Человеческий организм сравнительно долго может переносить четырехкратные. Что способен выдержать человеческий организм? Оказание помощи при горной болезни

По сравнению с другими млекопитающими мы взрослеем очень медленно. По медицинским критериям пубертатный возраст у человека начинается в 12-13 лет, подростковый период продолжается до 17-18 лет. После этого девушки обычно уже не прибавляют в росте, а юноши могут расти примерно до 26 лет. То есть на рост и развитие нам отпущена существенная часть жизни.

Мелкие животные растут быстрее, крупные — медленнее. Но даже если сравнивать нас не с быстро растущими и плодящимися мышами, а с млекопитающими более солидных размеров, разница очевидна. Кошки и собаки живут 15-20 лет, но в среднем уже в год достигают размера взрослого животного, а половое созревание наступает еще раньше. Лошадь живет до 25-30 лет, а полного развития достигает в 4-5 лет. У слона, который по продолжительности жизни сравним с человеком (60-70 лет), половая зрелость наступает в 8-12 лет. Наконец, наши ближайшие родственники, шимпанзе, достигают половой зрелости в 6-8 лет.

А по скорости набора роста в детстве человек, как отмечают авторы статьи, больше похож не на млекопитающих, а на рептилий, которые растут всю жизнь, но очень медленно. Мальчики и девочки начинают стремительно вытягиваться в пубертате (с 12-13 лет), а до этого прибавка в росте гораздо менее заметна.

Загадку медленного роста человека пытались разгадать антропологи из Северо-Западного университета, о результатах они написали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .

Оказалось, медленным ростом человек расплачивается за свой большой мозг, который пожирает львиную долю энергии.

Впервые ученые детально исследовали развитие человека от рождения до взрослости, используя разные методы сканирования мозга — ПЭТ (позитронно-эмиссионную томографию) и МРТ (магнитно-резонансную томографию). Этими методами они измеряли объем мозга и потребление глюкозы, то есть энергетические затраты. А затем сравнили эти показатели мозга с ростом тела.

До сих пор считалось, что мозг поглощает больше всего энергии у новорожденного младенца, так как отношение размера мозга к телу в этот момент максимально. Но теперь исследователи подсчитали, что

максимальное количество глюкозы мозг поглощает в возрасте 4- 5 лет. В этот период энергетические затраты мозга составляют 66% энергии метаболизма в покое.

Это гораздо больше, чем тратят на развитие мозга наши ближайшие родственники — человекообразные обезьяны.

И выяснилось, что в этот период рост тела сильно замедляется. Получается, что мозг просто-напросто «объедает» весь остальной организм, для роста не хватает энергии.

«После какого-то возраста становится трудно определить возраст ребенка по его росту, — замечает Кристофер Кузава, первый автор исследования. — Мы скорее можем судить о возрасте по его речи и поведению. Наша работа показала, почему так происходит. Когда мозг развивается наиболее бурно, рост тела почти останавливается, потому что мозг забирает все ресурсы».

Как объясняют исследователи,

на пике энергетических затрат в мозге максимально увеличивается число синапсов — контактов между нервными клетками.

Такая сеть контактов дает возможность ребенку в этом возрасте учиться очень многим вещам, которые будут ему нужны в дальнейшем.

Большой мозг вообще дорого обходится человеку, и первое неудобство, которое он испытывает, — это тяжелые роды, так как у новорожденного большая голова. А чтобы приобрести сложнейшую систему контактов между нейронами, мозгу человека требуется много энергии (калорийная пища) и длительный период развития. В течение длинного детства ребенок обучается массе разных вещей, которые делают человека человеком, в первую очередь, конечно, овладевает речью. Длинное детство диктует и особенности человеческих семейных отношений: родители долго заботятся о ребенке и при этом не только растят его, но и воспитывают и учат.

Еще одна деталь жизни человека и человекообразных обезьян привлекла внимание ученых и породила гипотезу. В отличие от подавляющего большинства млекопитающих женщины и самки высших приматов довольно долго живут после окончания репродуктивного периода, то есть после наступления менопаузы. С точки зрения биологии жизнь после репродукции бесполезна, так как ресурсы тратятся, а размножения не происходит.

Для объяснения этого феномена у человека и других высших приматов .

Женские особи, вышедшие из репродуктивного возраста, начинают «работать бабушками» и помогают своим дочерям растить детей. Тем самым они повышают выживаемость этих детей, увеличивая шансы на сохранение и передачу своих генов.

А дети с родительской и бабушкиной заботой могут довольно долго оставаться маленькими и беспомощными, что дает им возможность растить большой мозг и развивать интеллект. Круг замкнулся, можно читать сначала.

Человеческое тело очень нежное. Без дополнительной защиты оно может функционировать только в узком интервале температур и при определенном давлении. Оно должно постоянно получать воду и питательные вещества. И не переживет падения с большей высоты, чем в несколько метров. Сколько может выдержать человеческое тело? Когда нашему организму грозит смерть? Фуллпикча представляет вашему вниманию уникальный обзор фактов о границах выживания человеческого тела.

8 ФОТО

Материал подготовлен при поддержке сервиса Docplanner, благодаря которому Вы быстро найдёте лучшие лечебные заведения в Санкт-Петербурге — например нии скорой помощи джанелидзе .

1. Температура тела.

Границы выживания: температура тела может варьироваться от +20° С до +41° С.

Выводы: обычно наша температура колеблется от 35,8 до 37,3° С. Такой температурный режим тела обеспечивает бесперебойное функционирование всех органов. При температурах выше 41° C происходит значительная потеря жидкости в организме, обезвоживание и повреждение органов. При температурах ниже 20° С останавливается кровоток.

Температура человеческого тела отличается от температуры окружающей среды. Человек может жить в среде при температуре от -40 до +60° С. Интересно, что понижение температуры так же опасно, как и ее рост. При температуре 35 C, начинают ухудшаться наши двигательные функции, при 33 ° C мы начинаем терять ориентацию, а при температуре 30 ° C — теряем сознание. Температура тела 20° C — это предел, ниже которого сердце перестает биться и человек умирает. Однако, медицине известен случай, когда удалось спасти мужчину, температура тела которого была всего лишь 13° C. (Фото: David Martín/flickr.com).

2. Работоспособность сердца.

Границы выживания: от 40 до 226 ударов в минуту.

Выводы: низкая частота сердечных сокращений ведет к снижению артериального давления и потере сознания, слишком большая — к сердечному приступу и смерти.

Сердце должно постоянно перекачивать кровь и распространять его по всему телу. Если работа сердца останавливается, происходит смерть мозга. Пульс — это волна давления, индуцированного высвобождением крови из левого желудочка в аорту, откуда она артериями распределяется по всему телу.

Интересно: «жизнь» сердца у большинства млекопитающих составляет в среднем 1 000 000 000 ударов, в то время как здоровое человеческое сердце выполняет за всю свою жизнь в три раза больше ударов. Здоровое сердце взрослого человека сокращается 100 000 раз в день. У профессиональных спортсменов пульс в состоянии покоя составляет часто всего лишь 40 ударов в минуту. Длина всех кровеносных сосудов в человеческом организме, если их соединить, — это 100 000 км, что в два с половиной раза больше, чем длина экватора Земли.

А вы знали, что суммарная мощность человеческого сердца за 80 лет человеческой жизни так велика, что смогла бы втащить паровоз на самую высокую гору в Европе — Монблан (4810 м над уровнем моря)? (Фото: Jo Christian Oterhals/flickr.com).

3. Перегрузка мозга информацией.

Границы выживания: у каждого человека индивидуальны.

Выводы: перегрузка информацией ведет к тому, что человеческий мозг впадает в состояние депрессии и перестает функционировать должным образом. Человек находится в замешательстве, начинает нести бред, иногда теряет сознание, а после исчезновения симптомов ничего не помнит. Длительная перегрузка мозга может привести к психическим заболеваниям.

В среднем человеческий мозг может хранить столько информации, сколько содержат 20 000 средних словарей. Тем не менее, даже такой эффективный орган может «перегреться» из-за избытка информации.

Интересно: шок, возникающий в результате крайнего раздражения нервной системы, может привести к состоянию оцепенения (ступора), человек при этом перестает себя контролировать: может внезапно выйти, стать агрессивным, говорить бессмыслицу и вести себя непредсказуемо.

А вы знали, что общая длина нервных волокон в мозге составляет от 150 000 до 180 000 км? (Фото: Zombola Photography/flickr.com).

4. Уровень шума.

Границы выживания: 190 децибел.

Выводы: при уровне шума в 160 децибел у людей начинают лопаться барабанные перепонки. Более интенсивные звуки могут повредить другие органы, в частности легкие. Волна давления разрывает легкие, в результате чего воздух попадает в кровь. Это, в свою очередь, приводит к закупорке кровеносных сосудов (эмболии), который вызывает шок, происходит инфаркта миокарда, и в конечном итоге смерть.

Обычно диапазон шума, который мы испытываем колеблется от 20 децибел (шепот) до 120 децибел (взлетающий самолет). Все, что находится выше этой границы, становится для нас болезненным. Интересно: пребывание в шумной среде вредно для человека, снижает его эффективность и отвлекает. Человек не в состоянии привыкнуть к громким звукам.

А вы знали, что громкие или неприятные звуки до сих пор используют, к сожалению, в ходе допросов военнопленных, а также при обучении солдат спецслужб? (Фото: Leanne Boulton/flickr.com).

5. Количество крови в организме.

Границы выживания: потеря 3 литров крови, то есть 40-50 процентов от общего количества в организме.

Выводы: нехватка крови приводит к замедлению работы сердца, потому что ему нечего перекачивать. Давление падает настолько, что кровь уже не может заполнять камер сердца, что приводит к его остановке. Мозг при этом не получает кислород, перестает работать и умирает.

Главная задача крови состоит в распространении кислорода по всему телу, то есть насыщении кислородом всех органов, включая мозг. Кроме того, кровь удаляет углекислый газ из тканей и разносит по всему организму питательные вещества.

Интересно: в человеческом теле содержится 4-6 литров крови (которая составляет 8% от массы тела). Потеря 0,5 литра крови у взрослых людей не представляет опасности, но, когда в организме не хватает 2 литра крови, существует большой риск для жизни, в таких случаях необходима медицинская помощь.

А вы знали, что у других млекопитающих и птиц такое же соотношение крови к массе тела — 8%? А рекордное количество потерянной крови у человека, который все-таки выжил, было 4,5 литра? (Фото: Tomitheos/flickr.com).

6. Высота и глубина.

Границы выживания: от -18 до 4500 м над уровнем моря.

Выводы: если человек без подготовки, не знающий правил, а также без специального оборудования нырнет на глубину больше 18-ти метров, ему грозит разрыв барабанных перепонок, повреждение легких и носа, слишком высокое давление в других органах, потеря сознания и смерть от утопления. Тогда как на высоте более 4500 метров над уровнем моря недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе в течение 6-12 часов может привести к отеку легких и мозга. Если человек не сможет спуститься на более низкую высоту, он умрет.

Интересно: неподготовленный человеческий организм без специального оборудования может жить в относительно небольшом диапазоне высот. Погружаться на глубину больше 18 метров и подниматься на вершины гор могут только тренированные люди (водолазы и альпинисты), и даже они используют для этого специальное оборудование — баллоны для дайвинга и альпинистское снаряжение.

А вы знали, что рекорд в нырянии на одном вдохе принадлежит итальянцу Умберто Пелиццари — он нырнул на глубину 150 м. Во время погружения он испытывал огромное давление: 13 килограммов на квадратный сантиметр тела, то есть около 250 тонн на все тело. (Фото: B℮n/flickr.com).

7. Нехватка воды.

Границы выживания: 7-10 дней.

Выводы: нехватка воды в течение долгого времени (7-10 дней) приводит к тому, что кровь становится настолько густой, что не может перемещаться по сосудам, а сердце не в состоянии распространить ее по телу.

На две трети человеческое тело (вес) состоит из воды, которая необходима для правильного функционирования организма. Почки нуждаются в воде, чтобы удалить из организма токсины, легким нужна вода, чтобы увлажнить выдыхаемый нами воздух. Вода также участвует в процессах, происходящих в клетках нашего организма.

Интересно: когда организму не хватает около 5 литров воды, у человека начинается головокружение или обморочное состояние. При недостатке воды в количестве 10 литров, начинаются сильные судороги, при 15-литрововм дефиците воды — человек умирает.

А вы знали, что в процессе дыхания мы потребляем ежедневно около 400 мл воды? Убить нас может не только нехватка воды, но ее избыток. Такой случай произошел с одной женщиной из Калифорнии (США), которая во время конкурса выпила 7,5 литра воды за короткий промежуток времени, в результате чего потеряла сознание и через несколько часов умерла. (Фото: Shutterstock).

8. Голод.

Границы выживания: 60 дней.

Выводы: отсутствие питательных веществ влияет на функционирование всего организма. У голодающего человека замедляется сердечный ритм, повышается уровень холестерина в крови, возникает сердечная недостаточность и необратимые повреждения печени и почек. У изнуренного голодом человека появляются также галлюцинации, он становится вялым и очень слабым.

Человек ест пищу, чтобы обеспечить себя энергией для работы всего организма. Здоровый, хорошо питавшийся человек, у которого есть доступ к достаточному количеству воды и который находится в дружеской среде, может выжить без еды около 60 дней.

Интересно: чувство голода обычно появляется через несколько часов после последнего приема пищи. В течение первых трех дней без еды человеческое тело расходует энергию из той пищи, которая была съедена последней. Потом печень начинает разрушать и потреблять жир из организма. Через три недели, организм начинает сжигать энергию из мышц и внутренних органов.

А вы знали, что дольше всего без пищи оставался и при этом выжил американец Amerykanin Charles R. McNabb, который в 2004 году голодал в тюрьме 123 дня? Он пил только воду, а иногда чашечку кофе.

А вы знаете, что каждый день в мире от голода умирает около 25 000 человек? (Фото: Rubén Chase/flickr.com).

У каждого организма, живущего на нашей планете, имеются пределы своих возможностей. А что может выдержать человек?

Как долго мы проживем в космосе без скафандра?

На эту тему существует множество заблуждений. На самом деле мы сможем там прожить несколько минут.
Прокомментируем несколько мифов, в которые некоторые люди верят до сих пор:

Человек разорвется из-за нулевого давления.
Наша кожа слишком эластичная, чтобы разорваться. Вместо этого наше тело лишь слегка раздуется.
У человека закипит кровь.
В вакууме температура кипения жидкостей действительно ниже, чем на Земле, но кровь будет внутри организма, где давление по прежнему сохранится.
Человек замерзнет из-за низких температур.
В открытом космосе практически ничего нет, поэтому нам будет попросту ничему отдавать свое тепло. Но прохладу мы будем чувствовать все равно, так как с кожи будет испаряться вся влага.

А вот нехватка кислорода может убить человека в первую очередь. Даже если мы попытаемся задержать дыхание, воздух все равно будет вырываться из наших легких с огромной силой и скоростью. В итоге, через 10-20 секунд человек потеряет сознание. Потом в течении одной-двух минут его еще можно будет спасти, вовремя подобрав и оказав необходимую медицинскую помощь, но позже уже нет.

Какой удар током мы можем выдержать?

Электрический ток, проходя через тело человека, может вызвать два вида поражений - электрический удар и электрическую травму.

Более опасен электрический удар, так как при нем поражается весь организм. Смерть наступает от паралича сердца или дыхания, а иногда от того и другого одновременно.

Электрическими травмами называют поражение током внешних частей тела; это ожоги, металлизация кожи и др. Поражения током носят, как правило, смешанный характер и зависят от величины и рода тока, протекающего через тело человека, продолжительности его воздействия, путей, по которым проходит ток, а также от физического и психического состояния человека в момент поражения.

Переменный ток промышленной частоты человек начинает ощущать при 0,6 - 15 мА. Ток 12 - 15 мА вызывает сильные боли в пальцах и кистях. Человек выдерживает такое состояние 5-10 с и может самостоятельно оторвать руки от электродов. Ток 20 - 25 мА вызывает очень сильную боль, руки парализуются, затрудняется дыхание, человек не может самостоятельно освободиться от электродов. При токе 50 - 80 мА наступает паралич дыхания, а при 90-100 мА - паралич сердца и смерть.

Как много мы можем съесть?

Наш желудок может вмещать в себя 3-4 литров еды и питья. Но что если попытаться съесть больше? Практически это невозможно, потому что в этом случае все начнет выходить наружу.

Однако умереть от переедания вполне реально.
Для этого необходимо наполнить себя продуктами, которые могут вступать друг с другом в химические реакции, и образованный при этом газ сможет привести к разрыву желудка.

Как долго мы можем бодрствовать?

Известно, что летчики ВВС, после трех-четырех дней бодрствования впадали в настолько неуправляемое состояние, что разбивали свои самолеты (засыпая за штурвалом). Даже одна ночь без сна влияет на способности водителя так же, как и опьянение. Абсолютный предел добровольного сопротивления сну, составляет 264 часа (около 11 дней). Этот рекорд установил 17-летний Рэнди Гарднер, для ярмарки научных проектов учащихся старших классов в 1965 году. Перед тем, как он заснул в 11-й день, он, фактически представляя собой растение с открытыми глазами.

В июне этого года 26-летнй китаец умер через 11 дней, проведенных без сна в попытке просмотреть все игры Европейского Чемпионата. При этом он потреблял алкоголь и курил, что затрудняет точно установить причину смерти. Но только по причине недостатка сна, определенно, не умер ни один человек. И по очевидным этическим причинам ученые не могут определить этот срок в лабораторных условиях.
Но они смогли сделать это на крысах. В 1999 году исследователи сна из Университета Чикаго поместили крыс на вращающийся диск, расположенный над бассейном с водой. Они непрерывно записывали поведение крыс при помощи компьютерной программы, способной распознать наступление сна. Когда крыса начинала засыпать, диск неожиданно поворачивался, пробуждая ее, отбрасывая ее к стенке и угрожая сбросить ее в воду. Крысы, как правило, умирали через две недели такого обращения. Перед смертью грызуны демонстрировали симптомы гиперметаболизма, состояния, в котором скорость метаболизма организма в состоянии покоя увеличивается настолько, что сжигаются все излишние калории, даже при полной неподвижности тела.
Гиперметаболизм ассоциируется с недостатком сна.

Как много радиации мы способны выдержать?

Радиация представляет собой долговременную опасность, так как она вызывает мутации ДНК, меняя генетический код таким образом, что это приводит к раковому росту клеток. Но какая доза радиации убьет вас немедленно? По словам Питера Каракаппа, инженера-ядерщика и специалиста по радиационной безопасности в Политехническом Институте Ренслера, доза в 5-6 зивертов (Sv) в течение нескольких минут разрушит слишком много клеток, чтобы организм смог с этим справиться. "Чем дольше период накопления дозы, тем выше шансы на выживание, так как организм в это время пытается провести самовосстановление", - пояснил Каракаппа.

Для сравнения, некоторые рабочие на японской атомной электростанции Фукусима получили от 0.4 до 1,5 зивертов радиации в течение часа, во время противостояния аварии в марте прошлого года. Хотя они и выжили, риск заболевания раком у них значительно повышен, говорят ученые.

Даже если удастся избежать аварий на АЭС и взрывов сверхновых, естественный радиационный фон на Земле (от таких источников, как уран в почве, космические лучи и медицинские устройства) увеличивают наши шансы заболеть раком в любой год на 0.025 процента, говорит Каракаппа. Это устанавливает несколько странный предел продолжительности жизни человека.

