Позакласний захід "Парадокси фізики"

Позакласний захід для учнів 8-х класів «Парадокси фізики»

Що таке парадокс ? У парадоксі твердження, що здається невірним, таким, що протирічить здоровому глузду, реально є справедливим. Кажучи словами популярного прислів’я, «неймовір-но, але факт».

Письменник Данііл Гранін писав: «Парадокс - это истина, обряженная ложью.»

Щоб ви зрозуміли, що таке фізичний парадокс, наведемо спочатку приклад із звичайного життя. "Чим більше сиру, тим більше у ньому дірок, але ж чим більше дірок, тим менше сиру! Виходить, чим більше сиру, тим менше сиру? "- це і є парадокс, але не наш, бо ми з вами сьогодні фізики! Отже почнемо розгляд саме фізичних парадоксів.

1. Згадайте, що ми з вами вчили нещодавно агрегатні перетворення речовин. Як ви думаєте, яка вода швидше кристалізується – холодна чи гаряча ?.. На перший погляд здається логічним, що гаряча вода повинна замерзати повільніше, ніж холодна, оскільки холодна знаходиться ближче до нуля – до температури кристалізації води.

Але так званий « Ефект Мпемби » - це парадокс, згідно якому саме гаряча вода може замерз-нути швидше, ніж холодна. Хоча при цьому вона повинна пройти температуру холодної води у процесі замерзання. Це незрозуміле явище вперше помітив давньогрецький філософ Аристотель майже 3000 років тому. Зараз «ефект Мпемби» добре відомий вченим. Чому він має таку назву ?

Ще у 1963р. танзанійський школяр Ерасто Мпемба теж помітив, що солодке молоко, яке він використовував для виготовлення морозива, застигає швидше, коли воно було попередньо нагріте. Хлопчик звернувся за поясненням до вчителя фізики, але той лише посміявся над учнем. На щас-тя, одного разу у цій школі побував Денніс Осборн, професор фізики із университету Дар-Ес-Са-лама. Мпемба звернувся до нього з тим же питанням. Професор сказав, що він не може поясню-вати те, чого ніколи не бачив, і повернувшись додому попросив своїх співробітників провести відповідні експерименти. Вони підтвердили слова хлопчика і ось як пояснили. Гаряча вода швид-ше випаровується із контейнера, зменшуючи цим свій об’єм, а менший об’єм води при однаковій температурі замерзає швидше. А от у герметичних контейнерах холодна вода повинна замерзати швидше.

1. Поговоримо ще про морозиво. Відомо, що морозиво швидше тане, якщо його роздавлюва-ти ложечкою. Як ви думаєте, чи вірно, що морозиво тане швидше лише тому, що тут вико-нується робота і витрачається механічна енергія?.. (швидкість танення морозива пов’язана зі швидкістю підведення до нього теплоти; декіль-ка факторів збільшують цю швидкість: перемішування морозива створює конвекцію, роз-тирання збільшує площу контакту морозива з більш нагрітим повітрям і чашкою, а ложеч-ка з металу має гарну теплопровідність і також відводить тепло ).

! дослід з водою різної температури (суб’єктивне сприйняття температури води) …

1. Розглянемо ефект холодного вітру
   Наше сприйняття температури досить суб’єктивне. Вологість, індивидуальна фізіологія і навіть наш настрій може змінити наше сприйняття гарячих і холодних температур. Те ж саме відбувається і з вітром: температура, яку ми відчуваєм, не є реальною. Повітря, яке безпосередньо оточує людське тіло, відіграє роль своєрідної повітряної ковдри. Ця ізоля-ційна повітряна ковдра утримує тепло. Коли на вас дує вітер, цю повітряну ковдру здуває і ви починаєте відчувати реальну температуру, яка набагато нижча. Ефект прохолодного вітру впливає тільки на ті об’єкти, які самі виділяють тепло.

1. Нормальна температура тіла людини дорівнює +36,6⁰С. Але їй не холодно при температурі повітря +20⁰С і навпаки дуже жарко при температурі +36⁰С. А от у воді, навпаки, при 36⁰С людина почуває себе нормально, а при +20⁰С їй холодно! Як це пояснити ?..

( у повітрі при 36 градусах між тілом людини і повітрям фактично немає теплообміну, оскільки температури майже однакові і крім того, повітря як газ має погану теплопровід-ність, тобто не забирає тепло у тіла людини; у води ж гарна теплопровідність і вода швидко забирає зайву теплоту у тіла людини, тому у воді при 20 градусах тіло людини швидко охолоджується і людина відчуває холод )

1. У творі Олексія Кожевнікова «Парень с большим именем» ось як описана робота сталева-рів: « Вокруг печи был нестерпимый жар и свет, но рабочие подбегали к самому жерлу и кидали в него лопатами куски железа. Все они были в валенках, в брезентовой одежде, на головах носили широкополые валяные шляпы, а глаза прикрывали синими очками». Здавалося б, що при такій величезній температурі повітря у цеху біля плавильної печі робітники повинні працювати взагалі майже роздягненими. Чому ж незважаючи на нестерпну жару вони працюють у такому теплому одязі ?..

