Интересные физические задачи из жизни

Задача должна быть кусачей,

Иначе она не задача …

Кто не умел работать в восемь лет,

От тех и в тридцать тоже толку нет !

Екскаватор рив котловину. Несподівано ковш заскреготав по металу. Машиніст глянув у яму і завмер: колишній солдат умить упізнав тисячокілограмову бомбу. Викликали сапе-рів, вони встановили, що у бомби сповільненої дії, яку було скинуто ще за часів війни, вибуховий механізм не спрацював. Але хтозна, може досить її торкнутися, щоб вона вибухнула ? А навкруги будинки, дитсадок, школа … І в цей момент сапери почули, що всередині бомби почав цокати годинник.

? Що робити ? Як зупинити годинник ?

Відповідь: Командир саперів наказав принести з сусіднього заводу ємність з рідким азотом (-196⁰С). Цим азотом стали поливати бомбу, і коли холод дійшов до годиннико-вого механізму, то годинник зупинився.

У часи ВВВ у тріскучі морози на одному уральському заводі потрібно було встановити потужний прес для штампування броні. Основу преса масою у кілька сотень тонн потріб-но було опустити у підготовлену для неї котловину, але не було підйомних кранів. А че-кати не можна – броня потрібна фронту !

? Як бути ?

Відповідь: Прес міг би опуститися в котлован без підйомного крану, майже «сам собою», якби у розпорядженні монтажників опинилось щось, здатне утримати прес над котлова-ном, а потім поступово «зникнути». Оскільки справа відбувалась взимку, монтажники легко знайшли «щось» - звичайний лід. У котлован налили воду, заморозили її, поставили на лід прес, а потім лід повільно розтопили. Вода витекла у спеціально підготовлений отвір, а прес зайняв своє місце.

Щоб визначить швидкість дельфіна, перед прозорою стінкою дельфінарію встановили кінокамеру. На одному знімку вийшла голова дельфіна з лівої сторони кадра. Через 8 кадрів на тому самому місці опинився хвіст. Камера робить 24 кадри в секунду. Довжина дельфіна 1,9 м.

? Яка швидкість дельфіна ?

Відповідь: Дельфін пропливає свою довжину 1,9 м за 8 кадрів, тобто за 1/3 с. За формулою швидкості отримуємо 5,7 м/с.

Пам’ятаєте рядки відомого вірша «Есть женщины в русских селеньях» : «Коня на скаку остановит» ?

? Що буде з вершником, якщо жінка «коня на скаку зупинить» ?

Відповідь: він по інерції перелетить через голову коня і впаде.

Куля, що летить зі швидкістю 600 м/с, наскрізь пробиває вагон шириною 4 м. Виявилось, що отвори в стінках вагона зміщені на 10 см один відносно одного. З якою швидкістю їхав вагон ?

Відповідь: За той час, за який куля пролетіла відстань S₁=4 м зі швидкістю V₁ =600 м/с перпендикулярно до рейок, вагон встиг проїхати відстань S₂ =10 см із невідомою швидкістю V₂. Рух відбувався за однаковий проміжок часу. Отже t₁=t₂, V₂=S₂*V₁/S₁=15 м/c.

У морі під час штилю пливуть назустріч один одному хлопчик і човен. Одночасно між ними пливе допитливий дельфін. Підпливши до хлопчика, він відразу повертає і пливе назад до човна, а від нього знову повертається до хлопчика. Так він і плаває між човном і хлопчиком. Визначте шлях, щоподолав дельфін за час, протягом якого відстань між хлопчиком і човном скоротилась з 500 м до 100 м. Швидкість хлопчика 1 м/с, човна – 3 м/с, а дельфіна – 5 м/с.

Відповідь: Швидкість зближення хлопчика і човна 1+3=4 м/с. Відстань між ними зменшилась на 500-100=400 м. Час, за який це сталося 400/4=100 с. Тоді відстань, що подолав дельфін 5*100=500 м.

