Читальный зал -->  Физический фейерверк 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

Рис. 4.8. [Gardner М. Mathematical Games.- Scientific American. 1966.]

Рис. 4.9. [Dodd L. E. Amer. 1. Phys.. 23, 113 (1955).]

4.9. Корабль, плавающий в доке. Когда корабль входит в сухой док, док сжимается и вода выходит из него (рис. 4.9). Какое минимальное количество воды должно быть под кораблем водоизмещением, скажем, в две тонны, чтобы он еще находился на плаву?

567; 568.

4.10. Устойчивость подводной лодки. Каким образом всплывает и погружается подводная лодка? Как она удерживается на определенной глубине под водой? Не нарушают ли устойчивость подводной лодки колебания плотности воды? Конечно, эти колебания можно было бы учитывать и соответствующим образом изменять положение лодки. Но, во-первых, это не очень удобно, а во-вторых - и это самое главное,- подобные изменения могут способствовать обнаружению лодки противником.

К счастью, в морских глубинах имеются такие слои (их называют термоклин-ными), где подводная лодка оказывается устойчивой по отношению к колебаниям плотности воды. Каковы особенности этих областей?

570.

4.11. Плавающий брусок.

Как плавает длинный брусок (с квадратным сечением): на боку или вниз углом (рис. 4.11)? Даже если ответ вам кажется очевидным, попробуйте все же понаблюдать, как плавают в разных жидкостях длинные бруски.

Рис. 4.11.

изготовленные из различных материалов, и попытайтесь связать результаты наблюдений с отношением плотностей материала бруска и жидкости. Не подвела ли вас интуиция?

569.

4.12. Погружение и всплытие рыб. Изменяют ли рыбы глубину погружения подобно тому, как это делает подводная лодка? Меняют ли они для этого объем плавательного пузыря? Часто именно этим объясняют способность рыбы плавать под водой. Однако это неверно, поскольку рыба не может управлять своим плавательным пузырем с помощью мышц. Как же рыбы плавают под водой?

Рыбы не переносят быстрого изменения глубины (например, треска и хек при ловле тралом погибают, когда их быстро вытаскивают на поверхность), но жить они могут на больших глубинах, выдерживая огромные давления: так, на глубине 5000 м оно достигает 500 атм. Как рыбы выдерживают такие давления?

571.

Давление воздуха поверхностное натяжение

4.13. Перевернутый стакан с водой. Накройте стакан с водой (не обязательно полный) куском картона. Затем, придерживая картонку, осторожно переверните его. Теперь уберите руку. Картонка остается на месте, и вода не выливается из стакана. Почему?

Попробуйте проделать такой же опыт с длинной стеклянной трубкой (длиной около 60 см и диаметром 3- 4 см), запаянной с одного конца. Вы заметите, что если трубка почти пустая или почти полная, то картонка удерживается хорошо и вода из трубки не выливается. Если же трубка наполнена примерно наполовину, то вода из нее выливается. Почему?

572.

4.14. Почему всплывает утопленник? Почему тело утонувшего человека вначале погружается на дно, а через несколько дней всплывает?

Сила тяжести неустойчивость Рэлея - Тэйлора

4.15. Удержится ли вода в перевернутом стакане?

Представьте себе, что картонка (см. задачу 4.13) внезапно изчезла из-под перевернутого стакана. Вода из стакана начинает вытекать. Почему? Разумеется, на нее действует сила тяжести, но разве поверхность воды в начальный момент не находится в равновесии и разве в этом случае не те же самые силы

противодействуют силе тяжести, как и в задаче 4.13, когда стакан был накрыт картонкой? Когда вы разберетесь во всех этих вопросах, попытайтесь рассчитать, через какое время вода полностью вытечет из стакана. (При каком диаметре стакана вода не вытечет из него после того, как картонка исчезнет? - Ред.)

574-579.

