Методическое пособие г. Семей 2010 Нестандартные физические задачи: методическое пособие
жүктеу/скачать 0.64 Mb.
|
2.30 Приспособительные реакции организма выражаются, прежде всего, в сокращении энергозатрат, снижении интенсивности обмена веществ. При этом ведущими становятся процессы окисления. Пульс и дыхание становятся реже, понижается кровяное давление. Лишенный поступающего извне «топлива», организм после соответствующей перестройки начинает расходовать свои внутренние тканевые запасы. Они довольно внушительны. Так, человек массой 70кг имеет около 15кг жировой клетчатки - 141 тыс. ккал, 6кг мышечного белка - 24 тыс. ккал, 0,15кг гликогена мышц - 699ккал, 0,075кг гликогена печени - 300ккал. Таким образом, организм располагает энергетическими резервами примерно 165900ккал. По данным физиологов, можно израсходовать 40-45% этих резервов, прежде чем наступит гибель организма. Вопрос. На сколько дней хватит тканевых запасов, если принять, что суточные энергозатраты 7540 кДж? 2.31 В соответствии с общепринятыми гигиеническими нормами человеку требуется ежедневно 80-100г белков, 400-500г углеводов, 80-100г жиров, 20г хлористого натрия, 0,1г витаминов (без холина), 0,5-1г холина. Калорийность рациона должна покрывать энергетические траты организма, составляющие при умеренной физической работе примерно 3000-3500 ккал. Вопрос. Какая энергия в Дж необходима ежедневно человеческому организму? 2.32 Большинство северных рек России, Аляски, Канады, особенно таких, которые текут с юга на север, ломают лед в разгар половодья, при «большой воде». В верховьях лед уже тронулся, а в низовьях еще стоит. Льдины, которые приносит течение, упираются в неподвижный ледяной покров и нагромождаются одна на другую; тогда происходит затор. В заторе может скопиться огромное количество льда - до 200 млн. м3, а вода перед затором иногда поднимается на 5-10м, что часто превышает уровень реки при половодье. Вопрос. О каких состояниях вещества идет речь? 2.33 В зимнем лесу ветви деревьев часто украшены белой бахромой - изморозью. Часто кристаллическую изморозь в художественной литературе называют инеем. Кристаллы изморози по форме очень похожи на снежинки. В отличие от инея изморозь осаждается, в основном, на нитевидные предметы (ветви деревьев, провода и т. д.). Изморозь образуется двумя путями. Первый - сублимация водяного пара, переход его из газообразного состояния в твердое с образованием ледяных кристаллов. При этом возникает так называемая кристаллическая изморозь. Второй путь - намерзание капель переохлажденного тумана на каком-либо предмете - так появляется зернистая изморозь. Вопрос. О каком состоянии вещества идет речь? 2.34 При ударе кусок некоторого твердого тела разбивается на части, представляющие собой прямоугольные параллелепипеды или кубики различных размеров. Какое это вещество: кристаллическое или аморфное? 2.35 Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов имеют клапаны для выхода газов. Откуда в резервуарах появляются газы? 2.36 Поршень отливают из алюминия. Одинакова ли внутренняя энергия алюминия в жидком и твердом состояниях, если в том и другом случае температура вещества 660°С? 2.37 Углекислотные огнетушители заряжают сжиженным углекислым газом. Почему при действии огнетушителя из него выходит не струя жидкости, а «углекислый снег» - плотное беловатое облако газа? На чем основано тушение пожара таким огнетушителем? 2.38 Что произойдет, если космонавт, выйдя из корабля в открытый космос, откроет сосуд с водой? 2.39 Арктика и Антарктика - это не только своеобразные «фабрики льда», но и «кухни погоды», которые влияют на погоду всего земного шара. При длительных антициклонах с незначительной облачностью или, что еще хуже, при полном отсутствии облачности в зимние полярные ночи здесь создаются наиболее благоприятные условия для выхолаживания почвы и приземного воздуха. Самая низкая температура воздуха у земной поверхности (-88,3°С) наблюдалась в августе 1960года на советской станции «Восток», которая находится в Антарктиде на высоте 3488м. Задача. Сколько спирта необходимо сжечь, чтобы лед массой 1 кг, взятый при зафиксированной температуре, превратить в воду с температурой 20°С? А чтобы получить воду с температурой 100°С? 2.40 Высота места наблюдения над уровнем моря не является решающим условием сильного выхолаживания приземного воздуха. Поэтому на ряде высокогорных станций в низких широтах минимальные температуры могут быть значительно выше минимальных температур для станций равнинных, но высокоширотных. Так, на леднике Северцова в Кашкадарьинской области (высота 2780м) температура воздуха не опускается ниже -26°С, а на станции Казбеги на Кавказе (высота 3659м) абсолютный минимум температуры составляет лишь -35°С. Вопрос. Можно ли на этих высотах пользоваться ртутным термометром? 