У разі сильного вітру невеликий бархан пересувається за добу на 10 м. Яку відстань про-повзе бархан за рік ?

Відповідь: 3650 м

При попутному вітрі швидкість поштового голуба 100 км/год, а при зустрічному – удвічі нижче. За який час доставить голуб лист адресатові на відстань 850 км і повернеться на-зад, якщо туди він летить при попутному вітрі, а вітер аж ніяк не хоче мінятися ?

Відповідь: 25,5 год.

Отруйний павук тарантул попри всі свої якості, ще й відмінний плавець. Він може з не-значними перепочинками плисти цілий тиждень зі швидкістю 20 м/хв. Якої ширини річку здатний подолати за тиждень цей плавець, якщо на перепочинки він витратить всього 3 години ?

Відповідь:198 км.

З колодязя глибиною 18 м за 0,5 хв. за допомогою ворота підняли діжку з глиною масою 36 кг на ланцюзі, кожен метр якого має масу 1 кг. За якої потужності була виконана ця робота ?

Відповідь: А=А₁+А₂=m₁gh+m₂gh/2 (2 – тому що центр тяжіння ланцюга вцілому піднімається на висоту, що дорівнює половині глибини колодязя). m₁=36 кг, m₂=18*1=18 кг. N=A/t=270 Вт.

Військові армії США за нормативами повинні за 1 хв віджатися від підлоги 72 рази. Яку потужність кожен з них при цьому розвиває ?

Чому американці, які живуть прямо під нами на іншій стороні Землі, не сиплються із пла-нети, як горох ? І чому не сиплемося ми, коли Земля під час оберту перевертається ?

Після раптової зупинки свого велосипеда, що зненацька застряг у колючих кущах, Петрик якийсь час ( за інерцією ) продовжував рух крізь кущі у тому ж напрямку. Пролетівши ку-щі наскрізь, Петрик помітив, що швидкість його значно знизилась і що він летить не пря-молінійно, а наближається до калюжі. Які сили пригальмували Петрика в кущах ? Які си-ли примусили Петрика наблизитися до землі ?

У кухоль. площа дна якого 30 см², кинули монету площею 3 см² і товщиною 3 мм. На скільки підвищилась вода ?

Посуда має довжину 30 см і ширину 20 см. Після того, як у посудині потонув срібний лев, рівень води в ньому підвищився на 1,5 см. Знайдіть масу лева.

Солдат з казки «Кресало» набив кишені мідними монетами і поважчав на півпуда. На скільки він поважчає, якщо наб’є кишені золотими монетами ?

Відповідь: 17,3 кг.

Танкер, що вміщував 1 млн.тонн нафти, зазнав аварії. Яку площу моря забруднить така аварія ? Як би можна було очистити море ? Скільки нафти має вилитися, щоб забруднити весь Світовий океан ? За скільки років людство здатне добути стільки нафти ?

(Одну молекулу можа собі уявити як кульку діаметром 10^-10м об’єм 10^-30м³, масою10^-27кг)

Відповідь: 1 млн тонн нафти розтечеться тонким шаром,товщина якого дорівнює діаметру 1 молекули. Тому площа S=V/d=m/(ρ*d) = 10⁹ кг/ (800 кг/м³*10^-9 м)=1,25*10¹⁵м².

Ця площа більша за площу земної поверхні 5,1*10¹⁴ м² приблизно у 2,45 раза і більше площі Світового океану (2/3 поверхні Землі) у 3,67 рази. Отже нафта покрила б весь Світовий океан шаром у 3-4 молекули !

Площа Світового океану =3,4*10¹⁴м². Тоді об’єм нафти має дорівнювати цій площі, помноженій на діаметр молекули, а щоб знайти масу, необхідно цей об’єм помножити на густину нафти. V=3,4*10⁵ м³, m=2,7*10⁸ кг =270 000 тонн.

Питання про тиск

1) По болоту пройшли лось і людина. Чиї сліди на болоті глибше ?

