Учителю физики и ученикам - Занимательные вопросы и опыты с ответами 4 часть
Учителю физики и  ученикам
Занимательные вопросы и опыты с ответами 4 часть
translate the site
Выбрать язык / Choose language:
Ukranian
English
French
German
Japanese
Italian
Portuguese
Spanish
Danish
Chinese
Israel
Arabic
Czech
Estonian
Belarusian
Latvian
Greek
Finnish
Serbian
Bulgarian
Turkish

Меню сайта

Поиск по сайту

Мини-чат
Реклама удаляется администратором сайта!

 
200

Наш опрос
Ваш любимый раздел физики
Всего ответов: 1409

День недели
Определи день недели
День
Месяц
Год

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Приветствую Вас, Гость · RSS 11.12.2016, 07:10

Занимательные вопросы и опыты по физике с ответами 



Часть 1       Часть 2       Часть 3       Часть 4      Часть 5        Часть 6


Часть 4

Сколько весит вода в опрокинутом стакане?

  Ничего, конечно, не весит: в таком стакане вода не держится, выливается,— скажете вы.

  А если не выливается? — спрошу я.— Что тогда?

В самом деле, возможно ведь удержать воду в опрокинутом стакане так, чтобы она не выливалась. Этот случай изображен на рис. Опрокинутый стеклянный бокал, подвязанный за донышко с одной стороны весов, наполнен водой, которая не выливается, так как края бокала погружены в сосуд с водой. На другую сторону весов привязан точно такой же пустой бокал.

Какая сторона весов перетянет?

Перетянет та, к которой привязан опрокинутый бокал с водой. Этот бокал испытывает сверху полное атмосферное давление, снизу же — атмосферное давление, ослабленное весом содержащейся в бокале воды. Для равновесия весов необходимо было бы наполнить водой бокал, привязанный с другой стороны. При указанных условиях, следовательно, вода в опрокинутом стакане весит столько же, сколько и в поставленном на дно.

Сколько весит воздух в комнате?

Можете ли вы, хоть примерно, сказать, какой груз представляет воздух, наполняющий небольшую комнату? Несколько граммов или несколько килограммов? В силах ли вы поднять такой груз одним пальцем или же с трудом могли бы удержать на плечах?

Теперь, пожалуй, не найдется уже людей, которые считают, что воздух вовсе ничего не весит, как думали в старину. Но сказать, сколько именно он весит, многие и сейчас не могут.

Запомните же, что литровая кружка теплого летнего воздуха близ земли (не в горах) весит 1 1/5 г. В кубометре ровно 1000 л; поэтому кубометр воздуха весит в 1000 раз больше, чем 1 1/5 г; это составит 1 1/5 кг.

Теперь вам нетрудно уже будет сосчитать, сколько весит воздух в той или иной комнате. Для этого надо лишь знать, сколько в комнате кубометров. Если площадь комнаты 15 кв. м, а высота 3 м, то воздуха в ней 15x3 = 45 куб. м. Весит же этот воздух 45 кг, да еще 1/5 от 45, то есть еще 9 кг, всего, следовательно, 54 кг. Такого груза одним пальцем не поднимешь да и на плечах унесешь не без труда.

Непослушная пробка

Этот опыт наглядно покажет вам, что сжатый воздух обладает силой, и притом весьма заметной.

Для опыта нам нужны лишь обыкновенная бутылка и такая пробка, которая была бы немного меньше отверстия бутылки.

Держите бутылку горизонтально, вложите в горлышко пробку и предложите кому-нибудь вдуть пробку внутрь бутылки.

Казалось бы, ничего нет легче. Но попробуйте — дуньте посильнее на пробку — и вы будете поражены неожиданным результатом. Пробка не только не войдет внутрь бутылки, но... полетит вам в лицо!

Чем крепче вы подуете, тем быстрее вылетит пробка обратно.

Для того же, чтобы заставить пробку проскользнуть внутрь бутылки, вам надо поступить как раз наоборот: не дуть на пробку, а втянуть в себя воздух из отверстия над ней.

Эти странные явления объясняются так. Когда вы дуете в горлышко бутылки, вы вдуваете в сосуд воздух через отверстие между пробкой и стенками горлышка. Этим вы увеличиваете давление воздуха в бутылке, и он с силой выбрасывает пробку наружу. Когда же вы втягиваете воздух в себя, вы, напротив, разрежаете воздух в бутылке, и пробка вталкивается внутрь давлением наружного воздуха. Опыт удается хорошо лишь тогда, когда горлышко бутылки совершенно сухо; влажная пробка трется о стенки и потому застревает.

Судьба детского воздушного шара

Выпущенные из рук детские воздушные шары куда-то улетают. Куда? Как высоко могут они улететь?