"Средний человек... получая среднюю дозу фоновой радиации каждый год в течение 4000 лет, в отсутствии других факторов, неизбежно получит рак, вызванный радиацией", - говорит Каракаппа. Другими словами, даже если мы сможем победить все болезни, и отключить генетические команды, которые управляют процессом старения, мы все равно не будем жить более 4000 лет.

Какое ускорение мы можем выдержать?

Грудная клетка защищает наше сердце от сильных ударов, но она не является надежной защитой от рывков, которые стали сегодня возможны благодаря развитию технологии. Какое ускорение способен выдержать этот наш орган?

НАСА и военные исследователи проведи ряд испытаний в попытке ответить на этот вопрос. Целью этих испытаний была безопасность конструкций космических и воздушных летательных аппаратов. (Мы же не хотим, чтобы астронавты теряли сознание при взлете ракеты.) Горизонтальное ускорение - рывок в бок - оказывает отрицательное влияние на наши внутренности, из-за асимметричности воздействующих сил. Согласно недавно опубликованной в журнале "Popular Science" статье, горизонтальное ускорение величиной в 14 g способно оторвать наши органы друг от друга. Ускорение вдоль тела в направлении головы может сместить всю кровь к ногам. Такое вертикальное ускорение величиной от 4 до 8 g лишит вас сознания. (1 g - это та сила тяжести, которую мы ощущаем на земной поверхности, в 14 g - эта сила тяжести на планете, в 14 раз массивнее нашей.)

Ускорение, направленное вперед или назад, является наиболее благоприятным для тела, так как при этом и голова и сердце ускоряются одинаково. Проведенные военными в 1940-х и в 1950-х годах эксперименты по "торможению человека" (в которые, в сущности, использовались ракетные салазки, двигающиеся по всей базе ВВС "Edwards" в Калифорнии), показали, что мы можем тормозить с ускорением 45 g, и при этом остаться в живых, чтобы рассказать об этом. При таком торможении, двигаясь со скоростью выше 1000 км в час, вы можете остановиться за доли секунды, проехав несколько сотен футов. При торможении в 50 g, мы, по оценкам специалистов, мы, вероятно, превратимся в мешок с отдельными органами.

Как долго мы можем жить без кислорода?

Обычный человек может находиться без воздуха максимум 5 минут, тренированный - до 9 минут. Потом у человека начинаются конвульсии, наступает смерть. Основная опасность, которая подстерегает человека при длительном отсутствии поступления воздуха - кислородное голодание головного мозга, очень быстро приводящее к потере сознания и летальному исходу.

Фридайверы - это любители погружения на глубину без всякого снаряжения. Они используют различные техники, которые позволяют натренировать свой организм и обходиться без воздуха длительное время без губительных последствий. От таких тренировок в организме происходят изменения, которые адаптируют человека к кислородному голоданию, - замедление сердечного ритма, повышение уровня гемоглобина, отток крови от конечностей к жизненно важным органам. На глубине более 50 м альвеолы* заполняются плазмой, это поддерживает нужный объем легких, предохраняют их от сжатия и разрушения. Подобные изменения в организме исследователи обнаружили у ловцов жемчуга, которые способны нырять на большие глубины и находиться там от 2 до 6 мин.

3 июня 2012 года в прямом эфире немецкий дайвер Том Ситас провел под водой более двух десятков минут на глазах у изумленной толпы. Рекорд составляет 22 мин 22 сек.

* Альвеола - концевая часть дыхательного аппарата в лёгком, имеющая форму пузырька, открытого в просвет альвеолярного хода. Альвеолы участвуют в акте дыхания, осуществляя газообмен с лёгочными капиллярами.

Какова летальная доза яблок?

Около 1,5 мг цианистого водорода на килограмм тела человека.

Мы все знаем, что яблоки полезны и вкусны. Однако их семена содержат небольшое количество соединения, которое превращается в опасный токсин цианистый водород или синильную кислоту при переваривании.

По оценкам в яблоке содержится около 700 мг цианистого водорода на килограмм сухого веса, а около 1,5 мг цианида на килограмм тела человека может убить. Это значит, что для этого нужно прожевать и проглотить полчашки семечек от яблок за один присест.

Симптомы легкого отравления цианидом включают в себя: спутанность сознания, головокружение, головную боль и рвоту. Большие дозы могут привести к проблемам с дыханием, почечной недостаточности и в редких случаях к смерти.

Но ничего этого не произойдет, если не прожевывать и не перемалывать семечки яблок, а глотать их целиком. Так они пройдут через пищеварительную систему, не причинив вреда.

Аннотация к работе.

Идея создания сборника задач на экологическую тему возникла у меня давно. Так же давно эти задачи и накапливались. Каждый учитель сталкивается проблемой поиска материала, в том числе задач на определенную тематику, соответствующую будущему уроку или внеклассному мероприятию. Мало кто не углублялся в гору литературы, чтобы найти нужный факт или подходящую к теме задачу.

Экологические вопросы на уроках физики вольно или невольно приходится затрагивать, потому что, прогресс невозможен без развития техники так же как и развитие техники невозможно без физики. Большинство экологических проблем мы имеем как раз из-за последствий технического прогресса.

В ходе своей педагогической деятельности я определила круг тем школьного курса физики, где в обязательном порядке нужно затрагивать проблемы экологии и как следствие начала постепенный подбор задач, которые накапливались по мере работы. Вот так и сложился мой «Экологический задачник». Задачник разбит на разделы, совпадающие с основными разделами физики. Более мелкое дробление я считаю нецелесообразным, поскольку для некоторых тем есть только одна-две задачи (например, Измерения). Да и зачастую трудно явственно увидеть грань между темами, поскольку природные явления всегда протекают в связи друг с другом.

Задачи из сборника, думаю, будут полезны учителям, работающим в школе. Задачи можно использовать не только на уроках, но и внеклассных мероприятиях.

Пояснительная записка.

Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος - обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος - понятие, учение, наука) - наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

В Новое время, которое характеризуется подъёмом в области научного знания, экологические закономерности выявлялись учёными-энциклопедистами, например: Р. Бойль - им проведён один из первых экологических экспериментов - влияние атмосферного давления на животных, стойкость к вакууму водных, земноводных и др. пойкилотермных животных.

Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология также изучает среду, в которой они живут, и её проблемы. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология, биогеохимия. Рассмотрим связь экологии и физики.

Ведь физика, внедрение ее результатов в промышленность представляются как один из главнейших источников загрязнения окружающей среды. И действительно, атомная промышленность, энергетика, другие отрасли, широко использующие достижения физики, дают немало примеров отрицательного воздействия на окружающую среду.

Физика - эта наука о природе, поэтому в связи с возрастающим потенциалом технического прогресса и развитием технологии несущих экологическую катастрофу, необходимо рассматривать проблему охраны окружающей среды на уроках именно этого предмета.

Для предотвращения возможных отрицательных последствий вторжения человека в природу необходимо решение ряда научно-технических, социально-политических и других проблем, среди которых одно из первых мест занимают педагогические, воспитательные. Подрастающее поколение еще на школьной скамье должно быть подготовлено к научно обоснованному и бережному отношению к окружающей природной среде. Вот почему идея формирования у школьников экологической культуры приобрела в настоящее время исключительно важное значение.

Экологическое образование и воспитание школьников в процессе обучения физики связано, прежде всего, с формированием у них представлений о целостности природы, взаимосвязи протекающей в ней явлений и их причинной обусловленности, о взаимодействии человека и природы и нарушение вследствие этого некоторого баланса природных процессов. Экологическая направленность преподавания физики усилена главным образом в результате рассмотрения природных явлений, а также влияния человеческой деятельности на окружающий мир. Это позволяет добиться того, чтобы школьники глубже, полнее и правильнее понимали всё более усложняющееся взаимодействия общества и природы, знали об опасности непродуманного вмешательства человека в её жизнь, умели ориентироваться в информации об охране и использовании природных ресурсов, которую они получают из научно-популярной литературы, радио и телепередач, могут оценить экологические последствия некоторых технических решений и использовать свои физические знания для активной защиты окружающей среды.

В связи с этим объектом моей работы является экологическое воспитание в процессе преподавания физики. Предметом - средства и методы экологического воспитания.

Цель работы: поиск путей решения проблемы экологического воспитания в учебно-воспитательном процессе, разработка системы средств и методов экологического воспитания. Так как имеется проблема экологического воспитания, я поставила цель разработать сборник задач по физике с экологическим содержанием для учителя. Разрабатываемый материал систематизирован и разбит на отдельные параграфы.

Систематическое применение предлагаемых задач на уроках физики повышает общий уровень экологической культуры, вызывает интерес к предмету физики и качеству его преподавания.

Экологические задачи и вопросы можно применять по следующим темам:

Измерения

Механическое движение

Диффузия

Способы уменьшения и увеличения давления

Сообщающиеся сосуды

Капиллярные явления. Смачивание.

Поверхностное натяжение жидкости

Воздушная оболочка земли

Атмосферное давление

Давление жидкостей и газов

Плавание судов

Примеры теплопередачи в природе и технике

Энергия топлива

Испарение

Двигатель внутреннего сгорания

Альтернативные источники энергии

Паровая турбина

Электризация веществ

Источники электрического тока

Действия электрического тока

Мощность электрического тока

Магнитное поле

Электрический двигатель

Источники света

Резонанс

Источники звука, звуковые колебания

Ультразвук и инфразвук

Электромагнитное поле

Радиоактивность

Ядерный реактор. Атомная энергетика.

Физика человека

Механика.

Капля нефти объемом 0,003 мм 3 растекается по поверхности воды, образуя тонкую пленку площадью 300 см 2 . принимая толщину слоя равной диаметру 1 молекулы – 0,0000001 мм, Оцените какую площадь займет растекшаяся нефть объемом 1 м 3 .

Листья, поднятые ветром, за 5 минут, двигаясь равномерно, переместились на расстояние 7500 м. Какова скорость урагана?

Скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца в 300 раз больше скорости движения гоночного автомобиля, мчащегося со скоростью 360 км\ч. Вычислите, исходя из этого, длину земной орбиты и расстояние от Земли до Солнца.

Установлено, что дельфины очень быстроходны. 100 метров, например, они проплывают за 10 секунд. Учитывая, что плотность воды в 800 раз превышает плотность воздуха, как объяснить причину большой скорости плавания дельфинов?

Мелкие морские рыбки ходят стайкой, внешняя форма которой напоминает каплю. Почему образуется такая форма стайки?

Какое значение имеют щетинки на поверхности тела дождевого червя для его передвижения?

Как известно, некоторые птицы во время далеких перелетов, размещаются цепочкой или косяком. В чем причина такого расположения?

Каково назначение плавательных перепонок на лапках утки или гуся?

Почему сильный ветер летом ломает деревья чаще, чем зимой?

Почему овес мало страдает от ветра: почти никогда не ломается, не полегает?

С каким усилием выходит из почвы росток кукурузы?

Прыгательные конечности кузнечика бывают очень длинными. Почему?

Почему нельзя в вытянутой руке удержать тот же груз, что и в согнутой?

Как известно, коренные зубы преодолевают значительно большее сопротивление, чем резцы. Можно, например, в некоторых случаях разгрызть такой орех, который не поддался воздействию резцов. Объясните почему?

Почему черепахи, опрокинутые на спину, обычно не могут самостоятельно перевернуться?

Когда у дерева положение центра тяжести выше: летом или осенью, когда листья опали?

В густом лесу всегда можно встретить поваленные ветром деревья, а в открытом поле, где ветер гораздо сильнее, деревья сваливаются редко. Чем это объясняется?

Какое из деревьев - ель или сосна – находится в более устойчивом положении?

Какое давление может создать оса, когда вонзает жало?

Многие кости животных и человека имеют на концах утолщения. Объясните назначение этих утолщений?

Известно, что бобры часто перегрызают толстые деревья. Почему зубы бобра не тупятся при этом?

Кит хотя и живет в воде, но дышит легкими. Несмотря на наличие легких, кит не проживет и часа, если случайно очутится на суше. Почему?

Если глубоководную рыбу быстро вытащить на поверхность моря, то ее внутренние органы раздуваются и рыба гибнет. Чем это можно объяснить?

Как известно, в костюм водолаза, работающего на большой глубине, все время накачивают воздух, находящийся под большим давлением. Этот воздух противостоит давлению воды на костюм и не дает воде сплющить его. Но ведь воздух в костюме водолаза давит во все стороны с одинаковой силой. Следовательно, водолаз должен испытывать его большое давление, а между тем этого не происходит. В чем здесь дело?

Отчего водолаз испытывает болезненное ощущение только в то время, когда он погружается в воду или поднимается из нее, но не тогда, когда находится на глубине?

Слон может оставаться под водой и дышать через хобот, выступающий над ней. Почему же, когда пробовали подражать слону люди, заменяя хобот длинной резиновой трубкой, плотно прилегающей ко рту, то наблюдалось кровотечение изо рта, носа, ушей, кончавшееся тяжелым заболеванием?

Каким образом слон использует атмосферное давление всякий раз, когда начинает пить воду?

Почему рыбы могут дышать кислородом, растворенным в воде?

Какой воздух богаче кислородом: тот, которым мы дышим, или тот, которым дышат рыбы?

Почему рыбы, живущие в аквариуме, иногда плавают у поверхности воды?

У большинства водорослей тонкие, гибкие стебли. Почему водоросли не нуждаются в твердых стеблях?

Рассчитайте, какую силу давления со стороны атмосферы испытывает человек, поверхность тела которого равна 2 м 2 .

Все видели летом небольших мух, висящих в воздухе как бы неподвижно. Рывком насекомые перескакивают в сторону и снова застывают на месте. Как могут насекомые оставаться неподвижно в одной точке?

Какое значение имеет атмосферное давление для сочленения костей в нашем организме?

Почему на высоких горах действие суставов нарушается: конечности плохо слушаются, легко получаются вывихи?

Зачем при выстреле из орудия артиллерист открывает рот?

В открытых морях и океанах водится весьма интересная рыба прилипало. Эта странная рыба прикрепляется к различным предметам, особенно часто к акулам и кораблям, и держится с такой силой, что ее трудно оторвать. За счет каких сил, прилипало прикрепляется к движущемуся предмету?

Всем известно, что обычная муха свободно ходит по потолку. Сможет ли она так же свободно перемещаться по потолку в безвоздушном пространстве?

За счет какой силы, удерживается зрелый желудь в «чашечке» после отмирания соединительной ткани?

Корова – парнокопытное животное, лошадь – однокопытное. При перемещении по болотистым и топким местам корова легко поднимает ноги, а лошадь – с большим трудом. Почему?

Почему в реке с илистым дном мы больше вязнем на мелком месте, чем на глубоком?

Почему человек, тело которого легче воды, может утонуть, если не умеет плавать, а лошадь и другие животные сразу начинают плавать, даже если до этого ни разу не были в воде?

Какую роль для рыбы играет плавательный пузырь?

Почему водолазная собака легко вытаскивает тонущего человека из воды, но, дотащив его до берега, не может сдвинуть даже с места?

Если понаблюдать за водоплавающими птицами, то можно заметить, что они мало погружаются в воду. Объясните почему?

Семена многих растений имеют легкие крылышки. Каково их назначение?

Некоторые крупные морские птицы часто «сопровождают» суда, преследуя их часами, а то и сутками. При этом обращает на себя внимание тот факт, что эти птицы преодолевают путь совместно с пароходом с малой затратой энергии, летя с большей частью с неподвижными крыльями. За счет какой энергии, перемещаются в этом случае птицы?

Ноги паука не имеют мышечных волокон. Однако паук не только быстро передвигается, но даже прыгает. Чем это можно объяснить?

Почему у одиноко стоящего лиственного растения зимой образуется большой сугроб, хотя на всем окружающем пространстве снежный покров имеет гораздо меньшую толщину? Какую это приносит пользу растениям?

Почему птица, попавшая в колодец, не может из него вылететь?

Почему при падении кошка всегда приземляется на лапы?

Почему человек, попадая в пространство, где давление значительно ниже атмосферного, например, на высокие горы, нередко испытывает боль в ушах и даже во всем теле?

Как работает дыхательный аппарат человека?

На поверхность воды разлили нефть объемом 1 м 3 . Какую площадь займет нефть, если толщину слоя считать равной 1\40 000 мм?

Ученые подсчитали, что на корне пшеничного стебля имеется 10 000 000 волосков, служащих растению для питания. Какова общая длина этих волосков, и какова площадь поперечного сечения волоска, если средняя длина его равна 2 мм, а общий объем их составляет 1,5 см 3 ?

Большинство злаковых растений имеет высокий трубчатый стебель с тяжелым колосом наверху. Каково назначение трубчатого стебля?

Как определить плотность неизвестной жидкости, используя только стакан, воду и весы с разновесами?

При исследовании облака установили, что средний объем капельки воды в нем равен 0,000004 мм 3 . Какая масса воды содержится в облаке объемом 1 м 3 , если в облаке объемом 0,1 см 3 в среднем содержится 140 капелек?

Выйдя из воды, собака встряхивается. Какое явление помогает ей в этом случае освободить шерсть от воды? Ответ объясните.

Лисица, убегая от преследующей ее собаки, часто спасается тем, что делает резкие внезапные движения в сторону как раз в те моменты, когда собака готова схватить ее зубами. Почему собаке трудно поймать лисицу?

Почему при прополке сорняки не следует выдергивать из земли слишком резко даже в том случае, когда они слабо удерживаются в почве?

Каким способом некоторые бобовые растения используют свойство инерции для разбрасывания своих семян?

Какое значение имеют упругие волосы на подошве ног зайца?

Почему при полете крыло бабочки движется медленнее, чем крыло осы?

Чем объяснить большую подвижность мелких животных, по сравнению с более крупными?

«Кто не знает, - писал Галилео Галилей, - что лошадь, упав с высоты трех четырех локтей, ломает себе ноги, тогда как собака при этом не пострадает, а кошка остается невредимой, будучи брошена с восьми - десяти локтей, точно так же как сверчок, упавший с верхушки башни, или муравей, упавший на землю хотя бы из лунной сферы». Почему более мелкие насекомые, падая на землю с большой высоты, остаются невредимыми, а крупные животные гибнут?

Пронаблюдайте за плаванием рыб, пиявок. Каким образом при их движении используется третий закон Ньютона?

Для чего белке нужен большой хвост? А лисе?

Почему щука плавает в реке быстрее других рыб?

Для чего при быстром движении некоторые рыбы прижимают к себе плавники?

Почему трудно держать в руках живую рыбу?

Рыба может двигаться вперед, отбрасывая жабрами струи воды. Объясните это явление.

Какое назначение у водоплавающих птиц имеют перепончатые лапки?

Сидевшая на ветке птица вспорхнула и улетела. Куда и в какой момент отклонилась ветка? Почему?

В чем причина разрушений при землетрясениях?

Человек делает в среднем 15 вдохов в минуту. При каждом вдохе в его легкие поступает 1600 см 3 воздуха. Какая масса воздуха проходит через легкие человека за один час?

Почему крупные капли дождя падают быстрее мелких? (учтите силу сопротивления воздуха).

С высокого обрыва безопаснее прыгать в рыхлую песчаную насыпь, чем на твердую почву. Почему?