2) Якщо ви хочете врятувати людину, під якою провалився лід, то знайте, що підійти до неї не можна, а підповзати можна. Чому ?

3) Чому кулаком не можна розбити товсту дошку, а ребром долоні – можна ?

4) Індійський факір може виспатися на ліжку, з якого стирчить 10 000 цвяхів. Чи легше буде йому заснути, якщо з ліжка стирчатиме тільки 1 цвях ?

5) По піску краще іздити на приспущених шинах. Чому ?

В одного ковбоя під час стрілянини з бандитами було пробито грудину з обох боків. Хоча легені при цьому залишились неушкодженими, ковбой все ж таки помер від задухи.

? Чому так ?

Капітан Врунгель обіцяв показати у себе вдома відкритий акваріум, у якому живе риба, піднята з глибини у 2 милі.

Чи схоже це на правду ? Чому ?

Вертикальне положення смертельне для змії.

? Як ви думаєте, чому ?

Відповідь: Щоб змія загинула, повинна вийти з ладу яка-небудь система зміїного організ-му (опорно-рухова, нервова або кровоносна). Порватися під дією власної ваги змія не зможе. Уявити, що змія загинула від нервового стресу через те, що її взяли в руки, теж важко. А от тепер розберемося із кровоносною системо. Вона розрахована на певний тиск, якого повинно вистачити, щоб серце могло підняти кров на висоту, на якій перебуває голова. За звичайного способу життя голова наприклад метрової змії піднімається на висоту 20-25 см, отже нормальний тиск крові у неї р=1000кг/м³*10м/с²*0,25 м=2500 Па. Якщо ту ж саму змію вертикально розташувати головою вгору, її серце тепер не зможе зебезпечити кров’ю голову; якщо ж змію розташувати головою вниз, то тиск у судинах голови буде занадто великим і судини не витримають.

Аналогія : тиск і гра у більярд.

Сьогодні в більярдній я бачив небувалий випадок. Мій партнер в останній партії так по-спішав, що забув зняти рамку з піраміди з 15 кульками перед тим, як цю піраміду розбити. Ударив він по ній 16-ю кулькою – вся піраміда поїхала по столу разом із рамкою. А тепер згадайте, якщо вдарити по піраміді без рамки, то кулі розлетяться в усі сторони, а дві-три й у лузи потраплять.

- Якщо на рідину або газ натиснути, то то тиск передається без зміни в усіх напрямках по закону Паскаля. Якщо ж натиснути на тверде тіло, то тиск буде передаватися тільки в на- прямку прикладеної сили. Це пов’язано з молекулярною будовою речовини : у твердому тілі молекули жорстко зв’язані мі собою, а в рідині і газі – ні.

Задачі на тиск

1. Маса тендітної фігуристки Оленки 30 кг. Площа дотику леза її ковзана з льодом 2 см².

Маса телиці Корівки 240 кг. Площа дотику з льодом її копит 16 см². Обчисліть і порівняй-те, який тиск чинять телиця і Оленка на льоду, якщо Оленка прямує на лівій ніжці до перемоги ?

2. Піді мною глибина –

П’ять кілметрів до дна.

Юлій Кім

? Який тиск довелося б витримати поетові, якби його утопили за неправильний наголос ?

3. Струмінь найпотужнішого у світі фонтану (штат Арізона у США) досягає висоти 171 м. Який тиск створює його насос ?

4. Чому дорівнює тиск на дні Маріанської западини (11022 м)?

5. Оцініть величину кров’яного тиску в жирафи.

Відповідь: тиск повинен бути достатнім,щоб утримати стовп крові на висоті, що дорівнює зросту жирафи (а це приблизно 6 м), тобто це р=1000 кг/м³*10м/с²*6 м=6000 Па=

459 мм рт.ст. Чи це не забагато ?