Воздушный шар, вырвавшись из рук, уносится не к крайним границам атмосферы, а лишь до своего «потолка», до той высоты, где вследствие большой разреженности воздуха вес шара равен весу вытесняемого им воздуха. Но он не всегда достигает «потолка». Так как шар, поднимаясь, раздувается (из-за уменьшения наружного давления), то еще до достижения «потолка» он может лопнуть, распираемый изнутри.

Автомобильное колесо

Колесо автомобиля катится вправо; обод его вертится по часовой стрелке. Вопрос состоит в следующем: в какую сторону перемещается при этом воздух внутри резиновой шины колеса — навстречу вращению колеса или в том же направлении?

Воздух внутри шины движется от места сжатия в обе стороны — вперед и назад.

Для чего между рельсами оставляют зазоры?

Между стыками рельсов всегда оставляют пустые промежутки — зазоры. Делается это нарочно. Если зазоров не оставить и укладывать рельсы вплотную один к другому, железная дорога скоро придет в негодность. Дело в том, что все предметы при их нагревании раздаются во все стороны. Удлиняется и стальной рельс летом, когда его нагревает солнце. Если же не дать рельсам простора для удлинения, то, упираясь концами друг в друга с большой силой, они изогнутся вбок, вырвут удерживающие их костыли и исковеркают путы.

Зазоры устраивают и с расчетом на зимнее время. Зимой, когда от холода рельсы сожмутся, станут короче, зазоры могут еще больше увеличиться. Поэтому их устраивают с расчетом и применяясь к климату места, где проходит железная дорога.

Примером использования свойств тел сужаться при охлаждении может служить известный прием натягивания раскаленных железных шин на обод тележного колеса. Когда шина остынет, она станет меньше и плотно обхватит обод.

Стаканы для чая и кваса

Вы замечали, вероятно, что стаканы для холодных напитков часто делаются с толстым дном. Понятно, для чего: такой стакан устойчив, нелегко опрокидывается. Почему же не употреблять тех же стаканов для чая? Ведь и в этом случае хорошо, чтобы стаканы не опрокидывались.

Стаканы с толстым дном не употребляются для горячих напитков потому, что стенки таких стаканов от горячей жидкости прогреваются и расширяются сильнее, чем толстое дно. Подобная посуда непрактична для чая: она растрескивается. Чем тоньше посуда и чем меньше разница в толщине стенок и дна, тем нагревание посуды равномернее и тем лучше она предохраняется от растрескивания.

Дырочка в крышке чайника

В крышке металлического чайника имеется дырочка. Для чего она? Надо дать выход пару, иначе он скинет крышку с чайника. Но при нагревании материал крышки расширяется во все стороны. Что же делается при этом с дырочкой? Уменьшается ли она или увеличивается?

При нагревании крышки чайника дырочка ее увеличивается. Вообще отверстия и полости при нагревании увеличиваются в объеме совершенно так же, как увеличивается равный кусок материала, их окружающего. По этой причине, между прочим, вместимость сосудов от нагревания увеличивается, а не уменьшается, как думают иные.

Дым

Почему дым из трубы в безветренную погоду поднимается вверх?

Дым из трубы поднимается вверх потому, что его выносит горячий воздух, расширившийся от нагревания, а потому и более легкий, нежели тот, который окружает трубу. Когда воздух, поддерживающий частицы дыма, остывает, дым опускается вниз и стелется по земле.

Несгораемая бумага

Можно проделать опыт, в котором бумажная полоска не загорается в пламени свечи.

Для этого нужно обмотать плотно железный прут узкой бумажной полоской наподобие винта. Если такой прут с бумажной полоской внести в пламя свечи, то бумага не загорится. Огонь будет лизать бумагу, закоптит ее, но не сожжет до тех пор, пока прут не раскалится.

Отчего же бумага не загорается? Оттого, что железо, как и всякий металл, хорошо проводит теплоту: оно быстро отнимает от бумаги ту теплоту, которую бумага получает от пламени. Заменив металлический прут деревянным, вы бумагу сожжете, потому что дерево плохой проводник теплоты С медным прутом опыт удается очень хорошо.

Намотав туго нитку на ключ, вы сможете показать опыт с несгораемой ниткой.

 Как замазывать оконные рамы на зиму?

Хорошо замазанная оконная рама сберегает тепло. Но, чтобы хорошо замазать раму, надо ясно представлять себе, по чему вторая рама «греет» комнату.

Многие думают, что вторую раму закрывают зимой только потому, что два окна лучше, чем одно. Это неверно. дело не во втором окне, а в том воздухе, который заключен между окнами.

