Методическое пособие г. Семей 2010 Нестандартные физические задачи: методическое пособие
жүктеу/скачать 0.64 Mb.
|
1.89 Исследования палеонтологов показали, что самый крупный ископаемый ящер - сейсмозавр (сотрясатель земли), достигающий 40 метров в длину и массы 40 тонн. Ему немного уступает суперзавр. Длина его тела более 33 метров. Оба найдены в отложениях Нью-Мексико (США). Задачa. Чему равна масса (в кг) и вес сейсмозавра? 1.90 На водопое залпом верблюд может выпить 57- 60 литров воды. А один подопытный верблюд, который шел 17 дней при 35-градусной жаре, на водопое выпил почти 100литров! Задача. Как при этом изменилась масса подопытного верблюда? А вес? 1.91 Первое, с чем сталкивается космонавт при взлете, это ускорение, когда космический корабль быстро набирает скорость. Во время выведения корабля на орбиту искусственного спутника Земли в течение почти 5 минут ускорение движения космонавта может изменяться от g до 7g. Значительное изменение ускорения происходит и при входе в плотные слои атмосферы во время его возвращения на Землю. Естественно, что увеличение веса космонавта затрудняет его движения. Поэтому в периоды воздействия перегрузок на старте корабля и его торможении большинство операций, связанных с его управлением, должно быть автоматизировано. Задача. Средняя масса космонавта 70 кг. Как изменится масса и вес космонавта при выведении космического аппарата на околоземную орбиту?] 1.92 Некий капитан Биддинг из США решил проверить, какую перегрузку он может выдержать. Он привязал себя к саням с ракетным мотором и понесся вниз по наклонной плоскости. Стремительно спускаясь, Биддинг внезапно остановил сани. На мгновение ускорение изменилось в 82,6раза. Напряжение продолжалось 1/400 секунды, но человек мгновенно лишился зрения, остановилось сердце, он находился в глубоком обмороке. Этим поступком Биддинг увековечил свое имя. Задача. Во сколько раз при этом увеличился вес Бидинга? 1.93 Ускоренная киносъемка показала, что, когда лесной лекарь ищет насекомых или готовит дупло под гнездо, то его клюв может долбить дерево при ударе со скоростью 7м/с. Полный цикл удара клювом длится всего 0,001с, при этом возникают бешеные нагрузки, однако мозг птиц никогда не травмируется. Секрет заключается в том, что голова дятла перемещается только вперед и назад в одной плоскости, без каких-либо боковых смещений. Задача. Определите перегрузку, которую испытывает голова дятла при ударе. 1.94 Среднее яйцо африканского страуса имеет длину 15-20см, что по объему равно примерно двум дюжинам куриных яиц, и весит 16-18 Н. Чтобы сварить такое яйцо, требуется 40минут. Но самое трудное - это очистить его, ведь скорлупа толщиной 1,5см выдерживает нагрузку 127кг. Задача. Определите массу яйца страуса и массу одного куриного яйца. 1.95 С возрастом масса мозга уменьшается. В 20 лет его масса в среднем равна 1,4кг, в 70лет – 1,3кг, а в 80 лет -1,2кг. Следует иметь в виду, что нет никакой связи между размером мозга и умом. «Компьютер», принадлежащий Тургеневу, был особо крупных размеров – 2,012кг, а у Анатоля Франса всего 1,017кг. У М. Монро его масса составляла целых 1,422кг. В головном мозге содержится три четверти всех нервных клеток организма. Он увеличивается до 15лет и функционирует лучше всего, начиная с этого возраста и до 25лет. С 45лет он начинает деградировать. Задача. Определите вес головного мозга Тургенева, Франса и Монро. Считайте, что мозг находится в покое. 1.96 Все косточки нашего тела весят примерно 170 Н. Но в скелете ребенка не менее 300 костей. Некоторые кости «спаиваются» в процессе его роста. В результате сохраняется минимум 198, а максимум - 214. Такое отличие связано с тем, что некоторым людям природа добавляет шейные или поясничные позвонки, а у других остается «неспаянный» крестец. Кстати, в научных кругах первый шейный позвонок называют «атлантом» - по имени мифического героя, в чью задачу входило поддержание на своих плечах небесного купола Задание. Составьте задачу по этим данным. 1.97 Одно дерево бразильской гевеи ежегодно дает около 30 литров латекса, из которого можно получить 30кг каучука. Определите вес всего каучука, полученного от 100гевей. Где используется каучук? Какими особенными свойствами он обладает? 