2.41 Температура плавления крови равна -0,57°С. Известно, что в течение суток температура тела колеблется в пределах 0,5-0,7°С. Максимальная температура наблюдается в 16-18 часов, минимальная - в 3-4 часа. Плотность крови при 20°С равна 1050 кг/м3. Вопрос. Почему необходимо оберегать кожный покров от переохлаждения? 2.42 У зайца большие уши, но совсем не для того, чтобы подслушать. А для того, чтобы ими... потеть. Сидит в летний зной заяц под кустом, и ему совсем пить не хочется. Лишнее тепло улетучивается через тонкие горячие заячьи уши с большим количеством кровеносных сосудов. Каждый квадратный сантиметр уха излучает до 10 калорий тепла в час. В жару заячьи уши отводят треть тепла, образующегося при обмене веществ. Задача. Сколько энергии излучают заячьи уши за 1сутки с квадратного сантиметра? 2.43 У слона в коже нет ни одной потовой железы. А так и перегреться на жаре, да еще работая, можно. Но водоем у слона всегда «под рукой», то есть под хоботом. Набирает слон слюны изо рта хоботом и размазывает по телу. Сразу облегчение чувствуется - ведь слюна хорошо испаряется. Задача. Почему испаряющаяся слюна помогает слону в жару от перегрева? 2.44 Шерсть у собак очень теплая, а потовых желез в коже практически нет (есть только на пальцах лап). Собаки никогда не потеют. Летом им становится особенно жарко. Чтобы охладить себя, собака широко раскрывает рот и высовывает язык. Слюна на языке, челюстях и нёбе начинает интенсивно испаряться, и температура тела понижается до нормальной. Задача. Почему температура тела собаки понижается? 2.45 Особую безопасность для океана представляет нефтяное загрязнение. В результате утечки нефти при ее добыче, транспортировке и переработке в Мировой океан ежегодно попадает (по разным источникам) от 3 до 10 млн. тонн нефти и нефтепродуктов. Космические снимки показывают, что уже около 1/3 всей его поверхности покрыта маслянистой пленкой. Вопрос. Какой вред приносит маслянистая пленка на поверхности морей, океанов, озер? 2.46 В пустынях температура земной поверхности может повышаться до 70-80°С днем и падать до 4°С к концу ночи. В этих условиях большинство ящериц ищет убежище, спасаясь в норах или под камнями. Это поведение и определенные физиологические реакции ярко выражены у ящериц, обитающих в пустынях юго-востока США и Мексики. Помимо того, что эта ящерица может зарываться в землю, она способна менять положение тела и его окраску, а когда температура становится высокой, может также уменьшить поверхность тела, втягивать ребра. К числу реакций ящериц на высокую температуру относится тепловая одышка, а также выпячивание глаз. Задача. Объясните поведение ящериц в условиях пустыни. Почему таким способом ящерица стабилизирует температуру тела? 2.47 Через поры взрослого человека, выполняющего обычную работу, обычно испаряется 0,7л пота в день. Это препятствует повышению температуры тела и способствует эвакуации отработанных веществ. Для сравнения: жители тропических стран «испускают» четыре литра в день. За всю свою жизнь мужчина выделяет 18 тысяч литров пота, а женщина -20 тысяч. Задача. Определите энергию, которая требуется для испарения пота у обычного человека и жителя тропиков. 2.48 Человек в сутки может выделять 0,5-12л пота, который содержит 98-99% воды, 0,1% мочевины, мочевую, молочную, пировиноградную, лимонную кислоты, аммиак, креатин, серии, жиры, летучие жирные кислоты, холестерин, ароматические оксиды, кислоты, ацетон, минеральные соли. Задача. Оцените, какую энергию при этом теряет человек? 2.49 Кожа - самый тяжелый орган человеческого тела. Кожа взрослого человека весит в среднем 2,7кг. Через кожу в организм поступает около 2% потребляемого кислорода. Человеческий организм выделяет через кожу в обычных условиях около 500 см3 воды в сутки. Твердых веществ при этом выделяется около 10г. Задача. Какая энергия необходима, чтобы испарить с поверхности тела 500см3 воды? 2.50 В пустынях иногда встречаются небольшие озера, впадины, заполненные водой, имеющей соленый или мыльный вкус. Для питья она непригодна. Содержащиеся в ней неорганические соли и другие примеси вызывают острые кишечные заболевания. Такую воду можно использовать только для смачивания одежды. Этот несложный способ значительно снижает водопотери организма. Задача. Почему смоченная одежда облегчает существование человека в условиях пустыни? 