Почему суда (танкеры), предназначенные для перевозки нефти, разделены перегородками на отдельные отсеки - танки?

Теплоход при столкновении с лодкой может потопить ее без всяких для себя повреждений. Как это согласуется с равенством действия и противодействия?

За сутки молодой бамбук может вырасти на 86,4 см. на сколько он вырастет за секунду?

Определите скорость течения реки в Волге на участке, где скорость грузового теплохода по течению равна 600 км\сут, а против течения 336 км\сут.

Допустим, что толщина льда в пруду увеличивается в среднем на 5 мм за сутки. Какой станет толщина льда за неделю, если его первоначальная толщина 2 см?

Лиса гонится за зайцем с такой скоростью, что ее импульс равен импульсу зайца. Сможет ли лиса догнать зайца?

Одинаковую ли массу имеют ведро с питьевой водой и такое же ведро, заполненное морской водой?

Для чего хищная птица, камнем падающая с неба, у самой земли расправляет крылья?

В чем принципиальное различие способа передвижения в воде человека и осьминога?

Рассчитайте давление воды: а) на самой большой глубине Тихого океана – 11035м; б) на наибольшей глубине Азовского моря – 14м (плотность воды в нем принять равной 1020 кг\ м 3)

Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов?

Штормовой ветер силой 10 баллов создает давление на преграду около 1000 Па. Определите силу давления на стену дома высотой 5 метров и длиной 10 метров, если ветер дует перпендикулярно поверхности дома?

Сосуды с приставным дном погружены в воду на одинаковую глубину. Дно сосудов отпадает, если налить в каждый из них воды массой 1 кг. Отпадет ли дно, если воду заменить ртутью?

Какую роль при питье играет атмосферное давление?

Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли?

Находится ли в состоянии невесомости рыба в воде?

Действует ли сила тяжести на летящего в воздухе стрижа?

Человеческий организм сравнительно долго может переносить четырехкратное увеличение своего веса. Какое максимальное ускорение можно придать космическому кораблю при старте с поверхности Земли, чтобы не превысить этой нагрузки на организм космонавтов? Старт космического корабля считать вертикальным.

Повторяет ли свободная поверхность океана «шарообразность» Земли?

Почему нельзя тушить горящий керосин, заливая его водой?

Льдина плавает в воде. Объем ее надводной части 20 м 3 . Каков объем подводной части?

Как изменился бы уровень воды в океане, если бы растаяли все айсберги?

Какая глубина в море соответствует давлении воды, равному 412 кПа?

Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 70 м. Определите работу силы, поднявшей птицу?

Водосливная плотина Волжской ГЭС во время паводков пропускает каждую секунду объем воды, равный 45 000 м 3 . Зная, что высота плотины 25 м, определите мощность водяного потока.

Расход воды в реке составляет 500 м 3 \с. Какой мощностью обладает поток воды, если уровень воды поднят плотиной на 10 м?

Ученые подсчитали, что кит, плавая под водой со скоростью 27 км\ч, развивает мощность 150 кВт. Определите силу сопротивления воды движению кита.

Какое значение имеют волноломы (сооружения в виде мола), устанавливаемые у морских берегов? Энергия какого тела является причиной разрушения берега? Что является источником энергии этого тела?

Определить кинетическую энергию метеорита массой 50 кг, движущегося со скоростью 40 км\с.

Какой потенциальной энергией обладает дождевая капля массой 20 мг на высоте 2 км.?

Чему равен КПД гидростанции, если расход воды равен 6 м 3 \с, напор воды 20 м, а мощность станции 880 кВт?

Определить полезную мощность водяного двигателя с КПД 20%, если вода падает на его лопасти с высоты 5 метров. Начальная скорость воды на этой высоте 1 м\с. У воды, выходящей из двигателя, скорость 2 м\с, а ежесекундный расход воды 2 м 3 \с.

Почему мы не слышим грохота мощных процессов, происходящих на Солнце?

Продольные или поперечные волны создает в полете птица взмахами своих крыльев?

Даже в полной темноте рыбы обнаруживают приближение опасности с помощью своего тела. Какие волны «видят» рыбы?

Как узнают о надвигающемся землетрясении представители фауны сейсмоопасных районов?

Почему, если человек не увидел взрыва мощного снаряда, взрывная волна застает его врасплох?

Для чего природа наградила человека не одним, а двумя органами слуха – правым и левым ухом?

Установлено, что пчела, летящая со взятком (собранным ею цветочным соком)(в улей, взмахивает своими крылышками в среднем 300 раз в секунду, а ненагруженная – около 440 раз в секунду. Объясните, как опытные пчеловоды узнают по жужжанию пчел, летят ли они с добычей или летят за ней?

Почему не воспринимаем как звук, те колебания воздуха, которые создаются крыльями летящей птицы?

Почему в лесу довольно трудно определить, откуда идет звук?

В хвойном лесу даже при слабом ветре слышится гул. Лес шумит, говорим мы тогда. Шум леса возникает, главным образом, не от трения отдельных хвоинок одна о другую. А от чего же?

На каком расстоянии от корабля находится айсберг, если посланный гидролокатором ультразвуковой сигнал был принят обратно через 2,8 с? Скорость звука в воде принять равной 1500 м\с.

За последние годы зарегистрировано очень много случаев столкновения птиц с турбовинтовыми и турбореактивными самолетами. Иногда случается, что птицы просто «атакуют» аэропорты. Чем это можно объяснить?

Крылья пчелы колеблются с частотой 240 Гц. Сколько взмахов крыльями сделает пчела, пока долетит до цветочного поля, расположенного на расстоянии 500 м, если она летит со скоростью 4 м\с.

Вблизи рудного месторождения период колебаний маятника изменился на 0,1%. Плотность руды в месторождении 8 г\см 3 . Оценить радиус месторождения, если средняя плотность Земли 5,6 г\см 3 .

Почему летучие мыши, даже в полной темноте не натыкаются на препятствия?

Случайно залетая в окно, летучая мышь часто садится людям на голову. Почему?

Зрение у летучих мышей, как известно, очень плохое, и ориентируются они лишь благодаря ультразвуковому локатору. С его помощью мыши удивительно точно определяют местоположение даже самых маленьких насекомых и ловят их на лету без промаха. Но иногда бывают и неудачи. И, как правило, с бабочками. Почему ультразвуковой локатор летучей мыши не всегда обнаруживает их?

Каково назначение двух больших шарообразных пузырей, расположенных по бокам головы лягушки?

Какое значение для многих животных имеет подвижность ушных раковин?:

Известно, что в момент опасности ящерица круглоголовка быстро зарывается в грунт. Как она это делает?

На длину волны или частоту реагирует человеческое ухо?

Определить максимальную и минимальную длины волн, воспринимаемых человеком. Скорость звука 340 м\с, граничные частоты 20Гц и 20 000 Гц.

Вблизи прямолинейного участка берега моря на расстоянии L от него

произошёл взрыв. Считая, что дно моря слабо отличается от наклонной плоскости, найдите длину участка берега, до которого дойдут волны, порождённые взрывом. Считать, что глубина моря в месте взрыва достаточно мала.

Осьминоги, кальмары, каракатицы перемещаются выбрасывая с силой воду, которую они набирают через отверстие в мантии. Где в технике используют такой же принцип движения?

Молекулярная физика

Где больше атомов: в стакане воды или в стакане ртути?

Озеро со средней глубиной 5 метров и площадью 4 км 2 «посолили», бросив кристаллик поваренной соли массой 10 мг. Спустя длительное время из озера зачерпнули стакан воды объемом 200 см 3 . Сколько ионов натрия оказалось в этом стакане?

При каком объеме спортивного зала количество молекул в воздухе внутри зала в 100 раз превышает количество атомов в железной штанге массой 100 кг? Считайте, что воздух находится при нормальных условиях.

При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении допускается вытекание метана в бытовой газовой плите не более 1,1∙10 -8 м 3 . Определите количество молекул газа, появившихся в комнате вследствие такого вытекания, если плита была включена в течение трех часов.

В помещении площадью 100 м 3 и высотой 4 м разлит 1 л ацетона. Сколько молекул ацетона содержится в 1 м 3 воздуха, если весь ацетон испарился и равномерно распределился по помещению? Химическая формула ацетона (СН) 2 СО.

Объясните, почему при капиллярном методе контроля качества сварки для выявления сквозных дефектов используют керосин?

Морское животное кальмар при нападении на него выбрасывает темно – синюю защитную жидкость. Почему через некоторое время пространство, заполненное этой жидкостью, даже в спокойной воде становится прозрачным?

Свежий, хотя и невидимый, след (например, зайца) собака берет. Однако со временем она его учуять не может. Объясните это явление.

Почему бидон с керосином часто бывает покрыт снаружи тонким слоем керосина?

Почему аромат цветов мы чувствуем на расстоянии?

Если в летний солнечный день измерить температуру голой почвы и находящейся неподалеку почвы, покрытой растениями, то окажется, что голая почва нагрета сильнее. Но если же в этих местах измерить температуру почвы ночью, то, наоборот, почва под растениями будет иметь более высокую температуру, чем голая. Чем это объяснить?

Почему утки в сильный мороз охотно лезут в воду?

Понижается ли температура тела медведя во время зимней спячки?

Ящерицы и некоторые другие мелкие животные, обитающие в пустынях, в самое жаркое время дня забираются на верхушки кустарников. Почему?

Зимой на ветру нам гораздо холоднее, чем в затишье. Будет ли при этом разница в показаниях температур?

Каким образом киты, моржи, тюлени, живущие в воде с вечно плавающими льдами, постоянно сохраняют высокую температуру тела (38-40 0 С)?

Почему северные олени не замерзают даже в большой мороз? Что защищает их от холода?

Почему мелкие организмы нуждаются в более совершенной защите от потери тепла, чем крупные?

С какой целью в северных районах пригибают кусты малины на зиму к земле?

Чем можно объяснить, что некоторые виды птиц (тетерева, глухари, рябчики, куропатки и др.) зарываются в снежные сугробы и там проводят иногда по нескольку суток?

Почему у полярных лисиц уши значительно меньше, чем у лисиц, живущих в умеренном климате?

Почему после сильного шторма вода в море становится теплее?

Во время ледохода вблизи реки холоднее, чем вдали от нее. Почему?

Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?

С какой целью семена озимой пшеницы зарываются в почву несколько глубже, чем семена яровой пшеницы?

Почему опасна для растений гололедица?

В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить?

Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок?

Каково назначение толстого подкожного слоя жира у китов, тюленей и других животных, обитающих в водах полярных морей?

Почему в пустынях очень большая суточная амплитуда температуры?

Зачем в станах Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты?

Что приносит вред растениям, особенно злаковым: обильный снег или бесснежная зима?

Почему животные, живущие в холодных странах, имеют более густой волосяной покров, чем животные, обитающие в жарких странах?

Если весной или осенью ожидается ясная ночь, садовники разводят костры, дающие много дыма, обволакивающего растения. Зачем?

В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Как вы думаете, почему?

Для каких растений наиболее опасны весенние заморозки: для высаженных на темных почвах или на светлых?

Почему на морозе вспотевшую от работы лошадь покрывают одеялом или шубой?

Чем объяснить, что при наступлении засухи листья у многих растений скручиваются?

Листья большинства растений пустыни покрыты густыми серебристыми волосками (полынь, песчаная акация и пр). как это влияет на скорость испарения воды растениями?

Почему у многих растений пустыни вместо листьев колючки или шипы?

Отчего даже в пасмурные, но не дождливые дни трава, скошенная на лугу, высыхает быстрее, чем трава, скошенная в лесу?

После боронования почва меньше испаряет влагу. Почему?

Почему в сильную жару собака высовывает язык?

При извержении вулкана на острове Кракатау в Индонезии (1883 г) было выброшено огромное количество мельчайшей пыли. Почему эта пыль находилась в атмосфере в течение нескольких лет?

Если не работает вентиляция, мельчайшая древесная пыль в столярном цехе часами «висит» в воздухе даже после выключения деревообрабатывающих станков. Почему?

Почему баллон с любым сжатым газом представляет большую опасность при пожаре?

Какое давление должен выдерживать газовый баллон объемом 50 л, чтобы при температуре 25 0 С в нем можно было хранить 2 кг метана (СН 4)?

Бутылка, наполненная газом, плотно закрыта пробкой площадью сечения 2,5 см 2 . До какой температуры надо нагреть газ, чтобы пробка вылетела из бутылки, если сила трения, удерживающая пробку, 12Н? Первоначальное давление воздуха в бутылке и наружное давление одинаковы и равны 100 кПа, а начальная температура – 3 0 С.

Что является причиной сильного нагревания и сгорания искусственных спутников Земли при вхождении их в нижние слои атмосферы?

Автомобили, самолеты, мотоциклы красят нитролаком, который дает ровную блестящую поверхность. Какую цель, кроме красоты, преследуют при этом?

Спичка загорается при трении ее о коробок. Она вспыхивает и при внесении ее в пламя свечи. В чем сходство и различие причин, приведших к воспламенению спички в обеих случаях?

Поздней осенью можно наблюдать такое явление. Выпал снег. Прошел день, другой – наступило потепление – снег растаял. Но несмотря на то, что мороз был -1-2 0 С, многие растения остались зелеными. Как им удалось устоять? Ведь они на 80% состоят из воды.

Зубы человека состоят из твердого вещества – дентина, а поверхность их покрыта слоем еще более твердой, но хрупкой эмали. Почему зубы портятся, если после горячей пищи принимать холодную и наоборот?

Почему роса на листьях многих растений собирается в капли, а не растекается по всему листу?

Некоторые мелкие насекомые, попав под воду, не могут выбраться наружу. Чем это объясняется?

На озере или в пруду вы, вероятно, не раз наблюдали насекомых – водомерок, которые, перебирая своими длинными лапками, быстро бегают по воде. Они не плавают, а именно бегают, касаясь воды только кончиками ног. Объясните, почему их лапки не погружаются в воду, а опираются на нее, как на твердую поверхность?

Почему перед дождем ласточки летают низко?

Почему города, в которых воздух загрязнен пылью и дымом, получают меньше солнечной энергии?

Почему в летний день температура воды в водоемах ниже температуры песка на берегу? А как бывает ночью?

Почему вентиляторы для очистки воздуха обычно помещают у потолка?

Почему в прудах, лунках, озерах лед появляется вначале на поверхности?

Зачем на зиму приствольные круги земли у плодовых деревьев покрывают слоями торфа, навоза или древесных опилок?

Почему снегозадержание, проводимое на полях в засушливых областях страны, не только хорошее средство накопления влаги в почве, но и средство борьбы с вымерзанием озимых посевов?

Почему зимой воробьи сидят «нахохлившись»?

Как образуются бризы?

Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?

Какие почвы лучше прогреваются солнечными лучами: черноземные или подзолистые, имеющие более светлую окраску?

Почему вода в открытых водоемах нагревается солнечными лучами медленнее, чем суша?

Кварцевая посуда прочна и никогда не лопается. Кварца на Земле много. Почему же не делают посуду из кварца?

Для чего нужны двойные оконные рамы? Станет ли в помещении теплее зимой, если промежуток между рамами значительно увеличить?

Теплый воздух, как известно, поднимается вверх. Почему же на высоте 10 км держится температура -50 0 С?

Почему близость водоемов влияет на температуру воздуха?

Почему климат островов более мягкий, чем климат внутренних частей материков?

Тетерев зимой, отправляясь ко сну, камнем падает с дерева и застревает в снегу. Что произошло с потенциальной энергией птицы?

Известно, что температура выхлопных газов мотоцикла на выходе из глушителя в несколько раз ниже температуры, достигаемой в цилиндре двигателя. Почему?

Удельная теплота сгорания сосновых дров несколько выше, чем березовых. Почему же выгоднее купить кубометр березовых дров, а не сосновых? (Будем считать цену дров одинаковой)

Что нужно сделать для быстрого охлаждения предмета поместить его в снег или измельченный лед?

На какую высоту можно было поднять гирю массой 1 кг за счет энергии, которая выделяется при охлаждении до 0 0 С стакана кипятка объемом 196 см 3 ?

Электрическая лампа мощностью 60 Вт опущена в прозрачный калориметр, содержащий воду массой 600г. За 5 минут вода нагрелась на 4 0 С. Какую часть энергии, потребляемой лампой, калориметр пропускал наружу в виде излучения?

Почему при сильных морозах трещат деревья?

Почему космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой их тугоплавких металлов?

Почему роса обильнее после жаркого дня?

Почему ожоги кипящим маслом всегда сильнее, чем ожоги кипящей водой?

Сравните температуру воды у основания водопада с ее температурой у его вершины. Высота водопада 60м. считать, что вся энергия падающей воды идет на ее нагревание.

Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода массой 5 кг. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагревается. Считая, что вся теплота, выделенная при трении пошла на нагревание воды, определите, на сколько градусов она нагрелась.

Двигатель мощностью 15 кВт потребляет в час нефть массой 15 кг. Определите КПД машины.

Некоторая установка, развивающая мощность 30 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см 2 . При установившемся режиме проточная вода нагревается на 15 0 С. Определите скорость течения воды, предполагая, что вся энергия, выделяющаяся при работе установки, идет на нагревание воды.

Почему пар обжигает сильнее воды той же температуры?

Какие дрова – березовые, сосновые или осиновые – при полном сгорании выделяют больше теплоты, если все они одинаково просушены и массы их равны? Удельная теплота сгорания осины около 1,3∙10 7 Дж\кг.

В топке котла парового двигателя сожгли торф, массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5∙10 7 Дж\кг.

Какое количество нефти нужно сжечь на тепловой электростанции, чтобы по телевизору мощностью 90 Вт посмотреть полуторачасовой фильм? Считать КПД электростанции равным 35%.

Температура горения некоторого химического топлива в воздухе при нормальном давлении 1500 К. Каков максимально возможный КПД тепловой машины, использующей данное топливо? Роль холодильника выполняет окружающий воздух с температурой 300К. найти мощность двигателя, если в окружающий воздух ежесекундно рассеивается количество теплоты 20 кДж.

В камере сгорания двигателя, работающего на смеси кислорода с водородом, образуются горячие водяные пары при давлении 8,32·10 7 Па. Масса паров воды 180 г. объем камеры сгорания 0,002 м 3 . определить максимальный КПД такого двигателя, если температура отработанных паров 1000К.

В Киевском научно-исследовательском институте экспериментального проектирования создана гелиоустановка для получения горячей воды на нужды сельскохозяйственных комплексов. Солнечные лучи нагревают циркулирующую в гелиоприемнике жидкость, которая передает тепло воде, поступающей к потребителю. Суточная производительность установки – 3 тонны воды, нагретой от 10º до 60ºС. Какое количество дров экономится за 1 месяц (30 дней) работы такой установки?

За время 1 час в холодильнике превращается в лед при температуре 0 0 С масса воды 3,6 кг, имевшая начальную температуру 20 0 С. Какая мощность потребляется холодильником от электросети, если он отдает в окружающее пространство в единицу времени энергию 840 Дж\с?

На зимней дороге при температуре снега -10 0 С автомобиль в течение 1 минуты 6 секунд буксует, развивая мощность 12 кВт. сколько снега растает при буксовании автомобиля, если считать, что вся энергия, выделившаяся при буксовании, идет на нагревание и плавление льда.

Смогли бы мы наблюдать, привычные нам, изменения в природе весной, если бы удельная теплота плавления льда была бы такой же маленькой, как у ртути?