1.98 Неудивительно, что птицам нужно много корма, нередко вес съеденной пищи за сутки в 1,5-2 раза превышает их собственный! Например, пеночка, которая имеет массу 8-10г, съедает за день до 17г насекомых. Вопрос. Как изменяется при этом вес пеночки? А ее масса? 1.99 Семь видов оленей живет на территории России. Самый маленький из них - кабарга, обитатель глухой горной тайги, имеет массу всего 10-17кг. Лось весит до 6кН. А обычный благородный олень, его разновидности - кавказский, европейский, бухарские олени, марал, изюбрь - достигают 75-340кг. Вопрос. Сравните вес и массу оленей разных видов. 1.100 Дикие кошки различаются по окраске, величине и внешнему облику. Их разделяют на малых, средних и больших. Самые маленькие представители семейства длиной всего 46см и массой 2,5кг, самые крупные - около 4м и массой 400кг. Почти все они хищники. Вопрос. Как отличается вес в покое самой большой кошки от самой маленькой? 1.101 Экстравагантность и оригинальность стали обычным явлением в жизни американского общества. На праздновании столетнего юбилея алабамского города Форт-Пайн всех поразил самый большой в мире торт, выполненный в виде рельефной карты штата Алабама. Масса кондитерского великана была равна 58 тоннам, включая 7,5 тонны мороженого. Задача. Определите вес этого чуда. Какая сила тяжести действовала на торт до его съедения? 1.102 Колокол Сысой, самый большой колокол в мире находится в звоннице Ростова Великого Ярославской области. Отлит колокол в 1688г. русским мастером Фролом Терентьевым. Его масса 32 тонны. В немецком городе Кельне находится колокол Петер массой 24 тонны, отлитый в 1923 году. Задача. Определите силу тяжести, действующую на колокол Сысой. Чему равен вес этого гиганта, подвешенного на тросе? 1.103 Растет на Малых Зондских островах необычное «конфетное дерево» - ховения сладкая. Это дерево, похожее на нашу липу, достигает порой пятнадцатиметровой высоты. Плоды ховении - невзрачные сухие шарики - несъедобные, но зато их толстые мясистые плодоножки содержат до 50 процентов сахарозы и напоминают своим вкусом изюм, вымоченный в роме. Местные жители, особенно дети, с удовольствием трясут стволы ховений, собирая потом упавшие «конфеты» целыми килограммами. С одного дерева можно получить иной раз до 35кг сладкого природного лакомства. Задача. Как увеличится вес добытчика «конфет», если ему попалось самое плодоносящее дерево? 1.104 Известно, что наша Земля эллипсоид. Так, ускорение свободного падения на Северном полюсе равно 983 см/с2, а на экваторе — 978 см/с2. Задача Определите по этим данным радиус Земли на экваторе и на Северном полюсе. Определите вес человека на этих широтах в первом случае с учетом вращения Земли вокруг своей оси, а во втором - без учета этого вращения. 1.105 Знаменитые пирамиды в Гизе были сооружены из огромных каменных блоков весом более двух тонн каждый. Эти каменные глыбы откалывали от скалы и переправляли к месту строительства. Чтобы отколоть камень, в скале делали отверстие, в которое забивали деревянные колышки. Эти колышки поливали водой в течение продолжительного времени, они разбухали и давали в скале трещину, которую потом увеличивали с помощью каменного молотка до тех пор, пока каменная масса не откалывалась. Глыбу камня приходилось тщательно шлифовать. Готовые формы с помощью сооруженной насыпи поднимали на высоту, складывая камень на камень. Блоки укладывали так плотно, что между ними даже не могла просочиться вода. Огромное давление сверху (например, высота пирамиды Хеопса примерно 147метров) делало всю конструкции практически монолитной. Задача. Определите давление одной глыбы, имеющей форму параллелепипеда, если ее масса равна 10 т, а основание имеет размеры 2x4 м2. 1.106 Строители Заполярья иногда используют в качестве строительного материала ледобетон. Так называют лед с включенной в него галькой. Ледобетон настолько прочен, что при работе с ним нередко ломаются даже стальные зубья экскаваторов. Другим вариантом ледобетона является лед с добавлением к нему древесной пульпы (ледопласт). Материал этот выдерживает давление до 50 кг/см2 и может быть использован в качестве заменителя цемента при постройке плотин на реках Заполярья. Задача. Определите, какую силу необходимо приложить к 2 см2 ледопласта, чтобы его разрушить. 