МАЛЕНЬКИЕ ЗАДАЧИ И ПРОБЛЕМЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАЗМЫШЛЕНИЙ

 

  1. На поверхности небольших спокойных озер наблюдается следующее интересное явление. Весной, после таяния льда, прибрежная полоска плавающих в воде прошлогодних листьев, веточек, кусочков коры постепенно начинает отодвигаться все дальше от берега, а затем разбивается на причудливые фигуры и кольца. Почему?

  2. Американец Эдвард Томпсон исследовал священный сенот (колодец) в древнем индейском городе Чеичен-Ица. В сенот вслед за людьми, приносимыми в жертву, жрецы сбрасывали несметные сокровища. Томпсону пришлось работать на глубине свыше 25 метров в скафандре в совершенной темноте из-за сильно заиленной воды. Использовал он и землечерпалку, которая заметно повреждала некоторые находки. Сенот представлял собой овал до 56 м в поперечнике. Какие методы исследования применили бы вы?

  3. Французский океанолог Жак-Ив Кусто исследовал на глубине до 50 м останки погибшего свыше двух тысяч лет назад корабля-виновоза. Среди тысяч разбитых амфор одна оказалась целой. Кусто и его товарищи не удержались и отведали двухтысячелетнего вина. Вино имело смолистый привкус (амфоры изнутри конопатили смолой) без малейших следов спирта, но соль в амфору не проникла. Почему и куда мог улетучиться спирт, а в то же время доступ соленой воде был закрыт?

  4. Два одинаковых воздушных шарика заполнены: один - воздухом, другой - гелием. Выходы из шариков одинаково хорошо перевязаны. На следующий день воздушный шарик останется без изменений, а гелиевый "похудеет" и съежится. Почему?

  5. В одной из разрабатываемых моделей ядерного реактора (шаровой реактор) уран заключался в графитовые шары (размером до 15 см), засыпавшиеся в количестве 800 тысяч штук в активную зону реактора. Для управления уровнем нейтронного потока в шаровую массу вводились стержни, содержащие изотоп элемента бора, хорошо поглощающий нейтроны. Шары при этом дробились и ломались, а для повторного введения стержней-штыков требовалось уже гораздо большее усилие - до нескольких тонн, что влекло за собой еще большие разрушения. Как облегчить вход стержней в шаровую массу? (Специальные каналы и ходы для стержней делать запрещается из-за конструктивных особенностей реактора.)

  6. Освободите на фортепиано струну "до" первой октавы ("до"-1), то есть осторожно, без звука нажмите на соответствующую клавишу. Затем ударьте по клавише соль второй октавы. Отпустите "соль"-2 и вы услышите ноту "соль"-2 от "до"-1. Почему?

  7. Храм Аменхотепа III в Фивах (II тысячелетие до нашей эры) не сохранился до наших дней, кроме двух колоссальных 20-метровых статуй у входа. Высеченные из песчаника, они изображают фараона, сидящего на троне. Древние греки называли их "колоссами Мемнона" - сына богини утренней зари Эос, легендарного героя Троянской войны. Мемнон пал от руки Ахилла, и его мать Эос проливала слезы, оседавшие на статуях утренней росой. Статуи приветствовали зарю тихими горестными стонами. В звуках этих не было ничего человеческого, и они до глубины души поражали тех, кому довелось их услышать. Их слышали Страбон и Павсаний, римский император Адриан и его супруга Сабина. Впоследствии император Септилий Север приказал восстановить верхнюю часть статуй, и звук пропал. До наших дней нет точного научного объяснения этому странному явлению. Как, по-вашему, что там могло происходить?

  8. Удивительный русский писатель Константин Паустовский был тонким наблюдателем природы. Описания некоторых природных явлений, оставленные нам Паустовским, могут составить предмет небольшого научного исследования. Посмотрите, как чудно сказано: "Чем прозрачнее воздух, тем ярче солнечный свет. Чем прозрачнее проза, тем совершеннее ее красота и тем сильнее она отзывается в человеческом сердце. Коротко и ясно эту мысль выразил Лев Толстой: "Простота есть необходимое условие прекрасного" ("Золотая роза"). В рассказе "Желтый свет" есть такое интересное место: "Я посмотрел на клен и увидел, как осторожно и медленно отделился от ветки красный лист, вздрогнул, на одно мгновение остановился в воздухе и косо начал падать к моим ногам, чуть шелестя и качаясь. Впервые я услыхал шелест падающего листа - неясный звук, похожий на детский шёпота. Попробуйте приближенно оценить уровень звука, вызванного падением листа. Ответ получите в децибелах и сравните его с уровнем других шумов.

  9. А вот пример другого рода, но из той же области. Современные рок-музыканты используют в своих выступлениях мощную усилительную аппаратуру. Во время подготовительных работ на стадионе кто-то для проверки включил один из динамиков. Рабочий, стоявший рядом с ним, был отброшен на добрый десяток метров. Оцените мощность динамика.

  10. "Многие русские слова сами по себе излучают поэзию, подобно тому как драгоценные камни излучают таинственый блеск. Я понимаю, конечно, что ничего таинственного в их блеске нет и что любой физик легко объяснит мне это явление законами оптики. Но все же блеск камней вызывает ощущение таинственности. Трудно примириться с мыслью, что внутри камня, откуда льются сияющие лучи, нет собственного источника света".

  11. К. Паустовский. "Золотая роза".

    Объясните причины удивительного блеска драгоценных камней.