Воздух очень плохо проводит теплоту. Поэтому воздух, xoрошо замкнутый, чтобы он не уходил и не уносил с собой тепла, предохраняет комнату от остывания.

Для этого воздух должен быть закупорен наглухо. Иные думают, что, замазывая на зиму рамы, надо вверху наружной рамы оставлять щель. Это большая ошибка. Если делать так, то воздух между рамами будет вытесняться наружным холодным воздухом, и оттого комната остудится. Надо, напротив, заделывать обе рамы возможно лучше, без малейшей скважины.

При отсутствии замазки можно с успехом заменить замазывание обклейкой рам полосами плотной бумаги. Только хорошо замазанные или тщательно оклеенные окна уменьшают расход дров на отопление.

Почему дует от закрытого окна?

Нам кажется странным, что в холодную погоду часто дует от окна, которое закрыто совершенно плотно, тщательно замазано и не имеет ни малейшей щели. Между тем здесь ничего удивительного нет.

Воздух комнаты почти никогда не находится в покое: в к0мнате"существуют невидимые для глаза течения, порождаемые нагреванием и охлаждением воздуха. От нагревания воздух разрежается и, следовательно, становится легче; от охлаждения, напротив, воздух уплотняется и становится тяжелее. Легкий, нагретый воздух близ лампы или теплой печи вытесняется холодным воздухом вверх, к потолку, потому что воздух тяжелый, охлажденный возле окон или холодных стен, стекает вниз к полу.

Эти течения в комнате легко обнаружить с помощью детского воздушного шара, если привязать к нему небольшой груз, чтобы шар не упирался в потолок, а свободно парил в воздухе. Такой шар, выпущенный близ натопленной печки, путешествует по комнате, увлекаемый невидимыми воздушными течениями: от печки по потолку к окну, там опускается к полу и возвращается к печке для нового оборота по комнате.

Вот почему зимой мы чувствуем, как дует от окна, особенно внизу, хотя рама достаточно плотно закрыта и наружный воздух не может проходить сквозь щели.

Как надо охлаждать льдом?

Когда вы хотите охладить квас льдом, куда ставите вы кувшин: на лед или под лед?

Многие, не раздумывая, ставят кувшин на лед, как горшок со щами на огонь. Так охлаждать не годится. Нагревать надо, действительно, снизу, но охлаждать, наоборот, сверху.

Попробуйте разобраться, почему выгоднее охлаждать сверху, чем снизу. Вы знаете, что холодное вещество плотнее теплого; холодный напиток плотнее неостуженного. Когда вы кладете лед поверх кувшина с квасом, верхние слои напитка (прилегающие ко льду), охладившись и сделавшись оттого тяжелее, опускаются вниз; на их место подтекают другие, еще неостуженные, порции кваса, охлаждаются льдом и, в свою очередь, опускаются. В короткий срок весь квас в кувшин. побывает в соседстве со льдом и охладится. Другое дело, если вы ставите напиток не под лед, а поверх льда. Тогда прежде всего охлаждается самый нижний слой напитка; он делается плотнее и остается на дне, не уступая места остальным ему теплым слоям. Никакого перемешивания жидкости в это: случае не происходит, и оттого она охлаждается очень медленно.

Не одни только напитки выгодно охлаждать сверху: мясо овощи, рыбу надо для охлаждения тоже класть под лед, а не поверх льда. Ведь они охлаждаются не столько самим льдом) сколько остуженным воздухом; холодный же воздух течет вниз, а не вверх. И если вам понадобится льдом охладить, ни пример, комнату больного, кладите лед не под лавку, а куда-нибудь повыше, на полку, или подвесьте его к потолку.

Цвет водяного пара

Случалось ли вам видеть водяной пар? Можете ли вы сказать, какого он цвета?

Водяной пар в точном смысле этого слова совершенно прозрачен и бесцветен. Его нельзя видеть, как невозможно видеть воздух. Тот белый туман, который в обиходе называют «пар», есть скопление мельчайших водяных капелек; это распыленная вода, а не пар.

Почему „поет" самовар?

Отчего происходит певучий звук, который издает самовар, перед тем  как вода в  нем закипит?  Вода, непосредственна прилегающая к трубе самовара, превращается в пар, который образует в воде небольшие пузырьки. Как более легкие, пузырьки эти вытесняются окружающей водой вверх. Здесь они попадают в воду, температура которой ниже 100°. Пар в пузырьках охлаждается, сжимается, и стенки пузырьков под давлением окружающей воды смыкаются. Итак, перед началом кипения пузырьки, все более и более многочисленные, поднимаются вверх, но не доходят до уровня воды, а с легким треском смыкаются по пути. От этих-то многочисленных потрескиваний и происходит шум, который мы слышим перед закипанием.