Почему агроном дал указание полить вечером огородные культуры, когда по радио передали сообщение о том, что ночью будут заморозки? Ответ объясните.

Вода в стакане замерзает при охлаждении до 0 0 С. Почему же в некоторых облаках, представляющих собой скопление маленьких капелек воды, вода не замерзает и при более низких температурах (например, при -5 0 С)?

Какое количество снега при температуре 0 0 С растает под колесами автомобиля, если он буксует в течение 20с, а на буксовку идет 50% всей мощности? Мощность автомобиля равна 1,7∙10 4 Вт.

Определить, сколько потребуется кокса, чтобы нагреть 1,5 т железного лома от 20 0 С до температуры плавления. КПД плавильной печи 60%.

Почему вода в водоемах начинает замерзать с поверхности?

Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?

При выходе из реки после купания мы ощущаем холод. Почему?

Зачем на морозе вспотевшую после езды лошадь накрывают попоной?

Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?

За 5 суток полностью испарилось 5∙10 -2 кг воды. Сколько в среднем молекул вылетало с поверхности воды за 1 секунду?

Чем объяснить появление инея зимой на оконных стеклах? С какой стороны он появляется?

Как объяснить образование облачного следа за реактивным самолетом, летящим на большой высоте?

Какое значение в жизни растений имеет явление смачивания?

Гейзеры можно рассматривать как большие подземные резервуары, наполненные грунтовой водой и прогреваемые земным теплом. Выход из них на поверхность Земли осуществляется через узкий канал, который в «спокойный» период практически целиком заполнен водой. Считая, что «активный» период наступает, когда в подземном резервуаре закипает вода, и что во время извержения канал заполнен только паром, который выбрасывается наружу, оценить, какую часть воды теряет резервуар гейзера во время одного извержения. Глубина канала 90м, теплота испарения воды 2,26∙10 6 Дж\кг, теплоемкость воды 4,2∙10 3 Дж\(кг∙К)

Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при подводном плавании

Отражается ли неполное сгорание топлива в ДВС на его КПД; на окружающей среде?

Автомобиль движется со скоростью 72 км\ч. Мощность двигателя 600 к Вт, его КПД равен 30%. Определите расход бензина на 1 км пути.

Температура газов, образующихся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя автомобиля, 800 0 С; температура выхлопных газов 80 0 С. Расход топлива на 100 км при скорости 90 км\ч равен 10 -2 м 3 ; теплота сгорания топлива 3,2 ∙10 10 Дж\м 3 . Какую мощность мог бы развить двигатель, если бы он представлял собой идеальную тепловую машину, работающую с максимально возможным КПД?

Из-за несовершенства теплоизоляции холодильник получает от воздуха в комнате количество теплоты 420 кДж за время 1 час. Температура в комнате 20 0 С. Какую минимальную мощность должен потреблять холодильник от сети, чтобы поддерживать внутри холодильного шкафа температуру -5 0 С?

Газовая нагревательная колонка потребляет 1,2 м 3 метана (СН 4) в час. Найти температуру подогретой воды, если вытекающая струя имеет скорость 0,5 м\с. Диаметр струи 1 см, начальная температура воды и газа 11 0 С. Газ в трубке находится под давлением 1,2 атм. КПД нагревателя 60%.

Человек чувствует себя комфортно при относительной влажности, равной 40-60%. Почему может возникнуть ощущение изнурительной жары при температуре воздуха 25 0 и относительной влажности 80-90%, в то время как при температуре 30 0 С и влажности 30% самочувствие может быть хорошим?

На море при температуре воздуха 25 0 С относительная влажность равна 95%. При какой температуре можно ожидать появление тумана?

На улице идет мокрый снег. Как определить процентное содержание воды в нем?

Над поверхностью моря при температуре 25 0 С относительная влажность воздуха оказалась равной 95%. При какой температуре можно ожидать появление тумана?

При какой температуре воздуха его относительная влажность равна 50%, если известно, что в состояние насыщения водяные пары, содержащиеся в воздухе, переходят при 7 0 С?

Вечером при температуре воздуха 2 0 С относительная влажность равна 60%. Выпадет ли ночью иней, если температура воздуха снизится до -3 0 С; до -4 0 С; до -5 0 С?

Какой воздух легче – сухой или влажный при одном и том же давлении?

В капиллярах песчаных почв при температуре 20 0 С вода поднимается на высоту 1,5 м. Чему равен диаметр почвенных капилляров? Смачивание считать полным.

В засуху слежавшаяся почва высыхает сильно, а вспаханная слабо. Почему?

За один вдох в легкие человека попадает воздух объемом 0,5 л. сколько молекул кислорода содержится в таком объеме воздуха, если доля кислорода в нем составляет 20%?

Какую массу нефти нужно сжечь на тепловой электростанции, чтобы по телевизору мощностью 250 Вт посмотреть фильм продолжительностью 1,5 часа? КПД электростанции 35%

Электричество и магнетизм

Является ли электрическим током молния, возникшая между облаком и Землей; между облаками?

Как электрическое поле «борется» с пылью?

Почему огнеопасные объекты, например, пороховые склады, иногда покрывают металлической заземленной сеткой?

Как защитить работников лаборатории, в которой экспериментируют с большими электростатическими зарядами, от действия электрического поля этих зарядов?

Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт. Оказывает ли электрический заряд, размещенный в таком случае на теле человека, влияние на нервную систему?

Каких трех представителей рыб часто называют живыми электростанциями? Как велико напряжение создаваемое ими?

Франклин говорил, что разрядом электричества от батареи он не мог убить мокрую крысу, в то время как сухая крыса мгновенно погибла от такого же разряда. Чем это вызвано?

Какие изменения вызывает ток в теле человека?

Почему случайное прохождение тока через две близко расположенные точки тела, например, два пальца одной и той же руки, ощущается не только этими пальцами, но и всей нервной системой?

Почему опасно касаться мачт высокого напряжения, ведь провода с током отделены от мачт целыми гирляндами изоляторов?

Молния чаще всего ударяет в деревья с глубоко проникающими в почву корнями. Почему?

Многовековой опыт показывает, что молния чаще всего ударяет в высокие лиственные деревья, главным образом, одиноко стоящие. Следовательно, такие деревья представляют для атмосферного электричества хороший проводник. Почему же человека, застигнутого грозой, предупреждают, чтобы он не скрывался под деревьями? Почему громоотвод отводит от человека молнию, а дерево, наоборот, привлекает к нему?

Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти?

Писатель Б. Житков описывает такой случай: «Однажды в начале лета я ехал верхом поймой реки. Небо было одето тучами, собиралась гроза. И вдруг я увидел, что кончики ушей лошади начали светиться. Сейчас над ними образовались, будто пучки голубоватого огня с неясными очертаниями. Огоньки эти точно струились. Затем струи света побежали по гриве лошади и по ее голове. Все это продолжалось не более минуты. Хлынул дождик, и удивительные огни исчезли». Объясните это явление природы.

Как правило, уличная пыль, поднимаясь в воздухе, заряжается положительно. Каким электрическим зарядом должна обладать краска, чтобы препятствовать оседанию пыли на стены зданий?

Начертите в тетради таблицу: Впишите, какие виды энергии используются для получения электрического тока при работе: аккумулятора, фотоэлемента, ТЭЦ, ГЭС, термоэлемента, солнечной батареи, гальванического элемента, ветродвигателя.

Механическая	Внутренняя	Химическая	Световая

1. Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить толстую проволоку или пучок медных проволок («жучок»)? Почему?

   На здании школы установлен ветряной двигатель, вращающий вал электрогенератора мощностью 0,6 кВт. Сколько ламп, рассчитанных на напряжение 12 В и силу тока 2А, может питать эта ветроэлектростанция?

   Источник тока, установленный на велосипеде, вырабатывает ток для двух ламп, сила тока в каждой лампе 0,28 А при напряжении 6В. Определите мощность генератора и работу тока за 2часа.

   Почему при работе на токарном или сверлильном станке с неправильно заточенным или затупленным инструментом увеличивается расход электроэнергии?

   Два троллейбуса с одинаковыми электродвигателями движутся одновременно один с большей, другой с меньшей скоростью. У какого из них работа электрического тока больше, если считать, что сопротивление движению и время движения в обоих случаях одинаковы?

   В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

   До какого значения необходимо повышать напряжение в линии электропередачи сопротивлением 36 Ом, чтобы от электростанции мощностью 5Мвт было передано 95% электроэнергии?

   С каким поперечным сечение необходимо взять проводник для строительства линии электропередачи от электростанции до потребителя общей длиной 4 км, чтобы передавать потребителю ток мощностью 10 кВт? Напряжение в линии 300 В, допустимые потери при передаче 8%

   От подстанции к потребителю передается мощность 62 кВт. Сопротивление линии 5 Ом. Для случаев осуществления передачи при напряжении 620 В и 6200В определить: какую мощность получи потребитель; напряжение у потребителя.

   На концах двухпроводной линии электропередачи длиной 175 метров мощность переменного тока 24 кВт при напряжении 220В. Вычислить потери мощности в этой линии, если она изготовлена из медного провода с площадью поперечного сечения 35 мм 2 .

   Каковы причины потерь мощности в трансформаторе?

   Для чего к корпусу автоцистерны, предназначенной для перевозки бензина, прикреплена массивная цепь, несколько звеньев которой волочатся по земле?

   Предложите проект установки, позволяющей с помощью электрического поля осуществить улавливание пыли, дыма.

   Почему нижний конец молниеотвода нужно закапывать поглубже, где слои земли всегда влажные?

   Почему птицы могут безопасно сидеть на проводах высоковольтных линий электропередач?

   Почему в сырых помещениях возможно поражение человека электрическим током даже в том случае, если он прикоснется к стеклянному баллону электрической лампочки?

   Почему при возникновении пожара в электроустановках нужно немедленно отключить рубильник?

   Почему нельзя гасить огонь, вызванный электрическим током, водой или обычным огнетушителем, а необходимо применять сухой песок или пескоструйный огнетушитель?

   С каким действием электрического тока мы сталкиваемся, когда при грозовых разрядах в воздухе образуется озон?

   Почему вблизи того места, где оборванный провод высокого напряжения соприкасается с землей, рекомендуется стоять на одной ноге?

   В одном из своих произведений известный русский писатель В.К. Арсеньев так описывает поведение шаровой молнии, медленно плывущей по воздуху: «..шар всячески избегает соприкосновения с ветвями деревьев, обходит каждый сучок, каждую веточку или былинку». Объясните причины такого движения.

   Для очистки воздуха от пыли на некоторых производствах применяют электростатические фильтры. В этих фильтрах создают сильно неоднородное поле. Все ли пылинки притягиваются к электроду, у которого напряженность поля максимальна?

   Наблюдающиеся в природе молнии характеризуются следующими средними величинами: сила тока 15 кА, разность потенциалов (между двумя облаками или облаком и Землей) 10 5 В, продолжительность 0,02 сек. Число молний на всем земном шаре в среднем достигает 100 молний в секунду. Оцените по этим данным среднюю мощность одной молнии и всех молний вместе. Сравните последнюю величину с мощностью Красноярской ГЭС – одной из крупнейших в мире станций 5∙10 6 к Вт.

   Какой электроемкостью обладает Земля? Радиус Земли 6400 км.

   Почему экран работающего телевизора покрывается пылью больше, чем все другие тела в комнате?

   Почему иногда недалеко от места удара молнии могут расплавиться предохранители в осветительной сети и повредиться чувствительные электроизмерительные приборы?

   Почему электрические лампы накаливания чаще всего перегорают при включении и очень редко при выключении?

   В сочинении французского физика Араго «Гром и молния» приводится много случаев перемагничивания компасной стрелки, намагничивания стальных предметов действием молнии. Как можно объяснить эти явления?

   Вследствие короткого замыкания загорелись провода. Почему их нельзя гасить водой или огнетушителем до того, пока загоревшийся участок не будет отключен от сети?

   Для чего на электрифицированных железных дорогах положительный полюс источника напряжения соединяют с воздушным проводом, а отрицательный – с рельсами?

   Сколько электроэнергии нужно затратить для получения из воды водорода объемом 2,5 л при температуре 25 0 С и давлении 10 5 Па, если электролиз ведется при напряжении 5В, а КПД установки равен 75%?

   Почему для уменьшения потерь электроэнергии на коронный разряд в линиях электропередачи высокого напряжения применяют провода возможно большего диаметра? Почему потери электрической энергии на коронный разряд резко возрастают при плохой погоде – сильных туманах, дождях и снегопадах?

   Во сколько раз уменьшаются потери энергии в линии электропередачи при повышении напряжения в 50 раз?

   Как можно избежать аварии, связанной с перегоранием обмотки сверхпроводящего соленоида?

   Почему наличие очень высокого напряжения во вторичной обмотке повышающего трансформатора не приводит к большим потерям энергии в самой обмотке?

   Почему при увеличении нагрузки (уменьшения сопротивления) во вторичной цепи трансформатора возрастает потребляемая мощность?

   На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина волны должна быть 600м?

   Как можно защитить людей от вредного влияния внешних электрических полей?

   Какие органы человека создают вокруг себя магнитное поле?

   Как известно, летучие мыши ориентируются в пространстве посредством ультразвука. Каких вы знаете животных, которые ориентировались бы в пространстве с помощью электромагнитных волн?

Оптика.

Каким действием света вызывается образование хлорофилла в листьях растений, загар тела человека и потемнение фотопленки?

Приведите пример химического действия света на физическое тело.

Приведите пример, показывающий, что тела, на которые падает свет, нагреваются.

Назовите известные вам действия света на физические тела.

Почему учащиеся в классах должны сидеть так, чтобы окна были слева?

В солнечный день длина тени на земле от елочки высотой 1,8м равна 90 см, а от березы – 10м. Какова высота березы?

Почему на лампы дневного света можно смотреть спокойно: они не «режут» глаза?

Фотографировать тигра с расстояния менее 20 м опасно. Какой размер может иметь камера-обскура с отверстием диаметром в 1 мм, чтобы тигр на фотографии был полосатым? Расстояние между полосами на шкуре тигра равно 20 см.

Для наблюдения за морскими животными в днище судна сделан иллюминатор, диаметр которого 40 см много больше толщины стекла. Определить площадь обзора дна из этого иллюминатора, если расстояние от него до дна 5м. показатель преломления воды равен 1,4.

Освещенность рабочего места для ювелирных работ, согласно нормам, должна быть не менее 100 лк. На какой минимальной высоте от рабочего места должна быть помещена лампа, сила света которой 100 кд?

Какой вред в солнечный день могут причинить листьям растений попавшие на них капельки воды?

Иногда линзу называют «зажигательным стеклом». К каким линзам, такое название применить нельзя? Почему?

Ранним утром Солнце, отраженное от поверхности спокойной воды, слепит глаза, а в полдень на изображение Солнца в воде можно смотреть даже без темных очков. Почему?

Почему крылья стрекоз имеют радужную окраску?

Объяснить причины появления двойной радуги. Каково чередование цветов в первой (основной) и второй радуге?

В жарких пустынях иногда наблюдается мираж: вдалеке «возникает» поверхность водоема. Какими физическими явлениями обусловлен такой мираж?

Чувствительность сетчатки глаза к желтому свету с длиной волны 600 нм составляет 1,7·10 -18 Вт. Сколько фотонов должно падать ежесекундно на сетчатку, чтобы свет был воспринят?

Чем более высокое напряжение подают на рентгеновскую трубку, тем более жесткие (т.е. с более короткими волнами) лучи испускает она. Почему? Изменится ли жесткость излучения, если, не меняя анодного напряжения, изменить накал нити катода?

Если смотреть с берега на плавающую в реке рыбу, то часто, даже зная эту рыбу, можно ошибиться в ее названии. В особенности часты ошибки, когда рыба широкая и плоская: ее вертикальные размеры несколько сокращаются, а горизонтальные остаются без изменения. Например, лещ кажется в воде не таким плоским, и его легко принять за другую рыбу. Чем это объясняете?

Объясните с точки зрения оптики выражение «Ночью все кошки серы»

Почему если нырнуть под воду, все предметы кажутся расплывчатыми с неясными контурами, а очень мелкие предметы вообще не видны?

Существуют организмы (например, личинка перистого комара), которых в воде не видно из-за прозрачности. Но глаза у таких существ-невидимок хорошо заметны в виде черных точек. Почему этих существ не видно в воде? Почему глаза у низ не прозрачные? Останутся ли они невидимыми в прозрачном воздухе?

В прибрежных водах Северной и Южной Америки живет любопытная рыбка четырехглазка. Каждый ее глаз поделен на две половинки – два зрачка, но хрусталик один. Зачем рыбке такое строение глаза?

Зрачки у лошадей расположены горизонтально, а у кошек и лисиц наоборот, - вертикально. Объясните, почему?

Как известно, куры с наступлением темноты совсем перестают видеть, а совы, наоборот, могут пользоваться зрением только с этого момента – они ничего не видят днем. Знаете, ли вы, чем объясняются особенности зрения этих птиц.

Правильно ли утверждение, что заяц, не поворачивая головы, видит предметы, находящиеся сзади?

Почему сокол может видеть на громадном расстоянии?

Почему большинство обитателей Крайнего Севера белого цвета, а те, окраска которых иная, например белка, заяц, меняют ее зимой на белую?

Почему насекомые, живущие в полярных областях и высокогорных районах, имеют преимущественно темную окраску?

В густом еловом лесу нет ни красных, ни синих, ни желтых цветов, одни белые или бледно-розовые. Чем это объясняется?

Какая окраска рыб помогает им маскироваться от врагов?

Ядерная физика.

Почему природный уран не является атомным горючим, а его хранение не связано с опасностью взрыва?

Почему радиоактивные препараты хранят в закрытых толстостенных контейнерах? В свинцовых контейнерах?

Месторождениями радиоактивных элементов всегда сопутствует свинец. Известно, что ториевый ряд заканчивается изотопом свинца 208 Pb (232 Th→ 208 Pb). Считая возраст ториевой руды равным 4·10 9 лет (порядка возраста солнечной системы), определить массу свинца, появившегося в этой руде из тория массой 1 кг.

Подводная лодка « Наутилус» (США) имеет мощность топливных установок 14,7 МВт, КПД 25%. Топливом служит обогащенный уран массой 1 кг, при делении ядер которого выделяется энергия 6,9·10 13 Дж. Определить запас горючего, необходимого для годового плавания лодки.

Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр за 1 час. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 часов в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год?

Почему природный уран не является атомным горючим и хранение его не связано с опасностью взрыва?

При взрыве атомной бомбы (М=1 кг плутония 242 Рu) получается одна радиоактивная частица на каждый атом плутония. Предполагая, что ветры равномерно перемешивают эти частицы в атмосфере, подсчитать число радиоактивных частиц, попадающих в объем 1 дм 3 воздуха у поверхности Земли. Радиус Земли принять равным 6∙10 6 м.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Л.А. Кирик. Механика. Давление жидкостей и газов. 7 класс. Самостоятельные и контрольные работы. Илекса. Гимназия. Москва-Харьков. 1998

Л.А.Кирик. МКТ. Свойства газов. Термодинамика. Пары, жидкости и твердые тела. 10 класс. Самостоятельные и контрольные работы Илекса. Гимназия. Москва-Харьков. 1998

Л.А.Кирик. Электричество и магнетизм. 10 – 11 класс. Самостоятельные и контрольные работы Илекса. Гимназия. Москва-Харьков. 1998

Л.Э Генденштейн; Л.А.Кирик. И.М. Гельфгат. Решения ключевых задач по физике для основной школы. Илекса. Москва. 2005

В.И.Лукашик. Физическая олимпиада. Москва. Просвещение. 1987.

