Задачки по физике для сообразительных

Подробности

Обновлено 04.06.2023 12:33

Ведро с водой свободно падает дном вниз. В боковых стенках и дне ведра имеются отверстия. Будет ли выливаться вода через эти отверстия?
- Если ведро стоит на земле, то вода выливается из дырок вследствие разности давлений в воде, на ее поверхности и в месте расположения дырки. При свободном падении ведра вода оказывается «ненапряженной» и упомянутая выше разность давлений пропадает. Если считать, что ведро небольшое и изменением давления окружающего воздуха по высоте ведра можно пренебречь, то вода из дырок выливаться не будет.

Утка при ходьбе переваливается с боку на бок, а курица нет. Почему?
- Если утка стоит, то вектор ее силы тяжести проходит вне участков соприкосновения лап утки с землей, поэтому при поднимании одной из лап (при передвижении утки), чтобы не упасть, утка переносит центр масс в сторону, противоположную поднятой лапе. У курицы же лапы всегда находятся под туловищем, так что центр масс всегда находится над площадью опоры, и переваливаться не приходится.

Уровень воды, попавшей в лодку, совпадает с уровнем воды в озере. Когда уровень воды будет выше, если в лодку бросить бревно? или буханку хлеба массой в 1 кг?
- Для простоты рассуждений вместо бревна нальем в лодку еще воды, масса которой будет равна массе бревна, что приведет к тому же изменению уровня воды внутри лодки. Таким образом, сила, действующая на лодку вниз, изменится на величину силы тяжести налитой воды (или брошенного бревна). Корпус лодки дополнительно погрузится в воду. Если бы в положении равновесия лодки уровень забортной воды сравнялся с уровнем воды внутри ее, то выталкивающая сила, действующая на лодку вверх, возросла бы на величину силы тяжести налитой в лодку воды плюс силу тяжести воды в объеме дополнительно погруженной части самой лодки. Если толщина стенок лодки существенна, то вторая добавка значительна, и следовательно, в положении равновесия уровень воды вне лодки будет ниже  уровня воды внутри лодки.

Барон Мюнхаузен рассказывает про следующий «правдивый случай», происшедший с ним. Он разбежался, чтобы прыгнуть через болото. Во время прыжка он заметил, что не допрыгнет до противоположного берега. Тогда прямо в воздухе он повернул обратно и возвратился на берег, с которого прыгал. Почему это невозможно?
- Если бы то, что рассказывал Барон Мюнхаузен было правдой, то не выполнялся бы закон изменения импульса. Действительно, чтобы изменить скорость полета, а значит и импульс Барона, должна подействовать какая-то внешняя сила, а как видно из рассказа, Барон лишь «усилием воли», иначе говоря, используя внутренние силы, изменил направление скорости полета на обратное.

Допустим, что аквалангист под водой потерял ориентацию. Как он может определить, где верх, а где низ?
- Он может, например, сориентироваться по направлению всплывания выдыхаемого им воздуха — пузырьки воздуха устремляются к поверхности воды. Если у него окажется тяжелый предмет, то отпустив последний, он сможет определить, где «низ».

В кастрюле с тяжелой крышкой вскипятили воду. Кастрюлю сняли с плиты, после чего в спокойную воду насыпали чайную заварку. Вода бурно закипела. Объясните явление.
- После того как кастрюлю сняли с плиты, ее содержимое стало охлаждаться, причем в момент снятия насыщенные пары воды занимали все свободное пространство внутри, а воздух в процессе кипения в основном вышел из воды. Тяжелая крышка плотно закрывает кастрюлю. В процессе конденсации паров внутри кастрюли выделяется тепло, препятствующее резкому снижению температуры воды, однако давление внутри падает. Когда мы снимаем крышку и насыпаем в спокойную воду заварку, появляется возможность для испарения воды изнутри вблизи возникших центров парообразования — чаинок. Ситуация напоминает состояние «перегретой» жидкости, в которой сначала отсутствуют центры парообразования, а мы их принудительно создаем.

В стакан с сахаром и в стакан без сахара налили горячий чай из одного чайника. В каком стакане чай холоднее?
- Внутренняя энергия горячей воды, налитой в стакан с сахаром, частично идет на растворение сахара, поэтому сладкнй чай холоднее.

Два шарика одинаковой массы — свинцовый и стальной — падают с одинаковой высоты на песок. Какой из них больше нагреется?
- Больше нагреется тот шарик, теплоемкость материала которого меньше. Поскольку шарики падают с одинаковой высоты и массы их равны, то выделяются одинаковые количества теплоты. В нашем случае больше нагреется свинцовый шарик.

Температура пламени свечи 1600 °С. Температура плавления железа 1400 °С. Почему же гвоздь не плавится на свечке?
- Гвоздь не плавится из-за того, что значительная доля поступающего к нему тепла вследствие теплопроводности уносится прочь.

Что произойдет, если включенный электронагреватель вынуть на некоторое время из воды?
- При вынимании электронагревателя из воды резко уменьшается теплоотвод, происходит перегрев нагревателя и как результат он плавится, а зачастую и взрывается.

Источник: по книге «Занимательно о физике и математике». Сост. С.Кротов, А.Савин.