1.107 Крайне сложен переход в тайге в зимнюю пору, когда снежный покров глубок и не выдерживает человека. Преодолеть заснеженные участки без лыж-снегоступов практически невозможно. Taкие лыжи делаются в виде рамы из ветвей длиной 140-150см. Ширина таких лыж не должна 6ыть меньше 30см. Раму заплетают тонкими, гибкими ветвями, а передний конец, распарив в горячей воде, загибают кверху. Вопрос. Какое давление будет оказывать человек массой 70кг, используя такие лыжи-снегоступы? 1.108 В Крыму очень часто человека может напугать «выстрел» воинственного растения, которое носит название «бешеный огурец». Плод этого растения очень похож на обыкновенный огурец, отличает его множество щетинок, покрывающих поверхность. В «бешенство» он приходит, когда полностью созревает: пока плод зреет, внутри него накапливаются газы. К моменту созревания их давление в его полости достигает трех атмосфер. Задача. Определите давление на стенки этого плода. В каком месте огурца давление выше: в верхнем или нижнем? 1.109 Как ветер сушит почву? Как это предотвратить? 1.110 Чемпионами по глубоководному нырянию являются представители Арктики и Антарктики. Так, гагару ученые наблюдали из батискафа на глубине 80 метров. Королевский же пингвин ныряет на глубину до 200 метров и более. Задача. Определите давление, оказываемое на гагару и пингвина на глубинах, приведенных выше. 1.111 Жираф обладает, необычайно высоким ростом, около 5,5м. Сердце жирафа находится на высоте около 2,5м, поэтому кровеносные сосуды ног должны испытывать огромное давление всего этого столба жидкости. Что же спасает ноги жирафа от отеков? Между сосудами ног жирафа и его плотной шкурой находится много межклеточной жидкости, которая точно так же спасает сосуды от чрезмерного расширения. Если бы у жирафа на уровне сердца было такое же артериальное давление, как и у человека, то на уровне головы оно было бы уже меньше атмосферного, и кровь не могла бы протекать через мозг. Поэтому жираф-гипертоник. Его артериальное давление на уровне сердца может достигать 50кПа. Задача. Определите гидростатическое давление, которое оказывает кровь на высоте сердца и ног жирафа. С какой силой кровь давит на 1см2 кровеносных сосудов на уровне сердца? 1.112 Для жизни под водой человек совершенно не приспособлен. На глубине 20м под действием внешнего давления у него могут лопнуть барабанные перепонки. Опуститься же на глубину более 70м без специального снаряжения совершенно невозможно. Правда, натренированные пловцы на очень короткое время опускаются под воду на глубину до 51м. Задача. Какое давление испытывают натренированные пловцы, опускаясь на глубину 51м? 1.113 Давление крови в сосудистой системе приведено в таблице.
Задание. Составьте по этим данным задачи. 1.114 В Хорватии имеется природная жемчужина Далматинского берега Адриатики - Плитвицкие озера. Первое озеро – Прощанское - находится на высоте 636 метров над уровнем моря, а последнее, озеро Новаковски Брод, - на высоте 503м. Крупнейшее из всей озерной цепочки озеро Козьяк занимает площадь больше восьмидесяти гектаров, а глубина его превышает 40метров. Вonpoc. Определите давление на дно этого озера. 1.115 В свое время первый ученый-исследователь природы Уссурийского края Пржевальский писал, что после однообразных пространств северной тайги леса долины Уссури и водные просторы озера Ханка поражают путешественника контрастным сочетанием самых неожиданных растительных и животных форм. Несмотря на огромную площадь - 400км2, озеро Ханка является одним из самых мелких в России, давление на его дно колеблется от 10 до 30 кПа, и его хорошо прогреваемые воды дают приют тридцати трем видам рыб. Вопрос. Определите среднюю глубину озера Ханка. 1.116 Нет в мире другого столь прославленного озера, как Байкал. «Океан-морем большим» назвали бескрайнее озеро в XVII веке впервые увидевшие его русские казаки-землепроходцы. Глубже Байкала нет озер на материках нашей планеты: 1637м намерил эхолот к востоку от острова Ольхон. По объему воды Байкал почти в 100 раз превосходит Азовское море и в 30 раз Аральское. Вопрос. Определите давление воды на дно Байкала в самом глубоком месте. 1.117 Почему человек перед прыжком немного приседает? 1.118 Почему трудно держать в руках живую рыбу? 1.119 Какую работу совершает комар, когда жалит человека? 