И.Ш.Слободецкий, В.А.Орлов. Всесоюзные олимпиады по физике. Москва. Просвещение. 1982

3800 задач для школьников и поступающих в вузы. Москва. Дрофа. 2000

И.М.Варикаш., Б.А.Кимбар, В.М.Варикаш. Физика в живой природе.» Народная асвета». Минск., 1967

А.В.Перышкин. Сборник задач по физике к учебникам А.В.Перышкина «Физика – 7,8,9». Москва. Экзамен. 2006.

В.И. Лукашик, Е.В.Иванова. Сборник задач по физике 7-9 кл. Москва. Просвещение, 2005г.

Ответы и решения.

Уважаемые коллеги! В этом разделе кроме ответов и решений задач вы, несомненно, найдет много интересных фактов, которые Вам помогут в дальнейшей работе.

Механика.

4. Люди давно старались понять, почему дельфины и киты быстро плавают, но только совсем недавно удалось установить, что скорость этих животных зависит от формы их тела. Кораблестроители, учитывая это, построили океанский корабль не ножевидной формы, какую имеют все современные суда, а китообразной. Новое судно оказалось более экономичным, мощность его двигателя на 25% меньше, а скорость и грузоподъемность те же, что и у обычных судов. Кроме того, скорость движения этих животных зависит от строения их кожи. Верхний слой ее, очень толстый и упругий, связан с другим слоем кожи, в котором есть отростки. Эти отростки входят в ячейки верхнего слоя, и дельфинья кожа становится еще более упругой. При резком увеличении скорости на коже дельфина возникают «скоростные складки» и ламинарный поток (поток слоями) не превращается в турбулентный (неупорядоченный). Бегущая волна на коже дельфина гасит завихрения.

5. Встречная вода действует на отдельных рыбок так, что движение каждой из них может быть облегчено или затруднено в зависимости от положения по отношению к стайке. Этот фактор и обуславливает каплевидную форму движущейся стайки рыбок, при которой сопротивление воды движению стайки наименьшее.

6. Среди животных весьма распространены приспособления, благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим при движении в обратном. Щетинки дождевого червя, свободно пропускающие тело вперед и сильно тормозящие обратное движение, делают возможным ползание червя. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте; при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.

7. Наиболее сильная птица летит впереди. Воздух обтекает ее тело так, как вода нос и киль корабля. Этим обтеканием объясняется острый угол косяка. В пределах данного угла птицы продвигаются вперед, они инстинктивно угадывают минимум сопротивления и чувствуют, находится ли каждая из них в правильном положении относительно ведущей птицы. Расположение птиц цепочкой, кроме того объясняется еще одной важной причиной. Взмахи крыльев передней птицы создают воздушную волну, которая переносит некоторую энергию и облегчает движение крыльев наиболее слабых птиц, летящих обычно сзади. Таким образом, птицы, летящие косяком или цепочкой, связаны между собой воздушной волной и работа их крыльев совершается в резонанс. Это подтверждается тем фактом, что если воображаемой линией соединить концы крыльев птиц в определенный момент времени, то получится синусоида.

8. Чтобы быстро продвигаться вперед, надо отбрасывать назад большое количество воды, поэтому плавательные конечности почти всегда широкие и имеют плоскую форму. При движении лапки вперед перепонка изгибается и лапка ощущает малое сопротивление, при движении лапки назад животное загребает достаточное количество воды и само быстро продвигается вперед.

9. Листва значительно увеличивает лобовую поверхность дерева, а в связи с этим возрастает и действующая сила ветра.

10. Колос овса принимает такое положение, при котором он оказывает наименьшее сопротивление ветру, колосья поворачиваются в направлении ветра и обращаются к нему своими основан7иями.

11. Наибольшее сопротивление крошечный зеленый росток испытывает вблизи почвенной корки. Чтобы пробить ее росток развивает усилие, равное 0,25 кг.

12. Тело приобретает больший запас энергии, если приложенная к нему сила действуеь длительное время или на достаточно большом расстоянии, например, разбег перед прыжком, размах перед ударом. Мышцы кузнечика не могут развивать больших усилий, поэтому для увеличения дальности прыжка, которое требует значительного накопления энергии, служат длинные конечности кузнечика.

13. Когда рука вытянута, то направление действия мышечной силы составляет малый угол с продольной осью рычага. Чтобы в этом случае удержать такой же груз, как и при согнутой руке, нужно значительно увеличить мышечное усилие. При одном и том же мышечном усилии вытянутой рукой можно удержать значительно меньший груз.

14. Смещая орех в сторону коренных зубов, мы уменьшаем плечо рычага по отношению к поперечной оси, вокруг которой происходит вращение нижней челюсти. Тем самым момент силы сопротивления становится меньше момента вращения силы мышц, поднимающих нижнюю челюсть (височной, жевательной и др.)

15. Перевернутая черепаха представляет собой как бы тяжелый шаровой сегмент, лежащий на выпуклой поверхности. Такой сегмент очень устойчив и, чтобы перевернуть его нужно достаточно высоко поднять его центр тяжести. Многие черепахи не могут поднять свой центр тяжести так высоко, чтобы перевернуться и, поэтому погибают лежав верх ногами.

16. Центр тяжести дерева несколько выше летом, когда на деревьях много листьев. Поэтому лиственные деревья находятся в менее устойчивом положении, чем поздней осенью или зимой, и летние ветры часто ломают их или выворачивают с корнем.

17. В тени леса нижние ветки деревьев отмирают и крона находится вверху. Центр тяжести дерева также смещается вверх, и оно становится менее устойчивым. У дерева, растущего на открытом месте, крона расположена ниже. Центр тяжести такого дерева лежит ближе к корням, и оно лучше противостоит напору ветра.

18. Ель растет в сыром грунте, и корни ее находят достаточно влаги близ поверхности. Они широко разбегаются вокруг дерева, но не проникают вглубь. Сосна, растущая в сухих местах, вынуждена искать воду на большой глубине. Ее корни уходят в землю очень глубоко, поэтому она более устойчива.

19. Оса вонзает жало с силой всего в 1мг, но ее жало очень острое, площадь его острия 0,000 000 000 003 см 2 . поэтому оса может создать огромное давление.

20. При сжатии однородного тела величина деформации во всех его точках будет одинаковой, за исключением концов, где тело опирается на другие тела. Дело в том, что деформируемое тело соприкасается с опорой и другими телами не всеми своими точками, поэтому давление на концах деформируемого тела будет большим, чем внутри него. Чтобы давление было о во всех точках одинаково, концы его должны иметь большую площадь поперечного сечения. Этим и объясняется наличие утолщения на некоторых костях скелета человека и животных.

21. Зуб бобра состоит из нескольких слоев различной твердости. Когда бобр грызет дерево, прочная эмаль, покрывающая верхний участок зуба, испытывает большую нагрузку, а остальная –сравнительно мягкая ткань – меньшую. В результате весь зуб стачивается равномерно и угол заострения остается неизменным. На этом принципе основана работа самозатачивающихся инструментов.

22. Вес кита достигает 90-100 тонн. В воде этот вес частично уравновешивается выталкивающей силой. На суше у кита под действием огромного веса сжимаются кровеносные сосуды, прекращается дыхание и он погибает.

23. На больших глубинах моря существует большое гидростатическое давление, которое уравновешивается внутренним давлением в организме рыбы. Если рыба окажется на поверхности моря, то давление в организме не будет уравновешиваться внешним давлением, поэтому рыба раздувается, внутренние органы ее лопаются и рыба гибнет.

24. Водолаз не испытывает этого давления потому, что он дышит воздухом, подаваемым в водолазный костюм, и давление воздуха на его тело снаружи уравновешивается давлением воздуха изнутри.

25. Во время опускания водолаза в воду или поднятия из нее нарушается равновесие между внешним давлением и давлением в органах тела водолаза. Кроме того, при резком подъеме из воды на поверхность внешнее давление быстро падает, растворенные в жидкостях организма газы начинают быстро выделяться, приводя к закупорке пузырьками воздуха мелких кровеносных сосудов. Во избежание этого водолазы в резиновых скафандрах обычно опускаются на глубину не больше 50 м, а подъем их производится медленно.

26. В грудной полости человека, погруженного с трубкой в воду, в его легких и на поверхности сердца господствует давление наружного воздуха. На поверхности же тела дополнительно действует гидростатическое давление, зависящее от глубины погружения. Поэтому даже на небольшой глубине на грудную клетку будет действовать такая сила, что мышцы будут не в состоянии ее преодолеть и расширить легкие для вдоха. Гидростатическое давление затрудняет также и кровообращение. Кровотечение з ушей объясняется тем, что под действием избыточного гидростатического давления кровь поступает в барабанную полость, где имеется более низкое давление, чем на поверхности тела. У слона очень сильная мускулатура, поэтому даже длительное пребывание под водой не приносит ему вреда.

27. Шея у слона короткая, и он не может нагнуть голову к воде, как это делают другие животные. Слон опускает в воду свой хобот и втягивает в себя воздух. При этом за счет внешнего атмосферного давления вода поступает в хобот. Когда хобот наполнится водой, слон изгибает его и выливает воду в рот.

28. Всякий газ стремится перейти из того места, где имеется большее давление, в соседнее пространство, где давление меньшее. В крови рыбы давление кислорода меньшее, чем давление его в воде, поэтому кислород переходит из воды в кровь. Протекающую по кровеносным капиллярам жабр.

29. В воздухе, которым мы дышим, кислород составляет 21%. Установлено, что в воде растворяется кислорода вдвое больше, чем азота, что приводит к обогащению воздуха кислородом: воздух, растворенный в воде, содержит около 34% кислорода.

30. Рыбы дышат кислородом, растворенным в воде. Когда кислорода в воде становится мало, они поднимаются к поверхности, которая соприкасается с воздухом, где кислорода содержится больше.

31. Подводные растения не нуждаются в твердых стеблях, так как их поддерживает выталкивающая сила воды. Кроме того, если бы такие растения имели твердый стебель, то вода во время волнений могла бы их сломать.

32. На каждый квадратный сантиметр действует сил примерно в 1 кН, а общая сила, действующая на поверхность всего тела, будет приблизительно равна 20 000 кН.

34. Всем известен опыт Герике с полушариями. В этом опыте,очевидно, ничего не изменилось бы если бы полушария были вложены одно в другое. При отсутствии воздуха между стенками полушарий их также было бы невозможно разъединить. Похожими на такие вложенные полушария являются тазобедренные суставы, соединяющие нижние конечности с тазом. Благодаря отсутствию воздуха между зеркально гладкими поверхностями атмосферное давление прочно прижимает суставы друг к другу. Для того чтобы из разнять, как и в опыте с магдебургскими полушариями, нужно приложить значительную силу.

35. Атмосферное давление способствует более плотному прилеганию суставов друг к другу. С уменьшением давления при поднятии на высокие горы связь между костями в суставах уменьшается, в результате конечности плохо слушаются, легко получаются вывихи.

36. Чтобы давление на барабанную перепонку изнутри стало равным давлению снаружи.

37. На спине рыбы прилипало видоизмененный плавник превратился в присоску. Действие этой присоски аналогично действию игрушечного пистолета, стреляющего палочкой с резиновым наконечником. Когда палочка ударяется резиновым наконечником о стенку, резина расплющивается, а потом благодаря силам упругости снова принимает вогнутую форму. Между стенкой и резиновой присоской образуется разреженное пространство, так как часть воздуха вытеснилась оттуда во время удара. Поэтому под действием атмосферного давления палочка крепко «прилипает» к стенке. Действие рыбы прилипало осуществляется сокращением мышц рыбы. Присоски чрезвычайно распространены в животном мире. Например, каракатицы и осьминоги имеют ряд щупалец с многочисленными присосками, с помощью которых они прикрепляются к различным предметам.

38. Нет, не сможет. При движении по потолку, муха удерживается за счет атмосферного давления. На концах ножек у нее имеются небольшие присоски.

39. За счет атмосферного давления.

40. При вытаскивании лошадью ног из вязкой почвы под копытами создается пониженное давление и наружное атмосферное давление затрудняет движение ног. У парнокопытных животных при нажиме на почву копыта раздваиваются, а при вытаскивании ног сближаются и вокруг них свободно проходит воздух.

41. Погружаясь на большую глубину, мы вытесняем больший объем воды. По закону Архимеда на нас в этом случае будет действовать большая выталкивающая сила.

42. У лошади и других животных ноздри расположены на самой высокой точке тела, а поэтому, даже не двигая ногами, они не захлебываются.

43. Плавательный пузырь – это своего рода приспособление, которое регулирует удельный вес рыбы при ее перемещении на ту или иную глубину. С помощью плавательного пузыря рыбы сохраняют равновесие в воде. Уходя в глубину, рыба сохраняет объем плавательного пузыря постоянным. Она поддерживает в нем давление, равное давлению окружающей воды, для чего непрерывно подкачивает в пузырь кислород из крови. При всплытии, наоборот, кровь усиленно поглощает кислород из плавательного пузыря. Такая подкачка т поглощение довольно медленные, поэтому при быстром вытаскивании рыбы из большой глубины кислород не успевает раствориться в крови и раздувающийся пузырь разрывает рыбу. У морских угрей для этой цели есть предохранительный клапан: при быстром всплытии он открывается и выпускает газ из пузыря.

44. В воде, вследствие действия выталкивающей силы, тонущий имеет малый вес.

45. толстый слой пуха и перьев, который покрывает тело водоплавающей птицы, не пропускает воды и содержит значительное количество воздуха. Благодаря этому, тело птицы, находящейся в воде, имеет небольшой удельный вес и глубоко в воду не погружается.

46. Благодаря крылышкам семена подхватываются ветром и разносятся на большие расстояния.

47. При выяснении этого явления было обнаружено, что в штиль парящие птицы держатся несколько позади судна, а при ветре – ближе к подветренной стороне. Также было замечено, что если птица отставала от корабля, например, охотясь за рыбой, то, догоняя пароход, она большей частью должна была энергично махать крыльями. Все эти загадки нашли простое объяснение: над пароходом от работы машин образуются потоки восходящего теплого воздуха, которые прекрасно удерживают птиц на определенной высоте. Птицы безошибочно выбирают себе относительно судна и ветра такое местоположение, где восходящие потоки от паровых машин бывают наибольшие. Это дает возможность птице путешествовать за счет энергии парохода.

47. Установлено, что конечности действуют подобно гидравлическому приводу, жидкостью для которого сжит кровь.

49. Переносящие снег струи воздуха во время ветра не обходят куст, а пронизывают его. При обтекании струями отдельных стеблей возникают местные завихрения, давление уменьшается и частицы снега втягиваются внутрь куста. Зимой снежный сугроб защищает куст от вымерзания, а весной растение получает больше влаги.

50. Птица не поднимается вверх по наклонной линии или вертикально, она взлетает только по спирали, поэтому, попав в колодец, она не может из него вылететь.

51. Каким бы образом кошка не падала, она всегда становится на 4 лапы. Это связано с моментом количества движения. Падающая кошка прижимает к себе лапы и хвост, ускоряя этим вращение. Как только она займет положение лапами вниз, она отводит конечности, вращение прекращается и кошка падает на лапы.

52. Объясняется это тем, что в человеческом теле имеется ряд полостей, содержащих воздух, например, кишечник, среднее ухо, лобная и верхняя челюстные впадины кости. Давление воздуха в этих полостях равно атмосферному давлению. Когда наружное давление на человеческое тело быстро уменьшается, воздух, находящийся внутри нас, начинает расширяться, производит давление на различные органы и вызывает боль.

53. Примером использования атмосферного давления в жизни человека является дыхательный аппарат. Грудная полость отделена от брюшной выпуклой перегородкой – диафрагмой. При сокращении вдыхательных мышц грудной клетки и мышц диафрагмы объем грудной клетки увеличивается, воздух в легких расширяется, давление падает. В это время под действием атмосферного давления наружный воздух поступает в легкие – происходит вдох. Наоборот, при сокращении вдыхательных мышц грудной клетки ее объем уменьшается, воздух в легких сжимается, давление его становится выше атмосферного, происходит выдох. Дыхательный аппарат работает по принципу всасывающего насоса.

55. 20 км; 0,000075 мм 2

56. Изгиб всегда сопровождается растяжением материала по выпуклой стороне и сжатием по внешней. Серединная часть предмета никакой заметной деформации не испытывает. Особенность трубчатого стебля злаковых растений состоит в том, что он достаточно прочен, а материала на него пошло очень мало, так что растение смогло развиться и вырасти в кратчайший срок.

57. Указание: Сначала нужно определить массу стакана. Затем заполнить его водой и вновь поставить на весы. По плотности и массе воджы в стакане определяют его вместимость. Заполнив стакан неизвестной жидкостью, определяют массу на весах. Зная массу жидкости в стакане и ее объем, вычисляют плотность жидкости.

58. 5,5 кг. С учетом, что 0,1 см 3 =100мм 3 , из пропорции

, найдем, что в облаке объемом 1 м 3 содержится 14∙10 8 капелек. Объем их будет равен V=4∙10 -6 ∙14∙10 0 =56∙10 2 (мм 3), или 5,6 см 3 . следовательно масса воды в облаке объемом 1 см 3 = 1
=5,6 г

59. Закон инерции.

60. При внезапном изменении направления движения лисицы собака не может следовать за ней, так как по инерции некоторое время собака будет двигаться в первоначальном направлении.

61. При резком выдергивании растения корни его не успевают прийти в движение и стебель обрывается. Остающиеся в почве корни сорняков снова быстро прорастают.

62. Созревшие стручки бобовых растений, быстро раскрываясь, описывают дуги. В это время семена, отрываясь от мест прикрепления, по инерции движутся по касательной в стороны.

63. Упругие волосы на подошве ног зайца удлиняют время торможения при прыжке и поэтому ослабляют силу удара.

65. В организме животного сила создается мышцами. Следовательно, подвижность животного тем больше, чем больше мышечная сила и чем меньше его масса (
). Сила, развиваемая мышцей, прямо пропорциональна площади поперечного сечения разреза мышцы. Поэтому при уменьшении мышцы в n раз сила уменьшается в n 2 раз, между тем как вес мышцы, зависящий от ее объема, уменьшается приблизительно в n 3 раз. Таким образом, при уменьшении размеров тела животного сила его убывает медленнее, чем вес.

66. Вес животного прямо пропорционален кубу его линейных размеров, а поверхность – квадрату линейных размеров. Следовательно, с уменьшением размера тела его объем убывает значительно быстрее, чем поверхность. Сопротивление движению в воздухе зависит от поверхности падающего тела. Поэтому мелкие животные испытывают большее сопротивление, чем крупные, так как у них на единицу веса приходится большая поверхность. Кроме того, когда ударяется о препятствие тело небольшого объема, то прекращают движение сразу все его части, и во время удара они не давят друг на друга. Когда же падает крупное животное, то нижние части его тела при ударе прекращают свое движение, а верхние еще продолжают двигаться и оказывают на нижние сильное давление. Это и есть сотрясение, которое гибельно для крупных животных.