(цей одяг має низьку теплопровідність, тому не пропускає «жару» всередину і таким чином температура тіла робітників сталеварів не підвищується сильно). А згадайте ще, у яких костюмах працюють сучасні пожежники на пожежі ?.. Так, у блис-кучих. Чому ?.. (тому що блискучі поверхні гарно відбивають падаюче на них світло і тому тіла з такою поверхнею не сильно нагріваються)

1. Згадайте, яка залежність між тиском і температурою кипіння рідини ?.. Отже, зі зниженням тиску температура кипіння води також зменшується. Тому з метою економії палива вигідно було б у кухонних каструлях відкачувати повітря з під кришки, щоб вода закипала при більш низькій температурі. Але цього ніхто не робить. Парадокс! Чому ?.. (мікроби і різні бактерії, які можуть знаходитися у продуктах, гинуть лише при 100 граду-сах і навіть вище, крім того багато продуктів при більш низькій температурі просто не зва-ряться, хоча вода й буде кипіти)

1. Як ви думаєте, який предмет сильніше замерзає на морозі – мокрий чи сухий ?.. Реально, мокрий предмет замерзає на морозі сильніше, а між тим, коли починаються моро-зи, як це не парадоксально, вологий грунт промерзає вглибину менше, ніж сухий. Як ви думаєте, чому так ?.. 0 (тверді тіла мають більшу теплопровідність, ніж рідини, тому сухий грунт швидше замер-зає взимку і відповідно глибше, а грунт, капіляри якого заповнені водою, гірше проводить теплоту, тому зберігає її і не так глибоко промерзає )

1. Згадайте, як змазування впливає на тертя ? .. Вірно, змазка дотичних поверхонь зменшує тертя. Чому ж рукоятку сокири важче утрима-ти сухою рукою, ніж вологою ?.. ( при змочуванні деревини невеличкі волокна на поверхні рукоятки сокири набухають і настовбурчуються, завдяки цьому тертя між рукояткою і рукою збільшується ; тому вода не зменшує коефіцієнт тертя як змазка, а навпаки збільшує його внаслідок збільшення площі дотичних поверхонь.

1. Уявіть собі таку ситуацію : до пристані причалюють два однакові човни, люди у човнах підтягуються до берега за допомогою канатів. Протилежний кінець першого канату прив’язаний до стовпа на причалі; а за протилежний кінець другого канату тягне матрос, що стоїть на причалі. Всі троє прикладають однакові зусилля. Як ви думаєте, який човен причалить раніше?..
   ( Як це не парадоксально, але обидва човни причалять одночасно! Бо як відо-мо, для кожної дії є рівна протидія. З якою силою люди у човнах тягнуть за один кінець канату, з такою ж силою другий кінець канату діє на стовп і на матроса. Іншими словами, стовп "тягне" кінець канату з такою ж силою, з якою її тягне матрос, що стоїть на причалі.)

1. Ті , хто читали роман Жюля Верна «20 тисяч льє під водою» або дивилися художній фільм , знятий за цим романом, пам’ятають, напевно, з яким захватом розповідав про комфорта-бельні і просторі приміщення підводного човна «Наутілус» випадково попавший на нього професор Аронакс. Велика їдальня, простора бібліотека, салон для відпочинку, зручні каю-ти, широкі коридори, колосальный машинний зал. Як це не схоже на справжні підводні човни, у яких 2/3, а то і 3/4 внутрішнього об’єму зайнято механізмами! Далеко не кожний член екіпажу має на човні постійну койку, а зазвичай ділить її з тим, хто на вахті. Тіснота на підводному човні буквально сковує всі рухи. Чому ж не будують більш просторі човни?.. Що ж заважає зробити помешкання на підводному човні більш просторими?..

Виявляється справа не у економії місця і не у спартанському вихованні. У всьому винен… закон Архимеда, згідно якому виштовхувальна сила Архімеда тим більша, чим більший об’єм зануре-ного у неї тіла. Значить, щоб компенсувати силу Архімеда, що виштовхує підводний човен на по-верхню, і «натопити» човен, потрібна додаткова сила, а отже додатковий вантаж.

Наприклад, лише один двигун підводного човна при масі 10 т має об’єм 14 м³. Отже, щоб його «натопити» треба додаткова сила , що дорівнює вазі тіла масою у 4 тони.
І тому конструктори підводних човнів для дотримання балансу вагів і плавучості змушені без-жально зменшувати об’єми приміщень підводних човнів: каюти роблять маленькими, пости – тісними, відсіки – максимально зменшеними.

1. Згадаємо 7-й клас і тему «світлові явища». Різні рідини (шампуні, газовані напої, пиво та інші) мають різний колір. Чому ж тоді колір пінки різноманітних рідин завжди один і той же – білий, тобто колір падаючого на неї білого світла ?..

Піна складається з величезної кількості бульбашок повітря, оточених плівкою рідини. Тонка плівка будь-якої рідини, що оточує ці бульбашки, практично не має кольору на просвіт і майже не впливає на колір піни. Колір рідини стає більш темним і насиченим лише зі збільшенням її товщини. Хаотично ж орієнтовані поверхні бульбашок на рідині відбивають падаюче світло у різні боки, тобто розсіюють його. Саме це і надає пінці будь-якої рідини кольору падаючого на неї світла - білого. А значить, щоб побачити кольорову пінку, наприклад, червоного кольору, достатньо піднести вночі скляну шампанського до червоного ліхтаря.

Отже , на прикладі розглянутих парадоксів можна відчути магічну силу слова або, точніше , якщо використувати відомий вираз, «силу вольности речи». Саме вона і робить парадокси настільки складними і разом з тим настільки привабливими.

А тепер пропонуємо вам подивитися ще один тип парадоксів – парадокси зору, а точніше оптичні ілюзії. (перегляд відео …)

І закінчити наш захід хочеться словами відомого фізіолога Івана Павлова : «Правильно понятая ошибка – это путь к открытию».