2.51 За последние годы для получения воды в условиях автономного существования в пустыне были созданы так называемые солнечные конденсаторы. Основой их конструкции является тонкая пленка из прозрачного, гидрофобного (водоотталкивающего) пластика. Ею прикрывается яма диаметром около метра, вырытая в грунте на глубине 50-60см. Края пленки для создания большей герметичности присыпают песком или землей. Пленке придают конусообразную форму, положив в центр ее небольшой грузик, чтобы капли воды стекали в водосборник. За сутки такое устройство может дать до 1,5л воды. Задача. Какая энергия выделяется и поглощается при конденсации и испарении 1,5л воды? 2.52 В пустынях и горных местностях Центральной Азии на обочине караванной дороги, на горных перевалах можно увидеть высокую груду камней с торчащими в разные стороны сухими ветками, к которым привязаны пестрые тряпочки, ленты, бараньи кости. Это священный знак обо. Нередко вблизи него находится источник воды. Облегчить положение в каменистых пустынях помогает роса, обильно выпадающая в утренние часы. Если сложить гальку, камни грудой, то с их поверхности можно к утру собрать немного воды. Задача. Почему вода появляется на камнях? Сколько энергии выделяется при конденсации 100 г воды? 2.53 Из-за низкого давления вода закипает высоко в горах при температуре 70-80°С, а значит, приготовить пишу на большой высоте - проблема. Все варится довольно долго, поэтому незаменимой посудой становится специальная кастрюля-скороварка. Чай и кофе не настаиваются до обычной крепости и поэтому не столь вкусны и ароматны. Вопрос. Сколько энергии потребуется, чтобы вскипятить воду массой 2кг, если температура кипени в высокогорье 80°С? Какое количество дров на это потребуется, если 20% энергии идет на нагревание воды? Начальная температура вод 10°С. 2.54 Тропические и экваториальные леса называются влажными. Одно из незабываемых и малоприятных впечатлений, которые оставляют джунгли у европейца, связано с невыносимой духотой, царящей под пологом тропического леса. Когда влажность достигает 80-90%, легко перегреться даже при 30°С. Наступает ночь, но она не приносит долгожданной прохлады: колебания температуры обычно настолько малы, что их можно не заметить. Туманы окутывают джунгли днем и ночью. Постоянно гниющие растительные остатки выделяют в воздух огромное количество углекислого газа и создают у людей ощущение легкого удушья. Вопрос. Почему в тропиках очень часто наблюдаются туманы? 2.55 В начале V тыс. до н.э. в районе Двуречья керамических сосудов еще не существовало. Для хранения воды использовались вырытые в земле: обмазанные внутри глиной ямы, а чтобы глина не пропускала воду, внутри разводили костер. Позже появилась грубая глиняная посуда. Но развитие керамики было связано с появлением гончарного круга и печи для обжига. С этого же времени керамическая посуда начала расписываться. Вопрос. Для каких целей ямы, вырытые в земле, обжигали изнутри? 2.56 Каждый бронх заканчивается микроскопическими мешочками (альвеолами), окруженными густой сетью кровеносных сосудов. Альвеолы, которых у взрослого человека насчитывается около 300 миллионов, представляют собой пузырьки, наполненные воздухом. Средний диаметр альвеол - примерно 0,1мм, а толщина их стенок - 0,4мкм. Общая поверхность альвеол в легких человека составляет около 90м2. Задача. Определите энергию поверхностного натяжения для одной альвеолы. Оцените силы поверхностного натяжения, действующие в легких человека. 2.57 У широко распространенного в Европе водяного паука, обитающего в стоячих или слабо проточных водах, поверхность брюшка не смачивается водой. Уходя в глубину, он уносит с собой приставшую к брюшку воздушную оболочку, которая придает ему запас плавучести, помогает возвращению на поверхность. Вопрос. Как объяснить смачивание (несмачивание) жидкостью твердого тела? 2.58 В Санкт-Петербурге находится поистине удивительный по своей красоте Исаакиевский собор. Огромные гранитные колонны высотой 30 метров украшают его. Задача. На сколько сжата каждая колонна под действием собственной массы? 