67. Эти животные в процессе движения отбрасывают воду назад, а сами по третьему закону Ньютона движутся вперед. Плывущая пиявка отгоняет воду назад волнообразными изгибами тела, плывущая рыба – взмахами хвоста.

68. Белка совершает большие прыжки с дерева на дерево. Хвост помогает ей: он служит своеобразным стабилизатором. Хвост лисы помогает ей делать резкие повороты при быстром беге. Это своеобразный воздушный руль.

69. Заостренная форма головы щуки испытывает малое сопротивление воды, поэтому щука плавает очень быстро.

70. Чтобы уменьшить сопротивление движению.

71. Трение рыбы о руки мало, поэтому она выскальзывает из рук.

76. 540л; ≈0,7 кг.

82. 5,5 км\ч. Обозначим скорость движения теплохода в неподвижной воде относительно берега через v 1 , а скорость течения реки через v. Тогда скорость движения теплохода по течению будет v 1 +v против течения v 1 -v. Из условия задачи v 1 +v = 600 км\сут, а v 1 -v=336 км\сут. Совместное решение этих уравнений дает значение 5,5 км\ч

84. Нет. Масса лисы больше, значит скорость меньше. Расстояние будет увеличиваться.

88. 1,11∙10 8 Па; 0,26∙10 6 Па.

92. Дно сосудов удерживается силой давления воды снизу, и отпадает, когда эта сила будет равна силе давления на дно сосуда сверху. Давление жидкости зависит от ее плотности. ρ рт ρ в, значит дно сосуда отпадет.

93. Когда мы пьем, то под губами над поверхностью воды создаем область пониженного давления воздуха. Благодаря атмосферному давлению вода устремляется в эту область и попадает к нам в рот.

99. Вода будет опускаться вниз и не закроет доступ воздуха необходимого для горения к керосину.

104. ≈11 млн. кВт

105. 5∙10 4 кВт

108. 4∙10 10 Дж

111. N пол =

114. Упругие продольные волны, как вызванные другими морскими обитателями так и отраженные от препятствий волны, вызванные собственным движением рыбы.

116. Упругая поверхность волны распространяется в земной коре. Можно зарегистрировать не только сам факт, но и место проведения испытаний с помощью нескольких датчиков, установленных в различных точках.

117. Звук от взрыва снаряда достигнет человека позже, чем взрывная волна, так как скорость взрывной волны намного больше скорости звука.

118. Для приблизительного определения направления звуковых волн

По разности фаз колебаний и звуковой волне.

119. Крылышки нагруженной пчелы издают звук более низкого тона, чем ненагруженной.

120. Частота колебания, создаваемая крыльями птицы, ниже нашего порога слышимости, поэтому поет птицы как звук мы не воспринимаем.

121. В лесу ухо воспринимает звуки, пришедшие не только непосредственно от их источника, но и те, которые пришли со стороны, отразившись от деревьев. Эти отраженные звуки и мешают определить верное направление на звучащий предмет.

122. Шум возникает оттого, что струи воздуха, огибающие ветки и иголочки хвои, образуют за ними маленькие вихри, издающие слабый шипящий звук. Сливаясь вместе, эти слабые звуки образуют сильный шум леса.

124. Некоторых птиц привлекают в аэропорты звуки высокого тона от работающих турбин, частота колебаний и длина волн которых бывают сходны с частотой и длиной волн звука, издаваемого множеством животных.

126.

127. Летучие мыши издают разнообразные звуки, но почти все они попадают в диапазон частот, лежащий выше порога слышимости человека. В процессе полета летучая мышь непрерывно облучает ультразвуковыми импульсами пространство перед собой. Если на пути ультразвуковой волны встречается какое-либо препятствие, то от него возникает отражение – эхо, которое воспринимается животным. С помощью эха летучие мыши обнаруживают мелкие движущиеся объекты, недоступные их зрению. Они используют эхо не только для ориентирования, но и для отыскания себе пищи. По принципу ультразвукового локатора мышей работают эхолоты, различного рода дефектоскопы.

128. Волосы поглощают излучаемый летучей мышью ультразвук, поэтому мышь, не воспринимая отраженных волн, не чувствует преграды и летит прямо на голову.

129. Оказалось, что у некоторых бабочек в брюшной полости есть особый орган, который предупреждает их о приближении летучей мыши. Когда мышь с наступлением темноты вылетает на охоту начинает локацию окружающего пространства, эти бабочки мгновенно улавливают ультразвуковые импульсы, и сделав крутой вираж, планируют на землю, чтобы выйти из поля облучения хищников.

130. Шарообразные пузыри у лягушки, раздувающиеся при крике, являются своего рода резонаторами. Они служат для усиления звука.

131. Благодаря подвижности ушных раковин животные способны устанавливать направление, в котором находится источник звука.

132. Ящерица круглоголовка в момент опасности становится на хвост, начинает вибрировать и в результате этого быстро погружается в землю.

133. на частоту.

134. 17м и 1,7∙10 -4 м

137.
. Молекул больше в стакане ртури.

Молекулярная физика.

143. Вследствие диффузии защитное вещество с течение времени рассасывается по объему, занимаемому водой.

146. В цветах содержится ароматические вещества, молекулы которых диффузируют в воздух.

147. Растения задерживают значительную часть солнечных лучей, поэтому почва под ними днем нагревается меньше, чем голая почва под ними. Ночью, когда температура воздуха значительно понижается, растения предохраняют почву от интенсивного излучения и она охлаждается не так сильно, как голая почва.

148. Температура воды в сильный мороз значительно выше температуры окружающего воздуха, поэтому в воде птица будет охлаждаться меньше, чем на воздухе.

149. Да, потому что его дыхание и циркуляция крови почти прекращаются.

150. В жаркое время дня песок в пустынях так сильно нагревается, что даже на высоте 5 см от его поверхности температура бывает ниже на несколько градусов.

151. В низкие места при заморозках стекает наиболее тяжелый, холодный воздух.

152. И на ветру и в затишье показания термометра будут одинаковы, так как температура воздуха одна и та же, но человеку теплее в затишье потому, что слой воздуха, прилегающий непосредственно к нашему телу, нагревается его теплом и предохраняет от дальнейшего охлаждения. При ветре же такой слой удержаться не может и холодный воздух все время обтекает кожу, сильно охлаждая ее.

153. У этих животных существует подкожный жировой слой, который препятствует быстрой потере тепла (так как жир плохой проводник тепла).

154. Оказывается у оленя надувная шерсть, пустотелые шерстинки наполнены воздухом. Поскольку воздух плохо проводит тепло, то такая шерсть хорошо защищает оленя от холода.

155. Потеря тепла происходит всегода с поверхности. Запас тепла в теле пропорционален объему тела. При уменьшении размеров тела поверхность убывает медленнее, чем объем, поэтому малые организмы менее «экономичны» в сохранении тепла, чем крупные.

156. Снежный покров предохраняет малину от вымерзания.

157. Снег является плохим проводником тепла, поэтому снежный покров во время больших морозов и метелей защищает птиц от замерзания.

158. Объясняется это тем, что уши у лисиц являются органами, отводящими тепло от тела. Так как на севере необходимо уменьшить теплоотдачу, то в процессе биологического отбора наиболее приспособились к жизни на крайнем севере лисицы с маленькими ушами.

162.Чтобы семена не вымерзли.

163. Лед по сравнению со снегом примерно в 20 раз лучше проводит тепло, поэтому под ледяной коркой растения вымерзают.

164. При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.

165. Свертываясь, животные значительно уменьшают наружную поверхность тела, что ведет к уменьшению отдачи тепла.

169. В бесснежную зиму растения могут вымерзнуть. Снежный покров плохо проводит тепло и поэтому способствует поддержанию более высокой температуры в почве.

170. Более густой волосяной покров животных уменьшает отдачу тепла в окружающее пространство, что особенно важно в условиях крайнего севера.

172. При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.

173. Весенние заморозки наиболее опасны для растений, высаженных на темных почвах, так как тепловое излучение у них больше, чем у светлых, и, следовательно, они больше охлаждаются.

174. Вспотевшая лошадь теряет много тепла на испарение, что может привести к простудным заболеваниям.

175. У листьев имеется много устьиц с нижней стороны. Чтобы уменьшить испарение влаги, лист скручивается. Нижняя его сторона слабее нагревается солнцем, а следовательно, и менее испаряет влагу.

176. Волоски на листьях растений препятствуют движению воздуха вблизи поверхности листьев, этим они удерживают образовавшиеся пары и способствуют замедлению испарения влаги с поверхности листьев.

177. Колючки и шипы, заменяющие листья многих растений, помогают этим растениям более экономно расходовать влагу, так как они нагреваются солнцем меньше, чем нагревались бы листья, и, следовательно, испаряют намного меньше воды.

178. В лесу ветер разбивается деревьями на отдельные потоки и в значительной мере теряет свою силу. Поэтому даже в пасмурный день испарение влаги там происходит менее интенсивно, чем на лугу, и трава в лесу сохнет медленнее.

179. При бороновании капилляры почвы разрушаются и испарение влаги значительно уменьшается.

180. Испарение пота с тела животного способствует теплообмену, но потовые железы у собаки расположены только на подушечках «пальцев», поэтому чтобы увеличит охлаждение организма в жаркий день, собака широко открывает рот и высовывает язык. Испарение слюны с поверхности рта и языка понижает температуру ее тела.

186. Явление перехода механической энергии во внутреннюю энергию взаимодействия тел (воздух – корабль)

189. Соки растений представляют собой водные растворы различных солей, которые замерзают при температурах более низких, чем 0 0 С.

190. При резких изменениях температуры за счет неодинаковых коэффициентов термического расширения дентина и эмали в зубе возникают большие внутренние напряжения, которые постепенно разрушают его.

191. Листья многих растений содержат маслянистые вещества, а потому не смачиваются водой.

192. Они не в состоянии преодолеть сил поверхностного натяжения.

193. Поверхностное натяжение создает на поверхности воды как бы упругую пленку. Лапки водомерок не смачиваются водой и поэтому не проникают в глубину. Поверхностная пленка воды только слегка прогибается под небольшой тяжестью насекомого.

201. Когда птицы нахохливаются, слой воздуха между перьями увеличивается и вследствие плохой теплопроводности задерживает отдачу тепла телом птицы в окружающее пространство.

211. Вся механическая энергия птицы при торможении в снегу превращается во внутреннюю энергию.

212. Выхлопные газы совершают работу за счет убывания их внутренней энергии и следовательно понижения температуры.

213. Плотность березы больше плотности сосны. Поэтому масса березовых дров объемом в 1 метр кубический больше массы сосновых дров такого же объема.

217. Соки, содержащиеся в дереве, при замерзании увеличиваются в объеме и при этом с треском разрывают волокна растения.

224. ≈0,48 м\с.

230. КПД=(1-)∙100%=80%; 10 5 Вт

231. КПД= 1-Т 2 mR\(ρVμ)=0,5

234. ≈2,26 кг. В процессе работы при буксовании автомобиля внутренняя энергия снега увеличивается. За счет этой энергии снег нагревается до температуры плавления и плавится поэтому получаем: А = Q 1 +Q 2. так как А=Рt, а Q 1 =cm(t-t 0) и Q=mλ, то уравнение можно записать в виде:

Pt=сm(t-t 0) + mλ или Pt=m(с (t-t 0) + λ)

Откуда: m=
. Подставив числовые значения получаем: ≈2,26 кг

235. Да, но в результате быстрого таяния льда паводок был бы сверхобильным.

247. На большой высоте воздух перенасыщен водяным паром. Самолет вносит центры конденсации, на которые конденсируется пар.

251. не уменьшится.

256. Низкая влажность способствует испарению влаги и охлаждению кожных покровов и органов дыхания человека.

285. 3,36Вт; 6,

288. 198 лампочек

285. 3,36 Вт; 6,72Вт∙ч

Электричество и магнетизм.

272. Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии. Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи. Так у электрического угря, обитающего в водах тропической Америки, насчитывается до 8 тыс. пластинок, отделенных одна от другой студенистым веществом. К каждой пластинке похдходит нерв, идущий от спинного мозга. С точки зрения физики эти приспособления представляют своего рода систему конденсаторов большой емкости. Угорь, накапливая энергию в своих конденсаторах и по своему усмотрению разряжая ее через тело, прикасающееся к нему, производит электрические удары, чрезвычайно чувствительные для человека и смертельные для мелких животных. У крупного, долго не разряжающегося угря напряжение в момент удара может достигать 800 В. Обычно же оно несколько меньше.

Среди других электрических рыб особенно выделяется скат торпедо, который встречается в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Размеры торпедо достигаю двух метров, а его электрические органы стоят из нескольких сот пластинок. Торпедо способен в течение 10-16 с давать по 150 разрядов в секунду, по 80В каждый. Электрические органы крупных торпедо развивают напряжение до 220В.

Особого типа электрический орган у электрического сома, дающего разряды до 360В. Электрический орган у него располагается тонким слоем под кожей по всему туловищу.

Характерной особенностью рыб, имеющих электрические органы является их малая восприимчивость к действию электрического тока. Некоторые переносят до 220В.

273. Электрический ток проходил по влажной пленке поверхности тела и не проникал внутрь организма, поэтому крыса оставалась невредимой.

274. Ток, проходя через тело человека, воздействует на центральную и периферическую нервные системы, вызывая нарушения работы сердца и дыхания.

275. Из всех тканей, составляющих тело, наименьшей проводимостью обладают наружные слои кожи, наибольшей – нервные волокна, поэтому ток в теле проходит большей частью по нервным волокнам и этим самым оказывает воздействие на всю нервную систему.

276. Идеальных изоляторов не существует, даже фарфор, из которого сделаны высоковольтные изоляторы, меняет свои свойства в зависимости от погоды. Слегка запыленная и увлажненная поверхность изолятора служит проводником тока. Если учесть, что по проводам идет ток высокого напряжения, то утечка его, даже небольшая, будет опасна для жизни.

277. Деревья с корнями, проникающими в глубокие водоносные слои почвы, лучше соединены с землей и поэтому на них под влиянием наэлектризованных облаков накапливаются притекающие из земли значительные заряды электричества, имеющие знак, противоположный знаку заряда облаков.

278. Ни в коем случае нельзя думать, что если стать во время грозы под громоотвод, он всегда защитит от молнии. Если вы будете стоять даже на небольшом расстоянии от громоотвода, то в вашем теле в момент удара молнии образуется индуцированный заряд. Между ним и зарядом громоотвода легко может произойти разряд в виде искры. Все эти соображения применимы и к высоким одиноко стоящим деревьям. Если вы стоите в степи на расстоянии десятков метров от одиноко стоящего дерева, то вы лучше защищены от улара молнии, чем в том случае, если бы дерева не было. Если же человек находится возле дерева, то может случиться, что молния в некоторых случаях выберет себе путь через тело человека, поскольку оно представляет такой же проводник, как и дерево.

279. Птицы чаще всего гибнут в трех случаях, когда они, сидя на проводе, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.

280. Описанное явление носит название «огни святого Эльма». Это очень редкое явление. На остриях, на столбах оград, иногда даже на головах людей появляется голубоватый свет. Это тихий разряд – движение электронов в воздухе при атмосферном давлении и высоком напряжении.

297. Тело птицы можно рассматривать, как параллельное подключение к участку высоковольтной цепи, заключенному между лапками птицы. Так как сопротивление птицы намного превышает сопротивление этого участка, то сила тока в теле птицы очень мала и безвредна для нее.

321. Установлено, что вдоль возбуждаемого нерва примерно за 0,0005 с до передачи возбуждения образуется магнитное поле. По-видимому, в момент раздражения молекулы, несущие на себе заряд, каким-то образом изменяют свое положение в пространстве, позволяя пройти по нерву волне возбуждения. Именно это перемещение молекул, вероятно, и является причиной возникновения магнитного поля.

322. В реках Африки была обнаружена рыба, снабженная самым настоящим радиолокатором. Это водяной слон. Оказалось, что находящийся в его хвостовой части электрический генератор постоянно излучает низкочастотные колебания (до 100 импульсов в минуту), которые улавливаются особыми органами этой рыбы, расположенными в основании плавника. Поэтому неудивительно, что водяной слон, даже зарывшись с головой в ил, на расстоянии чувствует приближение хищника и успевает во время скрыться. Такой же локатор имеет и электрический угорь.

323. Химическое

Оптика.

342. Глаз ощущает свет при помощи светочувствительных клеток: колбочек и палочек. Более чувствительные – палочки и менее чувствительные – колбочки. При слабом освещении свет воспринимается палочками, а не колбочками. Но палочки не обуславливают цветовых ощущений, поэтому все предметы кажутся серыми.

343. В воздушной среде внешняя роговая оболочка глаза собирает световые лучи, создает изображение на сетчатке, а хрусталик лишь немного помогает в этом. Однако под водой действие роговицы сводится к нулю вследствие того, что показатели преломления воды и жидкости, находящейся внутри нашего глаза, почти одинаковы и лучи, не преломляясь, прямо проходят через роговицу. Под водой мы становимся как бы дальнозоркими.

344. Показатель преломления тела насекомого близок к показателю преломления воды, а показатель преломления глаза отличен от показателя преломления воды. Через прозрачные глаза свет проходил бы, не раздражая зрительных нервов. В воздухе эти организмы видны.

345. Такое оригинальное строение глаз объясняется тем, что пищей четырехглазке служат как подводные организмы, так и воздушные насекомые. Плавая у самой поверхности воды, рыбка выставляет наружу верхние половинки глаз и следит за тем, что делается над водой. Нижние половинки глаз следят за тем, что происходит в воде.

346. Горизонтальное расположение зрачка расширяет угол зрения в горизонтальной плоскости. Это очень важно для животных, которые обитают на плоской открытой равнине, где хищников нужно обнаруживать заблаговременно, как только они появляются на горизонте. У кошек и лисиц зрачки расположены вертикально потому, что эти животные, отыскивая себе добычу, смотрят чаще всего вверх и вниз.

347. Сетчатка глаза покрыта изнутри пленкой, состоящей из множества мелких ячеек – колбочек и палочек. Колбочки позволяют видеть днем, а палочки – ночью. Особенности зрения кур и сов обусловлены тем, что сетчатка глаза у кур состоит только из колбочек, а у сов – только из палочек.

348. Глаза человека и некоторых животных приспособлены к одновременному рассматриванию какого-нибудь предмета: поле зрения правого глаза лишь немного не совпадает с полем зрения левого глаза. Большинство же животных смотрит каждым глазом отдельно. Видимые ими предметы не отличаются рельефностью, но зато поле зрения их гораздо шире.

349. Глаз сокола устроен таким образом, что хрусталик может стать почти плоским, вследствие этого изображение отдаленных предметов падает на сетчатку.

350. Животные белого цвета меньше излучают тепло в окружающее пространство, что особенно важно в условиях севера.

351. Темный цвет хорошо поглощает тепловые лучи. Это позволяет насекомым иметь в солнечную погоду температуру тела значительно выше температуры окружающего воздуха.

352. В полумраке под густыми ветвями елей хорошо заметен издалека только белый или бледно-розовый цвет, поэтому насекомые в поисках нектара опыляют лишь эти цветы.

353. У многих рыб темная спинка и серебристое брюшко. Сверху темная спинка рыб не видна на фоне темного дна. Из воды поверхность реки кажется зеркальной, а поскольку брюшко у рыбы серебристое, то ее трудно заметить водным хищникам снизу.

