Вопросы занимательной физики
1
Поставим сначала такой вопрос: какова мощность горячей спички?
Это не вопрос-шутка, а вполне реальная задача из области физики. При горении развивается тепло, освобождается энергия. Сколько же джоулей энергии развивает горящая спичка в секунду? Другими словами, какова мощность горящей спички в ваттах? Ничего шуточного в постановке вопроса, как видите, нет.
Не надо думать, что энергия спички до смешного ничтожна.
Легко убедиться, что она далеко не так мала, Вот расчет: спичка весит около 0,1 г (это можно определить прямым взвешиванием, а при отсутствии чувствительных весов измерением ее объема, принимая удельный вес спичечной соломки за 0,5 г). Теплотворную способность древесины примем равной 3 тыс. малых калорий на грамм. Легко определить по часам, что спичка сгорает секунд в 20. Значит из 300 малых калорий (3000 × 0,1), развивающихся при сгорании целой спички в одну секунду, появляется 300:20, т. е. 15 малых калорий. Каждая малая калория равна 4,2 джоуля; следовательно мощность горящей спички равна:
4,2 × 15 = 63 ватта.
Значит горящая спичка по мощности превосходит 50-ваттную электрическую лампочку.
Если вы правильно поняли произведенный сейчас расчет, попробуйте самостоятельно ответить на вопрос: какова мощность горящей папиросы?
Вот данные, необходимые для расчета: вес табака 0,6 г; теплотворная его способность 3 тыс. малых калорий на грамм; время, в течение которого выкуривается папироса, 5 мин.
2
Открытый ящик с парафинированными стенками длиной в 20 см и шириной 10 см налит водой до высоты 10 см. В ящик стреляют из ружья, и он разносится в щепки, а вода превращается в облако мелкой пыли.
Чем объяснить подобное действие выстрела?
3
Шар положен на край стола, плоскость которого перпендикулярна к отвесу. Останется ли шар в покое при отсутствии трения?
4
Почему снег белого цвета?
Ответы на вопросы занимательной физики, помещенные в N° 4
1. Дым, пыль и туман
Дым, пыль и туман отличаются друг от друга по состоянию и размерам частиц, взвешенных в воздухе (или в другом газе). Если частицы эти твердые, — мы имеем пыль или дым; если жидкие, — мы имеем туман.
Пыль от дыма отличается размерами частиц. Частицы пыли крупнее; их поперечник колеблется от 0,001 до 0,01 сантиметра. Поперечник же частицы дыма равен обычно 0,0000001 см; такого размера достигают например частицы табачного дыма, поперечник которых всего в десять раз крупнее поперечника атома водорода.
Другое отличие дыма от пыли — это скорость оседания частиц. Пылинки оседают с возрастающей скоростью, между тем как частицы дыма или оседают с постоянной скоростью (если диаметр их не меньше 0,00001 см) или же. вовсе не оседают (если диаметр их меньше 0,00001 см).
2. Литр спирта в океане
Разбираемый пример наглядно показывает, насколько огромно число молекул в незначительном объеме тела. Чтобы дать ответ на поставленный вопрос, нужно сравнить число молекул спирта в одном литре с числом литров воды в мировом океане. Оба числа подавляют наше воображение. Проделаем соответствующий расчет.
В одном грамме спирта содержится (как утверждает физика):
14 • 10²¹ молекул, т е. 14 с 21 нулем.
Следовательно литр спирта, весящий 800 г, содержит:
14 • 10²¹ • 800 = 112 • 10²³ = 10²⁵ молекул (приближенно)
Сколько же литров воды в мировом океане? Поверхность, занятая водою, имеет площадь около 370 000 000 км². Если считать, что средняя глубина океана 4 км, то объем всей воды равен 148•10⁷ км³ или 148•10¹⁹ л.
Разделив число молекул в литре спирта на число литров воды в океане, получим круглым числом 7 000. Это значит, что в каком бы месте океана мы ни зачерпнули воды литровой кружкой, в ней найдется в среднем около 7 000 молекул из того литра спирта, который был вылит в океан. В каждом зачерпнутом наперстке мы уловили бы 7 штук спиртовых молекул!
3. Десятимиллионная доля грамма
Десятимиллионную долю грамма вещества каждый из нас видел бесчисленное множество раз. Вы сами сейчас видите ее. Чернильная точка или точка типографского шрифта весит примерно одну десятимиллионную долю грамма. Взвешивание точки выполнено было так: на чрезвычайно чувствительных весах взвесили чистую бумажку, затем поставили на ней чернилами точку и снова взвесили.
Разница в весе и показала вес точки. Он оказался равным 0,00000013 г, чуть больше десятимиллионной доли грамма.
4. Увязший автомобиль
Силы одного человека часто оказывается достаточно, чтобы извлечь тяжелую машину тем примитивным способом, который описан в задаче. Веревка при любой ее натянутости должна уступить действию даже умеренной силы, приложенной под углом к ее направлению. Это происходит по той же причине, по которой всякая натянутая веревка немного провисает.
Возникающие при этом силы показаны на рисунке. Сила тяги человека CF разлагается на две — CQ и СР, — направленные вдоль веревки. Сила CQ тянет пень и, если он достаточно крепок, уничтожается его сопротивлением. Сила же СР увлекает автомобиль, и так как она значительно больше, чем CF, то может извлечь машину из выбоины. Выигрыш силы тем больше, чем больше угол PCQ, т. е. чем сильнее натянута веревка.
Я. ПЕРЕЛЬМАН
Присылайте ответы на „Вопросы занимательной физики“. Сообщайте в редакцию о том, насколько труден помещаемый в этом отделе материал и какие вопросы вас интересуют.
Комментариев нет:
Отправить комментарий