  12. Я. Е. Гегузин в книге "Пузыри" обращает внимание на описание К. Паустовским пузырьков, часто образующихся между водой и ледяной коркой на лужах. Иногда в таком пузырьке оказывается палый увядший листок. Почему образуются такие пузырьки?

  13. При ударе лошадиных подков о булыжную мостовую часто летят искры. Почему?

  14. В пещерах и расселинах баварских Сосновых гор растет удивительный светящийся мох Schistostega osmundacea. Клетки этого мха имеют шаровидную форму (М. Мин-нарт). Используя законы оптики, попробуйте объяснить удивительную отражающую способность мха.

  15. Чтобы передать в Петербург весть о коронации императрицы Елизаветы, происходившей в Москве, на всем пути между городами разместили солдат с флажками. В момент коронации первый солдат взмахнул флажком, за ним другой и так далее. Тот же способ передачи информации был использован и при короновании царя Павла I. Но на сей раз вместо взмаха флажком солдаты стреляли в воздух из ружей. Оцените время передачи информации в первом и во втором случаях. Расстояние между солдатами выберите из разумных соображений.

  16. Суэцкий канал в Египте, соединяющий Красное море со Средиземным, был вырыт и функционировал задолго до нашей эры. Потом с падением Египта был заброшен и затянут песком. В 1869 году был прорыт заново (с использованием участков старого канала). Длина канала 161 км. Пользуясь разумными соображениями, оцените время постройки канала древними египтянами. Сравните это время с общепризнанным историками   временем постройки пирамиды Хеопса - около 30 лет. И верно ли, по вашему, само это "общепризнанное время"? - Следует отметить, что эта цифра (30 лет) весьма обоснованно критикуется современными инженерами-строителями.

  17. Наполеон проделал однажды следующий расчет: если разобрать пирамиду Хеопса и построить стену, окружающую всю Францию, то она будет иметь определенную высоту. Какой ответ получил Наполеон? (Толщину стены возьмите - 30 см.)

  18. Имеются две магнитофонные записи одного и того же колокольного звона, сделанные в разные дни: в ясную погоду и в сырую туманную. Каким образом узнать, какая запись в какой день сделана?

  19. Приготовление мороженого из взбитых сливок, сахарной пудры и фруктовых соков было предметом забот лучших поваров при многих европейских дворах. Способ его приготовления долго хранился в секрете. Попытки обкладывать мороженое льдом в погребах ни к чему не приводили. Продукты не замерзали. Но стоило наколотый лед перемешать с солью, как получалось великолепное мороженое. В чем тут дело?

  20. С использованием в быту самого обычного холодильника связано несколько интересных вопросов. Почему морозильная камера расположена вверху, а не внизу холодильника? Почему так быстро сохнут продукты в холодильнике? Понизится ли температура воздуха в комнате, если холодильник оставить работать с открытой дверцей?

  21. "...Когда достигли суда канала "Двух рыб", увидели все, что отмели обнажились и дальше продвинуться невозможно. Тогда его величество фараон призвал Джеди и повелел. И Джеди начал произносить над водой магические заклинания. По слову его вода в канале поднялась и покрыла отмели слоем в четыре локтя. И суда фараона двинулись дальше". Из сказок Древнего Египта. Скорее всего, в этом отрывке описаны прилив и отлив, обусловленные лунным притяжением. Объясните наличие на Земле второго приливного горба на стороне, противоположной Луне. Попробуйте оценить высоту солнечных приливов и сравнить ее с высотой лунных.

  22. Вы заблудились в лесу и вдруг натолкнулись на тонкую водопроводную трубу. Вода течет к людям. У вас в рюкзаке обычный набор туриста: хлеб, соль, спички, консервы... Как вы определите, в каком направлении течет вода?

  23. Движущийся в пространстве с релятивистской (околосветовой) скоростью стержень влетает в банку, открытую с одного конца. Длина банки в покое меньше длины покоя стержня. С точки зрения банки, релятивистски сократившийся стержень вполне умещается в ней. Захлопнув крышку банки вслед за стержнем, мы какое-то короткое время будем иметь пойманный в банке стержень, пока он, пробив банку, не вылетит с другой стороны. В системе отсчета, связанной со стержнем, банка становится еще короче и никак не может уместить в себя стержень. Как совместить два эти взгляда на "поимку" стержня?

  24. На концах тоненькой трубочки - два мыльных пузыря различных размеров. Почему маленький пузырь начнет уменьшаться, увеличивая большой?

  25.  

  26. В сосуде прямоугольной формы находится жидкость, представляющая собой однородную смесь двух компонентов с различным молекулярным весом. Если начать периодически менять температуру одной из боковых стенок, то смесь обнаружит тенденцию к разделению в направлении распространения температурной волны. В газах это явление не наблюдается. Попробуйте объяснить эти эффекты.

  27. Действительно ли можно разбиться, прыгнув с высоты 8-10 метров на плавающий на поверхности воды газетный лист, или это сказки? (Эксперимент не проводить!)

  28. Имеется объемно заряженный шар с общим зарядом. Покажите, что 83 процента энергии системы сосредоточено вне шара.

  29. Зная атмосферное давление на поверхности Земли и радиус планеты, оцените вес атмосферы Земли.

  30. Незаряженный металлический шар помещен сначала в слабое электростатическое поле, затем - в сильное. Во втором случае на него действовала меньшая сила, чем в первом. Может ли быть такое?

  31. Подумайте, известны ли вам подобные друг другу явления сверх тех, что описаны в этой книге?