 140 граммов собачьего корма?

99. Коварный клад

Ныряя во время отпуска с аквалангом, Нуллибер обнаружил в затопленном корабле золотые монеты. Здесь же нашлись и старые рычажные весы с набором гирь из нержавеющей стали, так что Нуллибер смог прямо на месте, под водой, взвесить найденный клад. Вернувшись на сушу, он похвастался Винкелю, что нашел целых 5 килограммов золота. Узнав подробности, Винкель предложил взвесить клад на весах в лаборатории. Что получилось при повторном взвешивании?

100. Перехитрить Архимеда

Рычажные весы измеряют массу груза не вполне точно, поскольку и на груз, и на гири действует архимедова сила. Если нам нужны точные измерения, из какого материала следует изготовить гири, чтобы архимедовой силой можно было спокойно пренебречь?

101. Шаткое равновесие

К рычагу-коромыслу подвешены две гири таким образом, что рычаг находится в равновесии (рис. 13).

Рис. 13

Нарушится ли равновесие, если гири (но не рычаг) полностью погрузить в одинаковую жидкость? (Считайте, что нити, с помощью которых подвешены гири, невесомы, сам рычаг сбалансирован и трения в точке опоры нет.)

102. Сюрпризы выталкивающей силы – 2

В воду, где плавает брусок из лиственницы, аккуратно долили бензин так, что он полностью покрыл брусок. Изменится ли глубина погружения бруска в воду? Если изменится, то как?

103. Упрямый брусок

Винкель опустил деревянный брусок в сосуд с водой и заметил, что брусок выступает над поверхностью воды на одну четверть своей толщины. Он отнес свою экспериментальную установку в небоскреб, где установлены скоростные лифты, чтобы изучить, как будет меняться глубина погружения бруска, когда сосуд с водой движется с ускорением вверх или вниз. Какие результаты получит Винкель? С каким ускорением должен двигаться лифт, чтобы брусок опустился на дно сосуда?

104. Сюрприз Архимеда

Внутри цистерны подвесили к «потолку» металлический шарик на прочной нитке. Когда цистерна движется с ускорением, нитка отклоняется на определенный угол. Как изменился бы этот угол, если бы цистерна была не пустая, а заполненная водой (при том же самом ускорении)?

105. Своевольный воздушный шарик

Как будут вести себя чемодан на полу, мячик на столе и воздушный шарик, наполненный гелием, в купе ускоряющегося железнодорожного вагона?