2.59 В России первую железную дорогу с паровой тягой построил талантливый уральский мастер Мирон Ефимович Черепанов, которому помогал его отец Ефим Алексеевич. Паровоз Черепановых начал ходить в августе 1834 года в Нижнем Тагиле на Выйском заводе семьи Демидовых. По железной дороге длиной 854м перевозили грузы массой до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. Задача. Как изменяется сезонная температура в Нижнем Тагиле, если при этом длина рельс увеличивается на 0,5м? Длина рельс при 0°С равна 814м. 2.60 Вы утром торопитесь на работу или в школу. На столе стоит чашка горячего кофе, который вы должны выпить через пять минут. Как лучше поступить, чтобы не обжечься: сразу добавить холодное молоко, и пусть кофе постоит так; добавить молоко в последний момент - перед тем, как выпить кофе, разницы нет. 2.61 Возможно ли вскипятить воду на открытом пламени в бумажной коробке? 2.62 Твёрдую сталь в форме бублика разогревают над костром. Вследствие этого сталь расширяется. Будет ли отверстие в бублике увеличиваться, уменьшаться или же останется прежнего размера? 2.63 Можно ли сделать так, чтобы стальная иголка не тонула в воде? 2.64 Надломите спичку посредине, сложите и положите на стол. Если капнуть на место слома водой, то обе половины ее расходятся и спичка выпрямляется. Почему? 2.65 А теперь такой опыт: возьмем стекло размером так сантиметров в 40 или хорошо отполированную доску, положим на стол и подложим под один край спичечные коробки или кубики – это будет наклонная плоскость. Поставим на это плоскость тонкий стакан вверх дном – он не скользит, так как трение достаточно велико. Смочим края стакана водой – все равно не ползет. А теперь поднесем сбоку к стакану со смоченными краями горящую свечу: пара минут и он начнет скользить по столу. Почему? 2.66 Если найти стеклянную пипетку с оттянутым кончиком, на которую сверху надевается резинка, можно проделать эффектный фокус. Снимите резинку, возьмите стакан с очень горячей водой, почти кипящей, опустите туда пипетку так, чтобы она наполовину заполнилась водой. Затем надо крепко закрыть пальцем верхнее отверстие (чтобы не обжечься, можно подложить под палец несколько слоев какой-нибудь пленки) и вытащить пипетку. Вода из нее, естественно, не выливается. Если же вы теперь быстро ее перевернете, то из ее кончика ударит фонтан вплоть до метровой высоты. Почему? 2.67 Заполните какую-нибудь тарелку мыльным раствором. Если в нее поместить параллельно друг другу на близком расстоянии две спички, то они начнут притягиваться друг к другу и сближаться. Почему? 2.68 Почему вода, попавшая в трещины горных пород, разрушает ее? 2.69 Всем известно, что сильный снегопад сопровождается заметным потеплением. Как это объяснить? 2.70 Какой из согревающих предметов, имеющих одинаковую температуру, отдает больше теплоты при остывании до одной и той же температуры мешочек с песком или грелка с водой? 2.71Нормальная температура человека в подмышечной впадине 36,8°С, а в легких 32°С. Чем объяснить более низкую температуру в легких? 2.72 Засуха или засоленность почвы в какой-то мере сходно влияют на поглощение воды растениями. Как объясняется это?. 2.73 После сильного шторма в море вода становится теплой. Почему? 2.74 Почему климат островов умереннее и ровнее, чем климат материков? 2.75 Ученые разработали методы изготовления деталей из порошков разных материалов. На каком физическом явлении они основаны? В чем их преимущества? 2.76 Почему в резиновой одежде трудно переносить жару? 2.77 Верно ли, что ласточки, летающие низко над землей, предвещают приближение дождя? 2.78 Почему сильная жара труднее переносится в болотистой местности, чем в сухой? 2.79 Почему жители некоторых тропических стран, встречаясь, часто задают вопрос «Как потеете?» 2.80 При возведении построек поверх кирпичного фундамента кладут слой толя. Без такой подкладки помещение может оказаться сырым. Почему? 2.81 На улице после дождя долго не высыхают лужи. Что можно сказать о влажности воздуха? 2.82 Издавна существует египетская поговорка: "Все боятся времени, только время боится пирамид". Эта поговорка подчеркивает долговечность пирамид. Как вы думаете, если бы пирамиды были бы возведены не в Египте, а на территории Казахстана, то была бы справедлива поговорка? 2.83 Почему при замерзании воды в водоемах сначала покрывается льдом их поверхность? 