Когда же вся вода в самоваре или в чайнике нагреется до температуры кипения, пузырьки перестают смыкаться, проходя через толщу воды, и «пение» прекращается. Едва, однако, самовар начнет остывать, условия для звучания возникают опять — и «пение» возобновляется.

Вот почему самовары и чайники «поют» только перед закипанием и при остывании; кипящий же самовар никогда не издает этого певучего звука.

Таинственная вертушка

Из тонкой папиросной бумаги вырежьте прямоугольничек. Перегните его по средним линиям и снова расправьте: вы будете знать, где центр тяжести прямоугольничка. Положите теперь бумажку на острие торчащей иглы так, чтобы игла подпирала ее как раз в этой точке.

Бумажка останется в равновесии: она подперта в центре тяжести. Но от малейшего дуновения она начнет вращаться на острие.

Пока приборчик не обнаруживает ничего таинственного. Но приблизьте к нему руку, как показано на рис.; приближайте осторожно, чтобы бумажка не была сметена током воздуха. Вы увидите странную вещь: бумажка начнет вращаться, сначала медленно, потом все быстрее. Отодвиньте руку — вращение прекратится. Приблизьте — опять начнется.

Это загадочное вращение одно время — в 70-х годах прошлого века — давало многим повод думать, что тело наше обладает какими-то сверхъестественными свойствами. Любители мистического находили в этом опыте подтверждение своим туманным учениям об исходящей из человеческого тела таинственной силе. Между тем причина вполне естественна и очень проста: воздух, нагретый снизу вашей рукой, поднимается вверх и, напирая на бумажку, заставляет ее вращаться, подобно всем известной спиральной «змейке» над лампой, потому что, перегибая бумажку, вы придали ее частям легкий уклон.

Внимательный наблюдатель может заметить, что описанная вертушка вращается в определенном направлении — от запястья, вдоль ладони, к пальцам. Это можно объяснить разницей температур названных частей руки: концы пальцев всегда холоднее, нежели ладонь; поэтому близ ладони образуется более сильный восходящий ток воздуха, который и ударяет в бумажку сильнее, чем ток, порождаемый теплотой пальцев.

Греет ли шуба?

Что сказали бы вы, если бы вас стали уверять, будто шуба нисколько не греет? Вы подумали бы, конечно, что с вами шутят. А если бы вам стали доказывать это утверждение на ряде опытов? Проделайте, например, такой опыт.

Заметьте, сколько градусов показывает термометр, и закутайте его в шубу. Через несколько часов выньте. Вы убедитесь, что он не нагрелся даже и на четверть градуса: сколько показывал раньше, столько показывает и теперь. Вот и доказательство, что шуба не греет. Вы могли бы заподозрить, что шубы даже холодят. Возьмите два пузыря со льдом; один закутайте в шубу, другой оставьте в комнате незакрытым. Когда лед в пузыре растает, разверните шубу: вы увидите, что здесь он почти и не начинал таять. Значит, шуба не только не согрела лед, но как будто даже охлаждала его, замедляя таяние!..

Что можно здесь возразить? Как опровергнуть эти доводы?

Никак. Шубы действительно не греют, если под словом «греть» разуметь сообщение теплоты. Лампа греет, печка греет, человеческое тело греет, потому что все эти предметы являются источниками теплоты. Но шуба в этом смысле слова нисколько не греет. Она своего тепла не дает, а только мешает- теплоте нашего тела уходить от него. Вот почему теплокровное животное, тело которого само является источником тепла, будет чувствовать себя в шубе теплее, чем без нее. Но термометр не порождает собственного тепла, и его температура не изменится от того, что мы закутаем его в шубу. Лед, обернутый в шубу, дольше . сохраняет свою низкую температуру, потому что шуба — весьма плохой проводник теплоты — замедляет доступ к нему тепла извне, от комнатного воздуха.

В таком же смысле, как шуба, греет землю и снег; будучи, подобно всем порошкообразным телам, плохим проводником тепла, он мешает теплу уходить из покрытой им почвы. В почве, защищенной слоем снега, термометр показывает нередко градусов на десять больше, чем в почве, обнаженной от снега. Это греющее действие снежного покрова хорошо знакомо крестьянам.

Итак, на вопрос, греет ли вас шуба, надо ответить, что шуба только помогает нам греть самих себя. Вернее было бы говорить, что мы греем шубу, а не она нас.


Часть 1       Часть 2       Часть 3       Часть 4      Часть 5        Часть 6



Главная    Новости    К уроку     К экзамену    Великие физики    Справочник     Занимательная физика    Проверь себя    Шаровая молния          В  начало страницы

Учителю физики и его ученикам © 2016