346. Радужные оттенки крыльев некоторых насекомых вызываются интерференционными явлениями. Аналогичное явление наблюдается на перьях многих птиц.

Ядерная физика.

354. Даже в химически чистом уране доля урана – 235 менее 1%. Поэтому вылетающие нейтроны в основном поглощаются ядрами урана – 238 без последующего деления ядер.

356. m=m 1

357. m=m 0 =26,9 кг

358.Безопасна, так как поглощенная доза за год равна 8,4 мГр.

359. В природном уране содержится лишь ≈0,7% урана-235 и вероятность встречи медленного нейтрона с ядром урана-235 невелика. Деление же ядер урана-238 проводится очень быстрыми нейтронами, число которых очень мало.

ВВЕДЕНИЕ

1. Привести примеры космических физических тел.
2. Когда был запущен первый искусственный спутник Земли?
3. Кто стал первым космонавтом Земли?
4. Когда состоялся первый полёт человека в космос?
5. О каких достижениях современной космонавтики вы знаете?

МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

1. По какой траектории движутся планеты вокруг Солнца?

2. Известно, что первая, вторая и третья космические скорости соответственно равны 7,9; 11,2 и 16,5км/с. Выразить эти скорости в м/с и км/ч.

3. Чему равна скорость МКС (Международной космической станции) и транспортного космического корабля «Союз-ТМ-31» после стыковки относительно друг друга?

4. Космонавты орбитальной космической станции «Салют-6» наблюдали приближение транспортного корабля «Прогресс». «Скорость корабля 4 м/с», - сказал Юрий Романенко. Относительно какого тела имел в виду космонавт скорость корабля – относительно Земли или относительно станции «Салют»?

5. Представим, что с космодрома, расположенного на экваторе, запущены четыре одинаковых спутника Земли на одинаковую высоту: на север, юг, запад, и восток. При этом каждый следующий спутник запускали через 1 мин. после предыдущего. Столкнуться ли в полёте спутники? Какой из них было легче запускать? Орбиты считать круговыми. (Ответ: спутники, запущенные вдоль экватора, столкнутся, а те, что запускают на север и юг, столкнуться не могут, т. к. они будут обращаться в разных плоскостях, угол между которыми равен углу поворота Земли за 1 мин. В сторону вращения Земли, т. е. на восток, спутник запустить легче, т. к. при этом используется скорость вращения Земли, дополняющая скорость, сообщаемую ракетой-носителем. Труднее всего запускать спутник на запад).

6. Расстояние между звёздами принято выражать в световых годах. За световой год принимается расстояние, проходимое светом в вакууме за один год. Выразить световой год в километрах. (Ответ: 9,5*10 12 км).

7. Туманность Андромеды видна невооружённым глазом, но отстоит от Земли на расстоянии 900 тыс. св. лет. Выразить это расстояние в километрах. (Ответ: 8,5*10 18 км) .

8. Скорость искусственного спутника Земли 8 км/с, а пули винтовки 800 м/с. Какое из этих тел движется быстрее и во сколько раз?

9. За какое время свет проходит расстояние от Солнца до Земли? (Ответ: 8 мин 20 с).

10. Самая близкая к нам звезда находится в созвездии Центавра. Свет от неё идёт до Земли 4,3 года. Определить расстояние до данной звезды. (Ответ: 270 000 а.е.).

11. Советский космический корабль «Восток-5» с Валерием Быковским на борту 81 раз облетел вокруг Земли. Подсчитать расстояние (в а.е.), пройденное кораблём, считая орбиту круговой и отстоящей от поверхности Земли на 200 км. (Ответ: 0,022 а.е.) .

12. Экспедиция Магеллана совершила кругосветное путешествие за 3 года, а Гагарин облетел земной шар за 89 минут. Пути, пройденные ими, приблизительно равны. Во сколько раз средняя скорость полёта Гагарина превышала среднюю скорость плавания Магеллана? (Ответ: 20 000) .

13. Звезда Вега, в направлении которой со скоростью 20 км/с движется наша Солнечная система, находится от нас на расстоянии 2,5*10 14 км. Через сколько времени мы бы оказались вблизи этой звезды, если бы она сама не перемещалась в мировом пространстве? (Ответ: через 400 000 лет ).

14. Какое расстояние проходит Земля при движении вокруг Солнца за секунду? за сутки? за год? (Ответ: 30 км ; 2,6 млн. км; 940 млн. км ).

15. Найти среднюю скорость движения Луны вокруг Земли, считая орбиту Луны круговой. Среднее расстояние от Земли до Луны 384 000 км, а 16. период обращения равен суток. (Ответ: 1 км/с) .

16. За какое время ракета приобретёт первую космическую скорость 7,9 км/с, если она будет двигаться с ускорением 40 м/с 2 ? (Ответ: 3,3 мин) .

17. Какое время понадобилось бы космическому кораблю, разгоняемую фотонной ракетой с постоянным ускорением 9,8 м/с 2 , чтобы достичь скорости, равной 9/10 скорости света? (Ответ: 320 суток) .

18. Космическая ракета разгоняется из состояния покоя и, пройдя расстояние 200 км, достигает скорости 11 км/с. С каким ускорением она двигалась? Каково время разгона? (Ответ: 300 м/с 2 ; 37с) .

19. Советский космический корабль-спутник «Восток-3» с космонавтом Андрияном Николаевым на борту совершил 64 оборота вокруг Земли за 95 часов. Определить среднюю скорость полёта (в км/с). Орбиту корабля считать круговой и отстоящей на 230 км от поверхности Земли. (Ответ: 7,3 км/с ).

20. На каком расстоянии от Земли должен находиться космический корабль, чтобы радиосигнал, посланный с Земли и отражённый кораблём, вернулся на Землю через 1,8 с после его отправления. (Ответ: 270 000 км ).

21. Астероид Икар обращается вокруг Солнца за 1,02 года, находясь в среднем на расстоянии 1,08 а.е. от него. Определить среднюю скорость движения астероида. (Ответ: 31,63км/с) .

22. Астероид Гидальго обращается вокруг Солнца за 14,04 года, находясь в среднем на расстоянии 5,82 а.е. от него. Определить среднюю скорость движения астероида. (Ответ: 12,38 км/с) .

23. Комета Швассмана-Вахмана движется по орбите, близкой к круговой с периодом 15,3 года на расстоянии 6,09 а.е. от Солнца. Вычислить скорость её движения. (Ответ: 11,89 км/с).

24. За какое время ракета приобретёт первую космическую скорость 7,9км/с, если она будет двигаться с ускорением 40 м/с 2 ? (Ответ: 3,3с ).

25. Спутник, двигаясь вблизи земной поверхности по эллиптической орбите, тормозится атмосферой. Как это изменит траекторию полёта? (Ответ: Уменьшение скорости переводит эллиптическую траекторию в круговую. Дальнейшее непрерывное уменьшение скорости переводит круговую орбиту в спираль. Этим и объясняется то, что первые ИСЗ существовали ограниченное время. Попадая в плотные слои атмосферы, они нагревались до огромной температуры и испарялись).

26. Можно ли создать спутник, который будет двигаться вокруг земли сколь угодно долго? (Ответ: Практически можно. На высоте порядка несколько тысяч километров сопротивление воздуха почти не влияет на полёт спутника. Кроме того, на спутнике можно установить небольшие ракеты, которые будут, по мере надобности, выравнивать скорость спутника до необходимой).

27. Человеческий организм сравнительно долго может переносить четырёхкратное увеличение своего веса. Какое максимальное ускорение можно придать кораблю, чтобы не превысить этой нагрузки на организм космонавтов, если они не снабжены средствами ослабления нагрузки? Разобрать случаи вертикального взлёта с поверхности Земли, вертикального спуска, движения по горизонтали и полёт вне поля тяготения. (Ответ: По второму закону Ньютона находим, что при отвесном старте с Земли допустимо ускорение 3g 0 , при отвесном спуске 5g 0 , при движении вокруг Земли у её поверхности – g 0 , вне поля тяготения –4g 0 ).

МАССА ТЕЛ. ПЛОТНОСТЬ

1. Сравнить массу Земли с массой Солнца.

2. Найти отношение массы Солнца к суммарной массе восьми больших планет солнечной системы. (Ответ: около740) .

3. Масса третьего советского искусственного спутника Земли составляла 1327 кг, а первые четыре американских спутника имели следующие массы: «Эксплорер-1» -13,9 кг, «Авангард-1» - 1,5 кг, «Эксплорер-3» - 14,1 кг («Эксплорер-2» не вышел на орбиту), «Эксплорер-4» - 17,3 кг. Подсчитать отношение массы третьего искусственного спутника к суммарной массе четырёх американских спутников. (Ответ: 28).

4. Какое тело Солнечной системы имеет самую большую массу?

5. Космонавт, находящийся в открытом космосе, тянет за трос, другой конец которого прикреплён к космическому кораблю. Почему корабль не приобретает какой-либо значительной скорости в направлении к космонавту? ( Ответ: масса космического аппарата во много раз превышает массу космонавта, поэтому корабль дополнительно приобретает ничтожно малую скорость).

6. Плотность земной коры составляет 2700кг/м 3 , а средняя плотность всей планеты 5500кг/м 3 . Чем это можно объяснить? Какой вывод можно сделать о плотности вещества в центре Земли, исходя из этих данных?

СИЛА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ. СИЛА ТЯЖЕСТИ. НЕВЕСОМОСТЬ

1. Под действием какой силы изменяется направление движения ИСЗ, запущенных в околопланетное пространство?

2. Сила тяги ракетных двигателей космического корабля, стартующего вертикально вверх, 350кН, а сила тяжести корабля 100кН. Изобразите эти силы графически. Масштаб: 1см – 100кН.

3. Вокруг Земли вращается автоматическая станция. Одинакова ли сила тяжести, действующая на станцию в случаях, когда она находилась на стартовой площадке и на орбите?

4. Масса самоходного аппарата-лунохода 840кг. Какая сила тяжести действовала на луноход, когда он находился на Земле и на Луне? ( Ответ: 8200 Н на Земле; 1370 Н на Луне) .

5. Известно, что на Луне на тело массой 1кг действует сила тяжести, равная 1,62 Н. определить каким будет на Луне вес космонавта, масса которого 70кг.

6. Самый крупный в нашей стране телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 6м установлен в Ставропольском крае на горе Пастухова, его вес составляет 8500кН. Определить его массу.

7. Космонавты решили определить массу планеты, на которую их доставил ракетоплан. Для этой цели они использовали пружинные весы и килограммовую гирю. Каким образом они выполнили своё намерение, если радиус планеты им был известен заранее из астрономических измерений? (Ответ: воспользовавшись пружинными весами, следует измерить вес гири на этой планете. Затем воспользоваться закон всемирного тяготения, из которого получаем: (Ответ: ) .

8. На каком расстоянии от центра Земли находится барицентр (центр тяжести) системы Земля-Луна? (Ответ: По закону всемирного тяготения ; ) .

9. Вычислить силу, прижимающую космонавта массой 80кг к сидению кабины: а) перед началом подъёма корабля; б) при вертикальном подъёме на участке, где ракета движется с ускорением 60м/с 2 ; в) при полёте по орбите. (Ответ: 800Н; 5600Н; 0) .

10. Радиус планеты Марс составляет 0,53 радиуса Земли, а масса – 0,11 массы Земли. Во сколько раз сила притяжения на Марсе меньше силы притяжения того же тела на Земле? (Ответ: 2,55) .

11. Радиус планеты Юпитер составляет 11,2 радиуса Земли, а масса – 318 массы Земли. Во сколько раз сила притяжения на Юпитере больше силы притяжения того же тела на Земле? (Ответ: 2,5) .

12. Радиус планеты Венера составляет 0,95 радиуса Земли, а масса – 0,82 массы Земли. Во сколько раз сила притяжения на Венере меньше силы притяжения того же тела на Земле? (Ответ: 1,1) .

13. Радиус планеты Сатурн составляет 9,5 радиуса Земли, а масса – 95,1 массы Земли. Во сколько раз сила притяжения на Сатурне отличается от силы притяжения того же тела на Земле? (Ответ: 1,05) .

14. Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. Найти на линии, соединяющей центры Земли и Луны, точку, в которой равны друг другу силы притяжения Земли и Луны, действующие на помещённое в этой точке тело. ((Ответ: Искомая точка находится от центра - Луны на расстоянии 0,1 S, где S – расстояние между центрами Земли и Луны) .

15. Найти на каком расстоянии от центра Земли период обращения ИСЗ будет равен 24 часам, так что спутник сможет занимать относительно вращающейся Земли неизменное положение. (Ответ: 42 200км ).

16. Радиус одного их астероидов r = 5км. Допустим, что плотность астероида равна =5,5кг/м 3 , найти ускорение силы тяжести на его поверхности. (Ответ : 0,008м/с 2 ).

17. Подсчитать ускорение свободного падения на поверхности Солнца, если известны: радиус земной орбиты R = 1,5*10 8 км, радиус Солнца r = 7*10 5 км и время обращения Земли вокруг Солнца Т = 1 год. (Ответ: 265м/с 2 ).

18. Герои романа Жюль Верна «Из пушки на Луну» летели в снаряде. Пушка «Колумбиада» имела длину ствола 300м. Учитывая, что для полёта на Луну снаряд при выстреле из ствола должен был бы иметь скорость не менее 11,1км/с, подсчитать во сколько раз «возрастал вес» пассажиров внутри ствола. Движение внутри ствола считать равноускоренным. (Ответ: более чем в 20 000 раз) .

19. По закону всемирного тяготения Луна притягивается и к Земле и к Солнцу. К чему сильнее и во сколько раз? (Ответ: К Солнцу в два с лишним раза сильнее).

20. Как объяснить кажущееся противоречие между результатами, полученными при решении предыдущей задачи, и тем фактом, что Луна остаётся спутником Земли, а не Солнца? (Ответ: Земля и Луна притягиваются к Солнцу не порознь, а как одно тело. Точнее говоря, к Солнцу притягивается общий центр тяжести системы Земля-Луна, называемый барицентром. Он и обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Земля и Луна обращаются вокруг барицентра, совершая полный оборот за месяц. По остроумному выражению замечательного популяризатора точных наук Я.И.Перельмана, Солнце «не вмешивается во внутренние отношения Земли и Луны, «точнее – почти не вмешивается».)

21. Вообразим, что на Луне в точках, наиболее и наименее удалённых от Земли, находятся два космонавта. Какой из них будет весить больше в тот момент, когда Луна окажется на отрезке, соединяющем центры Земли и Солнца? (Ответ: Диаметр Луны по сравнению с её расстоянием до Солнца мал. Поэтому Солнце мало изменит лунный вес космонавта. Земля же, находясь ближе к Луне, окажет существенное влияние. Поэтому космонавт, находящийся в точке, расположенной ближе к Земле, будет весить меньше).

22. На какой высоте над поверхностью Земли вес тела будет втрое меньше, чем на её на поверхности? (Ответ: H = R Земли ( - 1) .

23. В 1935 г. в созвездии Кассиопеи была открыта звезда, названная белым карликом Кейпера. Радиус её равен 3300км, а масса в 2,8 превышает массу Солнца. Радиус Солнца – 3,48*10 5 км, а масса – 2*10 30 кг.
а) Какова плотность вещества звезды?
б) Каково ускорение свободного падания на её поверхности?
в) Сколько весил бы 1см 3 земного воздуха (плотность 0,0013 г/см 3) на поверхности звезды? Влияние атмосферы звезды не учитывать.
г) Если вещество звезды однородно, то сколько весит 1см 3 этого вещества на самой звезде? ( Ответ: 36т/см 3 ; 35 000км/с 2 ; 45т; 130 млн. т) .

24. Одинаково ли растянет пружину динамометра одно и тоже тело на Земле и на Луне?

25. Представьте себе, что в земле прорыт сквозной колодец, проходящий через её центр. Каким было бы движение камня, брошенного в такой колодец? Докажите, что камень через некоторое время остановился бы, если бы не сгорел. Где произошла бы остановка? Если бы в колодце создать вакуум, то движение камня продолжалось бы бесконечно долго. Однако и тогда эту систему нельзя было бы считать вечным двигателем. Почему? (Ответ: колебательным; В центре Земли скорость камня была бы максимальной. Вследствие силы сопротивления воздуха колебания камня были бы затухающими. Камень остановился бы в центре Земли. Следует различать существующее в природе вечное движение и вечный двигатель. Под вечным двигателем понимается машина, совершающая работу без уменьшения запасов сообщённой ей энергии. Если рассматриваемый камень заставить производить работу, то кинетическая энергия камня будет уменьшаться. Следовательно, он не вечный двигатель. Вечный двигатель принципиально невозможен, и изобретать его бесполезно).

26. Почему ИСЗ не падают на Землю под влиянием силы тяжести? (Ответ: они падают, но не успевают упасть Скорость их движения такова, что, «упав» на какое расстояние ВС по вертикали, спутник успевает переместиться на расстояние АВ по горизонтали. В результате он оказывается на таком же расстоянии от поверхности Земли, что и раньше).

27. Почему тела внутри космического корабля, летящего с выключенными двигателями, невесомы?

28. В чём ошибка следующего утверждения: «Так как масса Солнца в 300 000 раз больше массы Земли, то Солнце должно сильнее притягивать Землю?»

29. Какие явления убеждают нас в существовании всемирного тяготения?

30. Известно, что детскую игрушку ванька-встаньку невозможно заставить лежать. Проверьте, будет ли сохранять ванька-встанька горизонтальное (лежачее) положение при свободном падении. (При выполнении этого опыта необходимо, чтобы игрушка падала на что-то мягкое, иначе она может разбиться).

31. Можно ли на космическом корабле-спутнике, двигающемся по круговой орбите вокруг Земли, взвешивать на пружинных или рычажных весах? (Ответ: Нет).

32. Могут ли космонавты в случае необходимости пользоваться на корабле-спутнике Земли обычным медицинским термометром? (Ответ: Да).

33. Чтобы восполнить потери воздуха для жизнеобеспечения на орбитальной станции «Салют», транспортный корабль «Прогресс» доставил баллоны с воздухом. Производит ли воздух давление на стенки баллона в условиях невесомости? Должен ли баллон для хранения газа на борту станции быть таким же прочным, как и на Земле? (Ответ: Производит, беспорядочное движение молекул существует и в состоянии невесомости. Должен).

34. Если сосуд частично заполненный жидкостью, поместить внутри космического корабля, то что произойдёт с жидкостью после выключения двигателей корабля? Разобрать два случая: для смачивающей и несмачивающей жидкости. (Ответ: несмачивающая жидкость примет форму шара (если в сосуде достаточно пространства). Смачивающая жидкость растечётся по всей поверхности сосуда, и форма, принятая жидкостью, будет зависеть от формы сосуда и степени его наполнения).

35. Одинаковая ли сила трения действует на космонавта на Луне и на Земле?

36. Как бы стала двигаться Луна, если бы исчезло тяготение между Луной и Землёй? Если бы прекратилось движение Луны по орбите?

37. Может ли космонавт определить вертикальность или горизонтальность приборов с помощью отвеса или уровня во время полёта в ИСЗ? (Ответ: не может, т.к. тела в космических кораблях находятся в состоянии невесомости) .