2.84 Почему весной после периода теплой погоды вдруг наступает резкое похолодание? Осенью же, наоборот, после общего понижения температуры, наступает потепление. Объясните это явление? 2.85 Некоторые люди отказываются носить перчатки зимой, потому что считают, что в перчатках холоднее, чем без них. Другие предпочитают варежки. Каково ваше мнение? 2.86 Питьевой воды на Земле во многих местах не хватает. Ее можно получать из морской воды, но каким образом: выпариванием или вымораживанием? 2.87 Земная атмосфера создает парниковый эффект. Чем он вызывается и как влияет на температуру воздуха вблизи Земли? 2.88 Вечером на берегу озера при температуре 18°С относительная влажность воздуха была 75%. При какой температуре к утру может появиться туман? 2.89 Какую роль в природе и технике играют капиллярные явления? 2.90 Почему рыхление почвы (боронование) сохраняет влагу? 2.91. Одним из бедствий Лондона был ядовитый туман. В последние годы лондонские туманы стали относительно слабыми. Одна из причин этого заключается в том, что сейчас там для отопления редко используется уголь. Объясните этот факт. 2.92 Ученик изобрел прибор, который необычным образом предсказывает погоду. Прибор - это домик, из которого перед надвигающейся бурей или ливнем появляется фигурка сердитого человека, а при хорошей погоде - улыбающегося. Что является чувствительным элементом этого прибора? 2.93 Почему на вершине горы холоднее, чем у её подножия? Разве на единицу поверхности вершины попадает меньше энергии, чем у подножия? Разве с вершины холодный воздух не опускается к подножию и не охлаждает его? 2.94 Почему соленая сельдь, после того как ее оставили на некоторое время в воде, делается менее соленой? 2.95 Почему утки в сильный мороз охотно лезут в воду? 2.96 Почему плодовое дерево трещит в огне сильнее других древесных пород? 2.97 Почему у человека волосы, усы, ресницы в морозный день покрываются инеем? 2.98 Из легких человека и животных вместе с выдуваемым воздухом всегда выделяются водяные пары. Почему же мы видим это только в холодное время года? 2.99 Почему перед дождем ласточки летают низко? 2.100. На каком физическом явлении основывается засолка помидоров, огурцов, и других овощей? 2.101 Почему наши глаза не ощущают холода? 2.102 Почему в жаркое время тело человека покрывается потом? 2.103 Почему трудно снять с ноги мокрые носки? 2.104 Почему роса на листьях многих растений собирается в капли, а не растекается по всему листу? 2.105 Влияют ли нефтяные пленки на повышение температуры на Земле? 2.106 Определите радиус почвенного капилляра, если высота поднятия воды в нем 0,147м. Смачивание считать полным. 2.107 Какие вредные вещества содержатся в выбросах от автотранспорта и как они влияют на здоровье человека? Каковы пути снижения вредных выбросов от двигателей внутреннего сгорания? 2.108 Во время «дружной» весны наблюдается быстрое таяние снегов. Это ведет к потере влаги, так как земля не успевает впитывать талую воду. С другой стороны, это приводит к смыванию плодородного слоя или водной эрозии. Что бы вы сделали для того, чтобы таяние снега на полях происходило не так быстро? 2.109 Что произошло бы, если исчезли водяные пары в атмосфере? 2.110 Что произошло бы, если бы исчезла в атмосфере пыль? 2.111 Почему море начинает замерзать от берегов? 2.112 Объясните, почему человек может утонуть в болоте, даже если средняя плотность болотной среды существенно больше плотности воды. 2.113 В безветренную погоду вы измерили температуру воздуха термометром (23°С). Затем вы сели на велосипед и поехали со скоростью 10 м/с. Что теперь покажет термометр? Что покажет тот же термометр, помещенный в пучок молекул, летящих в одном направлении с одинаковыми скоростями? 2.114 Весна в городе наступает раньше, чем в сельской местности. Опишите основные факторы, приводящие к этому. В частности, что будет, если однажды вывезти весь снег из Семея за город? 2.115 Почему даже после сильного дождя лепестки розы остаются сухими? 2.116 Почему в холодных помещениях зябнут прежде всего ноги? 2.117 С какой целью кусты малины в северных районах на зиму пригибают к земле? 2.118 На монете начерчена мелом прямая линия. Что произойдет с этой линией, если монету нагреть? 2.119 Металлические предметы в комнате всегда кажутся на ощупь холоднее деревянных или пластмассовых. Чем это можно объяснить? 2.120 Почему при одинаковом давлении горячий воздух легче холодного? ОТВЕТЫ К ЗАДАНИЯМ жүктеу/скачать 0.64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|