1.120 Специалисты продолжают изучать рельеф дна океанов и морей различными методами со специальных погружаемых аппаратов (батискафов), проводя промеры глубин и глубоководное бурение. Поэтому до сих пор совершаются неожиданные открытия и в карты подводного рельефа вносятся существенные поправки. Например, в 1988г. при проверке глубин российскими исследователями на судне «Василий Головнин» с карты восточной части Атлантического океана «исчезла» впадина Монако. Вместо отметки 6293м при детальных промерах глубин здесь были обнаружены отметки 5420-5440м. Российские ученые, работая на геолого-геофизическом полигоне в Тихом океане, в южной части так называемого Императорского разлома обнаружили скалистые ущелья глубиной до 7400м. Они обрамлены с обеих сторон хребтами, которые находятся на глубине 3500 - 4700м, то есть возвышаются над дном ущелий примерно на 3000м. Это позволило предположить, что Императорский разлом представляет собой развивающийся глубоководный желоб. Вопрос. Какое давление испытывал батискаф около впадины Монако и на дне Императорского разлома? С какой силой вода давила на батискаф на этой глубине, если принять, что форма батискафа - сферическая, с радиусом 3 м? 1.121 На реке или канале для перевода судов с одного уровня на другой, например, перед плотиной, используют шлюзы. Это гидротехническое сооружение представляет собой камеру, огражденную продольными стенками и воротами. Предположим, нужно провести судно с нижнего бьефа (части реки или канала, расположенной ниже шлюза по течению) на верхний. Сначала в нижних воротах открывают задвижку, излишек воды сливается, и уровень воды в камере и нижнем бьефе становится одинаковым. Ворота открывают, судно входит в камеру, затем снова закрывают нижние ворота и отодвигают задвижку на верхних; камера заполняется водой до уровня верхнего бьефа. После этого судно выходит из шлюза через верхние ворота. Камеры наиболее крупных шлюзов имеют длину до 400м, ширину до 33м при глубине 5-15м. Такие сооружения могут пропускать одновременно несколько судов. Бывают шлюзы и многокамерные. Задача. Где в технике применяется принцип сообщающихся сосудов? 1.122 Данные о высоте полета птиц были получены в результате их столкновений с самолетами. Согласно данным Дж. К. Терреса, на высоте 2400м известны случаи столкновения самолетов со стаями журавлей и лебедей, на высоте 5100м (над Андами) - с кондором. В США на высоте 6300м встречена кряква, а воробьиные птицы толстонос (в США) и коноплянка (в Европе) зарегистрированы на высоте свыше 3900м. Примерно на этой же высоте в Европе наблюдали полет стрижей, гусей и уток, чибисов и ржанок. Парение бородача над Гималаями зарегистрировано на высоте 7500м. Задача. Рассчитайте давление воздуха на этих высотах, а также концентрацию молекул воздуха, при известных температурах. 1.123 Лягушка (любая), банка, немного воды и деревянная лесенка - все, что нужно для «естественного барометра». Дайте пойманной лягушке прийти в себя и начинайте наблюдения. Если лягушка поднимается по лесенке - ждите плохой погоды, спускается - к переменной погоде, барахтается на поверхности воды - ждите солнечной сухой погоды. Связано это с лягушачьей кожей и испарением воды с нее: к сухой погоде — сиди в воде, дождик — можно выбираться на сушу! Задача. Назовите приборы, с помощью которых можно предсказать изменение погоды. 1.124 Еще один природный барометр. Налейте в поллитровую банку полстакана воды, поместите туда пиявку и завяжите банку сверху марлей. Воду летом меняйте раз в неделю, а зимой - в две недели раз. В хорошую погоду пиявка лежит на дне, вернувшись в клубок. Перед дождем она всплывает к краю сосуда и лежит, пока погода не улучшится. Если будет ветер, то пиявка быстро плавает и успокаивается вместе с ветром. Перед бурей она конвульсивно подергивается. В морозную ясную погоду она лежит на дне, а в снегопад поднимается к поверхности воды. Вопрос. Объясните поведение пиявки. 1.125 Присоски имеют форму либо полушарообразной чаши с липкими краями и сильной мускулатурой, либо состоят из ряда складок кожи в виде узких карманов. Края прикладываются к поверхности, на которой надо держаться, при попытке оттянуть присоску глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается, и атмосферное давление (для водных животных - давление воды) сильнее прижимает присоску к поверхности. Так, рыба-прилипала обладает присоской, которая занимает почти всю длину головы. Эта рыба присасывается к другим рыбам, камням, а также к лодкам и кораблям. Она присасывается так прочно, что ее легче разорвать, чем отцепить. Конец одного из двух самых длинных ловчих щупальцев кальмара густо усыпан разнокалиберными присосками. Задача. Определите, какую силу необходимо приложить к рыбе-прилипале, чтобы на берегу ее оторвать от лодки, если площадь присоски равна 2см2? 