38. Вес тела на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Одинаковое ли усилие потребуется, чтобы сообщить скорость луноходу по горизонтальной ровной поверхности на Луне и на Земле? Время, в течение которого аппарат приобретает скорость, и другие условия считать одинаковыми. Трением пренебречь. (Ответ: Одинаково. Усилие, необходимое для изменения скорости тела при прочих равных условиях, зависит только от массы тела, которая одна и та же как на Земле, так и на Луне).

39. Какими часами можно измерять время в искусственных спутниках: песочными, ходиками или пружинными? (Ответ: пружинными) .

40. Будет ли тонуть в воде стальной ключ в условиях невесомости, например, на борту орбитальной космической станции, внутри которой поддерживается нормальное атмосферное давление воздуха? (Ответ: ключ может находиться в любой точке жидкости, поскольку в условиях невесомости на ключ не действуют ни сила тяжести, ни архимедова сила) .

41. Плотность пенистой стали (стали с пузырьками газа) почти такая же, как у бальзы. Такая сталь получается, когда при затвердевании в расплавленном состоянии она содержит пузырьки газа. Почему пенистую сталь удаётся получать лишь в состоянии невесомости, а не в земных условиях? (Ответ: в земных условиях пузырьки газа под действием архимедовой силы успевают выделиться из стали до её затвердевания).

42. На стекле находится большая капля ртути. Какую форму она примет, если её вместе с о стеклом поместить в космический корабль, летящий с выключенными двигателями? (Ответ: сферическую, т.к. в космическом корабле, летящем с выключенными двигателями, наблюдается состояние невесомости).

43. Придумайте приспособление, позволяющее космонавту шагать в условиях невесомости, например, по полу или стенке орбитальной станции. (Ответ: например, башмаки с магнитными подошвами, если пол (стенки) станции или корабля сделаны из магнитных материалов) .

44. Ответьте на следующие вопросы: а) Как в условиях невесомости перелить воду из одного сосуда в другой? б) как нагреть воду? в) Как отразится невесомость на процессе кипячения воды? г) Как повернуть ракету вокруг её оси? Как изменить направление её полёта? д) Как измерить массу тела в условиях невесомости? е) Как создать искусственную тяжесть? ж) Нужен ли маховик поршневой машине, работающей в межпланетном пространстве? (Ответ: а) Воду из сосуда можно выдавить сжатым воздухом или надавливанием на стенки сосуда, если они эластичные. б) Спиртовка, керосинка гореть не будут, т. к. не будет конвекции воздуха, а значит, и доступа кислорода. Можно использовать паяльную лампу, инфракрасные лучи электрической спирали и токи высокой частоты. в)Т.к. при нагревании воды конвекции не будет, то нагреется ряд местных объёмов воды до кипения. пар, расширяясь, вытеснит всю воду из сосуда, прежде чем она закипит. г) С помощью небольших ракет, расположенных соответствующим образом, или изменяя направление вытекания продуктов сгорания из основной ракеты. д) На тело надо подействовать известной силой упругости (например, пружиной) и измерить ускорение, полученное телом. е) Привести корабль во вращение вокруг одной из осей его симметрии. ж) Нужен).

ДАВЛЕНИЕ. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

1. Какое давление на лунный грунт оказывал астронавт, масса которого со снаряжением 175кг, а ботинок оставлял след площадью 410см 2 ? (Ответ: 42 кН) .

2. Предполагают, что Луна когда-то была окружена атмосферой, но постепенно потеряла её. Чем это можно объяснить?

3. Зачем космонавту нужен скафандр?

4. Первый выход в открытый космос совершил Алексей Леонов 18 марта 1965г. Давление в скафандре космонавта составляло 0,4 нормального атмосферного давления. Определить числовое значение этого давления. (Ответ: 40 530 Па) .

5. На какой высоте над уровнем моря атмосферное давление равно давлению в скафандре космонавта? (Ответ: 5 км) .

6. На какую высоту на Марсе поднимется столбик ртути в барометре, если давление его атмосферы составляет 0,01 от нормального атмосферного давления Земли? (Ответ: 7,6 мм ).

7. На какую высоту на Венере поднимется столбик ртути в барометре, если давление её атмосферы у поверхности составляет в 90 раз больше нормального атмосферного давления Земли? (Ответ: 68,4 м ) .

8. Можно ли измерить давление воздуха внутри корабля-спутника Земли ртутным барометром? барометром-анероидом?

ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ. ЗАКОН АРХИМЕДА

1. Производит ли жидкость давление на стенки и дно сосуда в условиях невесомости, например на борту ИСЗ? (Ответ: не производит, т. к. давление жидкости на дно и стенки сосуда обусловлено действием силы тяжести) .

2. Каковы были бы результаты опыта по изучению давления жидкости, проводимого в лаборатории на лунной поверхности? Производит ли жидкость давление на дно и стенки сосуда на Луне? Почему? А на Марсе? (Ответ: производит, но давление меньше, чем на Земле в 6 раз; на Марсе меньше в 2,7 раз).

3. Может ли космонавт набрать жидкость в пипетку во время полёта на космическом корабле, если в кабине поддерживается нормальное атмосферное давление? (Ответ: Может) .

4. Представим себе, что в лаборатории, установленной на Луне, поддерживается нормальное атмосферное давление. Какой будет высота ртутного столба, если проделать опыт Торричелли в такой лаборатории? Не выльется ли ртуть полностью из трубки? (Ответ: Высота ртутного столба в этих условиях будет в 6 раз больше и составит 456 см. т. к. сила тяжести на Луне в 6 раз меньше. Для опыта Торричелли потребовалась бы трубка длиной 5 м) .

5. Справедливы ли законы Паскаля и Архимеда внутри корабля-спутника? (Ответ: оба справедливы) .

6. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов внутри корабля-спутника Земли?

7. В земных условиях для испытания косморнавта в состоянии невесомости применяют различные способы. Один из них заключается в следующем: человек в специальном скафандре погружается в воду, в которой он не тоне и не всплывает. При каком условии это возможно? (Ответ: сила тяжести, действующая не скафандр с человеком, должна уравновешиваться архимедовой силой) .

8. Допустим, что на борту лунной лаборатории проводят опыт, связанный с архимедовой силой. Каковы будут результаты опыта, например, с камнем, погружённым в воду в такой лаборатории? Не будет ли камень плавать на поверхности воды, так как он весит на Луне в 6 раз легче, чем на Земле? (Ответ: Результаты опыта будут такими же, как на Земле. Вес камня на Луне действительно в 6 раз меньше, чем на Земле, но во столько же раз меньше и вес жидкости, вытесненной телом) .

9. Будет ли тонуть в воде стальной ключ в условиях невесомости, например, на борту орбитальной космической станции, внутри которой поддерживается нормальное атмосферное давление воздуха? (Ответ: Ключ может находиться в любой точке жидкости, поскольку в условиях невесомости на ключ не действуют ни сила тяжести, ни архимедова сила).

10. Сосуд частично заполнен водой, которая не смачивает его стенки. Можно ли в условиях невесомости перелить воду из этого сосуда в другой такой же сосуд? (Ответ: Можно. Можно воспользоваться, например, явлением инерции покоя. Для этого достаточно соединить сосуды в торец и сместить их в сторону сосуда, заполненного жидкостью).

11. Ртутный барометр уронили, и он, сохраняя вертикальное положение падает с большой высоты. Если не учитывать сопротивление воздуха, то можно считать, что барометр при падении находится в состоянии невесомости. Что он будет показывать? (Ответ: под действием атмосферного давления трубка целиком заполнится ртутью. поэтому барометр будет показывать давление, соответствующее давлению высоты столбика ртути в трубке).

12. В сосуде с водой плавает шар, наполовину погрузившись в воду. Изменится ли глубина погружения шара, если этот сосуд с шаром перенести на планету, где сила тяжести в два раза больше. чем на Земле? (Ответ: Не изменится. На планете, где сила тяжести в два раза больше, чем на Земле, и вес воды, и вес шара увеличатся в два раза. Поэтому и вес вытесненной шаром воды возрастёт так же, как и вес шара. Следовательно, глубина погружения шара в воду не изменится).

13. Предположим, что в некотором районе на поверхности Луны твёрдость и плотность грунта совпадают с твёрдостью и плотность грунта в данном месте на Земле.Где легче копать лопатой: на Земле или на Луне? (Ответ: На Земле. Следует учитывать, что успех работы зависит от давления лопаты на грунт).

РАБОТА. ЭНЕРГИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА.

1. Астронавт поднимает образцы лунных пород на борт космического аппарата. Какую работу он при этом совершает, если масса образцов 100кг, а высота подъёма над поверхностью Луны 5м? (Ответ: поскольку ускорение свободного падения на Луне равно 1,6 м/с 2 , то работа равна 800 Дж).

2. Масса космического корабля «Восток», запущенного в околоземное пространство с первым в мире космонавтом Ю.Гагариным, 4725кг. Высота орбиты составляла в среднем 250км над поверхностью планеты. Какую работу совершили ракетные двигатели только для подъёма корабля на такую высоту? Изменением силы тяжести с высотой пренебречь.

3. Совершит ли космонавт работу при равномерном поднятии предметов в космическом корабле во время его движения по инерции, т.е. в состоянии невесомости? при сообщении им скорости?

4. Из суммы каких видов энергий состоит полная механическая энергия ИСЗ?

5. Что происходит с потенциальной и кинетической энергией ИСЗ при переходе на более высокую орбиту?

6. Определите полную механическую энергию каждого килограмма космического аппарата, выведенного в околоземное пространство на орбиту высотой 300 км над земной поверхностью. Кинетическая энергия аппарата превышает потенциальную в 10 раз. (Ответ: 32,3 МДж).

7. Когда расходуется меньше энергии: при запуске ИСЗ вдоль меридиана или вдоль экватора в сторону вращения Земли? (Ответ: При запуске вдоль экватора в сторону вращения Земли. В этом случае скорость суточного вращения земли складывается со скоростью спутника) .

8. Почему для запуска спутника с большей массой на заданную орбиту требуется израсходовать больше энергии, чем для спутника меньшей массы? (Ответ: На одной и той же орбите у спутников разная полная механическая энергия).

9. Советская автоматическая станция «Астрон» массой около 35т, выведенная на орбиту 1983г., обращалась над Землёй на высотах в пределах от 2000км (перигей) до 200 000км (апогей). Определить потенциальную энергию на этих высотах и на сколько изменилась кинетическая энергия при переходе на более высокую орбиту?

10. У Аризонского метеоритного кратера диаметр 1207м, глубина 174м и высота окружающего его вала от 40 до 50 м. Считая массу метеороида (гигантского метеорита) 10 6 т, а скорость равной геоцентрической скорости (30км/с). Определить его кинетическую энергию.

11. Что должен предпринять космонавт, чтобы с корабля-спутника Земли, двигающегося по круговой орбите, отправить на Землю какое-либо тело? (Ответ: Космонавт может достигнуть этого тремя способами. 1) Уменьшить скорость тела по сравнению со скоростью корабля, т. е. отбросить тело назад. 2) Перевести тело на орбиту меньшего радиуса, где, для того чтобы остаться на орбите, телу нужна большая горизонтальная скорость, чем имеется у корабля, а значит, и у тела. Для этого тело нужно отбросить вниз. 3) Сочетая первое со вторым, можно отбросить тело назад и вниз. Наиболее эффективным (энергетически экономным) является первый способ) .

12. Представим, что из космического корабля-спутника с высоты 550км над поверхностью Земли был отправлен по спиральной траектории на Землю контейнер массой 95кг. Для этого его орбитальную скорость уменьшили до 6,5км/с. Контейнер был полностью заторможен атмосферой. Какое количество теплоты выделилось при этом торможении? (Ответ: 2500 МДж) .

13. Механическая энергия каждого килограмма вещества космического аппарата, выведенного на околоземную орбиту высотой 300 км и обладающего первой космической скоростью 8 км/с, равна 34*10 7 дж. Эта энергия составляет лишь 5% энергии, затраченной при доставке каждого килограмма аппарата на орбиту. Пользуясь этими данными, определите количество топлива, израсходованного при выведении на такую орбиту станции «Салют» массой 18 900 кг. (Ответ: 2800 т).

14. Космонавту, находящемуся в открытом космосе, необходимо вернуться на корабль. На земле эта задача нехитрая, знай себе шагай, но в космосе всё значительно сложнее, так как оттолкнуться ногами не от чего Как же космонавту сдвинуться с места? (Ответ: необходимо бросить какой-нибудь предмет (если его не окажется положение космонавта станет трагическим) в сторону, противоположную ракете. Тогда, в соответствии с законом сохранения количества движения, человек приобретёт направленную к ракете скорость).

15. Ракета-носитель доставила спутник на орбиту и разогнала его до нужной скорости. Механизм, отделяющий последнюю ступень ракеты от спутника, сообщил ей скорость (относительно общего центра тяжести) 1км/с. Какую добавочную скорость получит спутник, если его масса 5т, а масса последней ступени без горючего 9т?

16. Если бы космическая ракета выбрасывала свои газы не постепенно, а все вместе одним толчком, то какое количество горючего было бы необходимо, чтобы одноступенчатой ракете массой 1т при скорости вылета газов 2км/с придать первую космическую скорость? (Ответ: m4 т).

17. Из ракетного двигателя за время t равномерно вытекает масса газа m со скоростью истечения u. Какова сила тяги двигателя? (Ответ: ).

18. От двухступенчатой баллистической ракеты общей массой 1т в момент достижения скорости 171м/с отделилась её вторая ступень массой 0,4т со скоростью 185м/с. Определить с какой скоростью стала двигаться первая ступень ракеты. (Ответ: 161,7м/с) .

19. С какой минимальной скоростью относительно космического корабля должен двигаться железный метеорит, чтобы в результате столкновения с кораблём он мог расплавиться? Температура до столкновения с метеоритом равна100 0 С. Считать, что количество теплоты, выделившееся в результате столкновения, распределилось поровну между кораблём и метеоритом. Удельная теплоёмкость железа 460Дж/(кг*К), удельная теплота плавления железа 2,7*10 5 Дж/кг и температура плавления железа 1535 0 С. (Ответ: 2 км) .

ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

1. Почему нагревается обшивка спускаемого космического аппарата?

2. Какие способы распространения теплоты возможны внутри корабля-спутника, двигающегося по круговой орбите и заполненного газом? (Ответ: из-за невесомости естественная циркуляция газа почти не имеет место. Если нет и принудительного перемещения газа, то возможны только теплопроводность и излучение).

3. Может ли энергия передаваться конвекцией в условиях невесомости, например, в ИСЗ, когда на борту поддерживается нормальное атмосферное давление? Почему? (Ответ: не может, т. к. в условиях невесомости нет конвекции).

4. Почему в ИСЗ и космических кораблях необходима принудительная циркуляция воздуха? (Ответ: невозможно было бы поддерживать нормальную температуру на борту космического корабля, космонавты дышали бы выдыхаемым воздухом, т. к. в состоянии невесомости нет конвекции, т. е. естественной циркуляции воздуха) .

5. Почему обшивка космических кораблей разрушается, когда при возвращении на Землю они входят в плотные слои атмосферы?

6. Почему космические корабли и ракеты обшивают такими металлами, как тантал и вольфрам?

7. Масса ледяного ядра кометы Галлея 4,97*10 11 т. Считая, что каждую секунду она теряет 30т воды и при своём движении около Солнца бывает 4 месяца, вычислить на сколько оборотов хватит ледяного состава ядра. Период обращения кометы Галлея 76 лет. Определить, через сколько лет её ядро полностью испарится. (Ответ: Потеря льда за сутки 2,6*10 6 т. Но интенсивное испарение воды из ядра происходит только вблизи Солнца, на расстояниях от него не более 1 а.е. При каждом возвращении к Солнцу комета Галлея движется в пределах этого расстояния около 4 мес. (120 суток) и, следовательно, за такой интервал времени теряет 3,1*10 8 т. Отсюда следует, что ледяного состава ядра хватит ещё на 1600 оборотов кометы вокруг Солнца. А поскольку период обращения кометы 76 лет, то её ледяное ядро испарится полностью только через 122 000 лет) .

8. В обычных условиях при кипении пузырьки пара поднимаются к свободной поверхности жидкости. Как должно проходить кипение в состоянии невесомости, например, в ИСЗ, на борту которого поддерживается нормальное атмосферное давление? (Ответ: пузырьки пара, увеличиваясь, не отрываются, а остаются на дне и стенках сосуда, поскольку в условиях невесомости на них не действует архимедова сила).

9. Что произойдёт, если космонавт, выйдя из корабля в открытый космос, откроет сосуд с водой? (Ответ: в безвоздушном пространстве (при малом давлении) вода начнёт кипеть и быстро испаряться. Жидкость охлаждается и затвердевает. Процесс испарения будет продолжаться, но медленно).

10. В двигателях ракеты-носителя космического корабля «Восток» в качестве топлива используют керосин. Какая масса керосина сгорала за 1с работы двигателей, если при этом выделялось 1,5*10 7 кДж энергии?

11. Американский пилотируемый многоразовый транспортный космический корабль «Спейс-Шаттл» в качестве топлива использует жидкий водород, масса топлива в баке при старте 102 т. Вычислить энергию, которая выделяется при сжигании этого топлива во время полёта. Удельная теплота сгорания водорода 120 МДж\кг. (Ответ: 12 240 ГДж.) .

12. Мощность ракеты-носителя корабля «Энергия» 125МВт. Какая масса топлива (керосина) сгорает в двигателях ракеты-носителя за первые 90 с полёта? Удельная теплота сгорания керосина 45 МДж\кг. (Ответ: 250 кг ) .

13. В летний день 1 м 2 земной поверхности, освещённой солнечными лучами, получает за секунду до 1,36 кДж энергии. Какое количество теплоты получит за 10 мин вспаханное поле площадью 20 га? (Ответ: 272 МДж) .

14. Мощность солнечного излучения, падающего на Землю, 2*10 14 кВт. Сколько энергии получает Земля за сутки, если около 55% этой энергии поглощается атмосферой и земной поверхностью, а 45% отражается? Какую массу нефти нужно сжечь, чтобы получить такое же количество энергии? Удельная теплота сгорания нефти 46 МДж\кг. (Ответ: 9,5*10 21 Дж;2,1*10 8 кт) .

15. По проекту Б.К.Иоаннисиани в нашей стране был изготовлен и установлен в Ставропольском крае 6-ти метровый телескоп-рефлектор в 1974г. Стеклянная заготовка, из которой изготовлено зеркало весила 700кН и после отливки при температуре в1600 0 С охлаждалась 736 суток. Считая, что конечной температурой отливки была температура 20 0 С, вычислить энергию, выделившуюся при охлаждении стекла (удельная теплоёмкость стекла 800Дж/(кг* 0 С). (Ответ: 88500 МДж).

16. Спутник массой 2,1т движется со скоростью 7,5 км/с. Какое количество теплоты выделилось бы при столкновении спутника с космическим телом, если в результате столкновения спутник остановился бы относительно Земли? Сколько воды можно было бы нагреть за счёт этой энергии от 0 до 100 0 С? (Ответ: 5,9*10 10 Дж; 3 000 т) .

(Иллюстрированные карточки см. Приложение 1)

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Б.А. Воронцов-Вельяминов «Сборник задач по астрономии», Москва, Просвещение, 1980.
2. А.В. Ротарь «Задачи для юного космонавта», Москва, Просвещение, 1965.
3. М.М. Дагаев, В.М. Чаругин «Астрофизика», книга для чтения по астрономии, Москва, Просвещение, 1988.