Відповідь правдоподібна, бо можна перевести нормальний тиск людини у одиниці «кров’-яного стовпа» : р_л=120 мм рт.ст., h_кр=h_рт

Демонстрація на тиск :

У пластиковій пляшці зробіть на різній висоті однакові отвори. Налийте води і спочатку слідкуйте за струменями води,коли пляшка вертикальна, а потім, перевернувши пляшку горизонтально.

Питання про Архімедову силу.

Як спливають риби ? Як вони пірнають ? Як забезпечити спливання підводного човна ?

Відповідь:

Риба використовує свій плавальний міхур. Зменшуючи або збільшуючи об’єм міхура, риба міняє середню густину свого тіла. При найменшому об’ємі міхура густина риби більша від густини води, при найбільшому об’ємі – менша від неї. Але є й інший спосіб: риба може спливати або пірнати, як людина, відштовхуючись від води і створюючи за рахунок цього силу тяги у потрібному напрямку. Для цього риба використовує хвіст, а людина – ноги.

Підводні човни спливають способом, схожим на перший. Роль плавального міхура у них виконує спеціальні цистерни, які для занурення заповнюються водою, а для спливання продуваються стиснутим повітрям, яке витісняє воду.

Задачі на рух від Шерлока Холмса ( задачі з недостатньою умовою)

1. Якщо пароплав зі злочинцями тиждень тому стояв у Бомбеї, а зараз пливе Суецьким каналом, то коли можна чекати на нього в Лондонському порту ?

(Відстані Бомбей-Суец та Суец-Лондон відомі, їх можна взяти з географічної карти. Спільне – однакова швидкість пароплава на обох відрізках шляху.)

1. Готуючись підірвати будинок, злочинець підпалив бікфордів шнур і кинувся тікати, щоб до вибуху бути на безпечній відстані. Якої довжини потрібно взяти шнур ? (треба знати час горіння шнура)

1. Скільки потрібно часу, щоб пройти пішки відстань, яку диліжанс проходить за годину ? (треба знати саму відстань)

Проблемне питання (густина) - репортаж з «дикого ринку» :

Пане, ви мені вранці продали бідон соняшникової олії і сказали, що берете гроші за 40 літрів. Я прийшла додому, зважила вашу олію, а її виявилося не 40 кг, а всього лише 37,5 кг. Долийте олії або поверніть гроші !

• Розберіться, чи повинен продавець виконати вимогу покупниці ?
• Скільки літрів уміщується в бідоні ?
• Скільки кілограмів може важити рідина в бідоні ?
• Чи завжди збігається кількість літрів і кількість кілограмів ?

Відповідь: 1л – це одиниця об’єму, а 1 кг – це одиниця маси. У літрову пляшку влізе, наприклад, майже 2 кг меду і більше 13 кг ртуті. Літрова пляшка вміщує 1 кг тільки одної речовини – води, та й те, якщо вона має температуру 4⁰С.

Оскільки продавець брав гроші не за кг, а за літри, то він нічого не винен покупниці.

Проблемне питання (густина)

Директора лікеро-горілчаного комбінату потягли до суду за крадіжку 200 літрів горілки. Справа трапилась ось яка : на завод завезли 2 цистерни, в одній – 800 л спирту, в іншій – 1200 л чистої джерельної води. Вивезли ж із заводу лише 1800 л горілки. Вам пропонують виступити у суді як експерту. Як ви думаєте : винний директор чи ні ? Які докази ви надасте суду, щоб довести слушність своєї думки ?

Відповідь: Всі речовини складаються з молекул, між якими є проміжки. Тому молекули одної речовини можуть розміщуватися у проміжках між молекулами іншої речовини. Це явище (дифузія) відбувається і при розчиненні спирту у воді. Через це суміш може займа-ти менший об’єм, ніж окремі речовини : якщо ви у відро з яблуками всипете піввідра пшо-на, то об’єм суміші складатиме знов таки 1 відро.

Виступаючи експертом у суді, ви можете це розповісти, а на доказ злити півмензурки спирту і півмензурки води (мензурки однакові). Отримана суміш не заповнить доверху мензурку !

Отже директор не винен !