1.126 На клювах уток и гусей паразитируют так называемые глоточные пиявки. Сжимаясь до толщины нитки, пиявки проникают в ротовую полость птиц, сосут кровь и, разбухая до огромных размеров, могут вызвать смерть птиц. Пиявка массой 2г может высосать 5-15мл крови. Задача. За счет каких сил пиявка присасывается к телу водоплавающих? Определите вес пиявки до присасывания и после того, как она насосалась крови. 1.127 Прыгун вообще ни на какую другую рыбу не похож. Он живет в устьях австралийских, азиатских и африканских рек, в лагунах, там, где к воде спускаются мангровые заросли. Эта небольшая рыбка часто охотится за насекомыми на корнях мангровых деревьев. Большую часть своей жизни эти рыбы проводят вне водной стихии. Именно поэтому у них помимо жаберного типа дыхания есть наджаберный орган специально для поглощения атмосферного воздуха. Прыгуны обладают еще и брюшной присоской, помогающей им удерживаться на корнях деревьев. Благодаря этой присоске они не падают даже с вертикальных ветвей. Вопрос. Объясните действие присоски. 1.128 В природе каждый организм как-то реагирует изменения окружающей среды: состава воздуха, влажности, физических процессов и др. Эти явления люди наблюдали из поколения в поколение; знания, накопленные ими, нашли свое отражение в народных приметах. По состоянию растений предсказывали погоду, что было очень важно для сельскохозяйственных работ. Вопрос. А какие вы знаете растения-барометры? 1.129 В мире несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживает на высоте свыше 1000м над уровнем моря. Лишь в Боливии, Перу и Китае (Тибет) граница обитания человека превышает 5000м над уровнем моря. Задача. Определите давление воздуха на этих высота 1.130 От французских Альп до Южного Вьетнама простирается через Евразию самый протяженный горный пояс Земли. И самая высокая часть этой исполинской цепи гор носит древнее название Гималаи. Сейчас в самом могучем горном хребте мира насчитывается семьдесят пять вершин больше семи километров «ростом». А в самой высокой его части - непальских Гималаях - девять гор поднимаются на восемь тысяч метров и выше. Среди них и высочайшая вершина мира, которую в Непале называют Сагарматха (Властелин неба), а в Тибете именуют Джомолунгма (Богиня - мать мира). Позже горе присвоили имя начальника топографической службы Индии майора Джорджа Эвереста. Так и живет сейчас самая высокая гора мира под тремя названиями. Задача. Определите атмосферное давление на этих высотах и сравните полученные значения с табличными данными. Какова температура на этих высотах? 1.131 Ла-Пас - столица государства Боливии - находится на высоте 4500м. Это самая «высокая» столица государства на земном шаре. Нормальное атмосферное давление на этой высоте равно 430мм рт. ст. Задача. Каково это давление в Па? Возможно ли при этом давлении сварить картошку? 1.132 Эйрес-Рок в национальном парке Улуру (Австралия) необычайно крупное скальное образование: его объем - 2,4км, высота - 348м, а возраст составляет 600 миллионов лет. Аборигены считают Эйрес-Рок спящим китом, которого в незапамятные времена создали прародители человечества. Вопрос. Как отличается атмосферное давление у подножья Эйрес-Рок и на ее вершине? 1.133 Когда НАСА впервые начала запускать астронавтов на орбиту, очень скоро выяснилось, что в состоянии невесомости перестают писать шариковые ручки. Что делать? 10 лет и 12 миллиардов долларов потребовалось ученым, чтобы решить эту проблему и изобрести авторучку, способную писать в невесомости, вверх ногами, под водой, на любой поверхности и при любых температурах, от сверхнизких до 3000С. Русские между тем стали использовать карандаш. Вопрос. Почему в условиях невесомости авторучка не пишет? 1.134 Танкер грузоподъемностью 550 тысяч тонн имеет длину 480м, ширину около 63м и осадку с грузом около 30м. Гребной винт такого судна равен высоте трехэтажного дома. Палубы занимают площадь в 2,5 га. Задача. Определите силу Архимеда, действующую на такой танкер. жүктеу/скачать 0.64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|