Выталкивающая сила устойчивость теплопроводность диффузия

4.16. Вечный соленый фонтан. У поверхности тропических морей вода теплая и соленая, с глубиной же она становится холоднее и содержание соли в ней уменьшается. А нельзя ли соорудить нечто вроде вечно действующего фонтана? Для этого надо опустить трубу до дна моря и насосом накачать в нее холодную и бо-

Рис. 4.16. Вечный фонтан соленой воды в океане.

лее пресную воду. Теперь фонтан будет действовать и без насоса (рис. 4.16). Что заставляет его работать и действительно ли вечен такой фонтан?

580, с. 44, 45; 581; 582; 1546, 169д.

Выталкивающая сила

устойчивость

молекулярная

и тепловая диффузия

4.17. Соляные пальцы .

Нечто подобное соленому фонтану вы можете наблюдать у себя дома. Наполните аквариум до половины холодной пресной водой, а сверху осторожно налейте теплый крепкий раствор соли, слегка подкрашенный чернилами. (Чернила нужны только для большей наглядности.) И тотчас вы увидите, как из слоя раствора начнут протягиваться пальцы в нижний слой пресной воды (рис. 4.17). Такие пальцы можно наблюдать и в отсутствие разности температур между слоями жидкости - достаточно поверх раствора соли налить подкрашенный раст-

Теплая подкрашенная соленая вода

Холодная

пресная

вода

Рис. 4.17. Соляные пальцы (увеличено).

7307

вор сахара. Почему вырастают такие пальцы и почему они столь устойчивы?

582-590; 169д.

4.18. Соляной маятник .

Обыкновенную консервную банку наполните насыщенным раствором соли (для наглядности его подкрасьте), проделайте в донышке банки маленькое отверстие и частично погрузите ее в сосуд с пресной водой. Смешаются

Рис. 4.18.

Уравнение Бернулли (4.19-4.40)

4.19. Сужающаяся струя воды. Почему сужается струйка воды, равномерно вытекающая из кухонного крана? Какая сила ее сжимает? Можете ли вы рассчитать, как изменяется диаметр струи с расстоянием от отверстия крана?

4.20. Пляжный мяч в струе пылесоса. Чтобы привлечь внимание покупателей, продавцы пылесосов иногда переставляют шланг пылесоса наоборот и пускают в струю воздуха большой пляжный мяч (рис. 4.20). Мяч в струе абсолютно устойчив, он удерживается,

ли эти две жидкости? Да, и притом весьма удивительным образом: сначала из отверстия вытечет немного соленой воды, затем в него войдет немного пресной воды и т.д. (рис. 4.18). Такие колебания - их период составляет около 4 с - могут продолжаться до четырех дней. Почему возникает такой колебательный обмен жидкостями и чем определяется его период?

591; 1б9д.

даже когда струю заметно наклоняют. Мяч не всегда удается сбить со струи, даже ударив по нему рукой. Почему мяч так устойчив? Вра-

Рис. 4.20.

щается ли он при этом в каком-то определенном направлении?

211, с. 155; 399; 592. с. 60; 593; 43д. с. 465; 93д. с. 18- 22.

4.21. Шарик, висящий в воздухе. Действие этой игрушки также основано на странном поведении шарика в воздушной струе. Вы дуете в маленький отросток (рис. 4.21), и маленький легкий шарик висит в струе. Если дуть сильно и долго, то шарик поднимется к верхнему концу трубки, втянется в него, а затем снова вернется в исходное положение. Фокус заключается в том, чтобы на одном дыхании заставить шарик проделать этот путь как можно больше раз. (Мой личный рекорд - пять полных оборотов.) Что придает парящему шарику устойчивость и каким образом он втягивается в верхний конец трубки?

Рис. 4.21. Если дуть в боковой отросток, можно заставить шарик двигаться по кругу внутри основной трубки.

Передача импульса смачивание

4.22. Мячик, танцующий в фонтане. Я хочу предло-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.