11 класс

Задание №1: Ученик должен написать физическое сочинение на заданную тему, в котором необходимо дать решение и объяснение поставленных в физическом эссе проблем познания (выделены жирным шрифтом).

 

«Мир, опутанный проводами»

В жизни всякое бывает. Не дай бог, но… Мне всегда не по себе, когда я оказываюсь вблизи высоковольтной линии передач. Непрерывное натужное гудение проводов и мои наблюдения, сдобренные моими же познаниями, вселяют в меня тревогу.

Почему же птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи?

Не всегда такие посиделки заканчиваются благополучно. Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти?

Я сам находил погибших птиц вблизи столбов или опор электропередач. Часто это бывает осенью в дождливую или осеннюю ветреную погоду. Какую роль в гибели птиц играет дождливая погода?

Но и в сухую погоду птицы слетают с проводов высокого напряжения, когда включают ток. Почему?

Ничто не вечно. В нашу эпоху техногенных катастроф аварии на линиях высоковольтных электропередач не редкость. Это может произойти в результате обильного снегопада или урагана.

Если оборвется и упадёт на землю провод линии высокого напряжения, в каком случае человек, оказавшись недалеко от места падения провода, подвергается меньшей опасности: когда земля сырая или сухая? Как это объяснить?

Если повезло, и человек остался жив, как он должен передвигаться, удаляясь от опасного места, быстро, делая широкие шаги или медленно, делая короткие шаги?

Спастись от опасности дело святое. Но как поступить, если в опасности оказались другие люди? Или, что ещё более страшно, из-за того, что они случайно оказались ближе к высоковольтной линии были поражены электрическим током. Никто не осудит, если вы спасетесь сами. Как спасти других и не погибнуть самому?

Такие случаи все же редкость. Не надо забывать об опасности и в обыденной жизненной ситуации. Почему опасно прикасаться к опорам линий высокого напряжения, хотя провода с током отделены от опор гирляндами изоляторов?

Рассказывают, что некоторые люди могут голыми руками взяться за оголенный провод, и они не будут поражены электрическим током. Как вы думаете, есть ли в этих рассказах доля правды? В каком случае опаснее дотрагиваться до проводов с током – когда руки сухие, или когда они мокрые? Почему?

Нашу жизнь уже нельзя представить без электричества. Многие блага цивилизации без электрического тока неосуществимы. Он всегда с нами… И все же шутить с электрическим током опасно.

Задание №2: Необходимо дать объяснение, в чем суть допущенных физических ошибок и дать свой правильный ответ, если среди предложенных вариантов нет правильного ответа.

 

Работа над ошибками

Почему, вытряхивая пыль из одежды, мы уверены, что таким образом часть пыли можно удалить?

1 вариант: Потому что, вытряхивая часть пылинок, мы увидим, что некоторое из них улетают, по идее они могут вернуться обратно, но им мешает воздух, другие мелкие частицы, т. е. они постоянно меняют свое направление.

2 вариант: Потому что одежда состоит из волокон. В них забивается пыль. И когда вытряхиваешь одежду, волокна немного расширяются, в них попадает воздух, и они вылетают.

3 вариант: Когда мы вытряхиваем пыль, то пыль отцепляется от сопротивления воздуха и силы удара, а притяжение действует на пылинки.

4 вариант: Мы прикладываем некую силу к одежде, которой достаточно, чтобы выбить пыль. Когда мы трясём одежду, то в ней образуются волны. Волна вызвана именно приложенной силой. Сила, пройдет по всей одежде, но её будет недостаточно, чтобы молекулы ткани распались. Но для молекул пыли этого достаточно.

5 вариант: Когда мы вытряхиваем пыль из одежды, мы увеличиваем скорость одежды и пыли на ней. И т. к. масса одежды мала, пыль развивает 2-ую космическую скорость для отрыва от одежды и вытряхивается.

6 вариант: Когда мы вытряхиваем пыль из одежды, мы ударяем по одежде, а т. к. сумма импульсов до действия равна сумме импульсов после действия, то из-за удара пыль будет вылетать из одежды в сторону, противоположную удару, т. к. импульс до удара равен нулю.

7 вариант: Мы уверены, что часть пыли можно удалить, вытряхивая её, из одежды, так как по физическим свойствам молекулы пыли при встряске должны оставаться в воздухе, тем самым, очищая одежду. Но на самом деле эти же молекулы пыли, оставшиеся в воздухе, через некоторое время осядут обратно на все остальные предметы, при этом мы ещё и будем дышать этим.

8 вариант: Мы уверены, что вытряхивая пыль из одежды, то таким образом часть пыли можно удалить, потому что импульс, который передается нашей одежде, и он же передается пыли, но много больше импульса, который передается от пыли нам, поэтому пыль вылетает с большой скоростью из одежды.

Ответ на задание Калугина Игоря

(ученик МОУ «Яринская СОШ»)

 

Она - царица всех наук,

но это строго между нами,

чтоб вам не оторвало рук,

 не троньте физику руками.

 

Когда я учился в начальной школе, я был жутко любопытный. Результатом моего любопытства стали сотни интересных вопросов и черные пальца правой руки (меня ударило током). Когда я стал немного постарше, начал понемногу отвечать на эти вопросы, да и цвет руки стал приходить в норму. Сейчас же, я ученик 11 класса, и знаю, наверно, все про электричество. И вот теперь я блесну своими знаниями.

В детстве я любил ходить по грибы, проходя мимо линий электропередач, не раз замечал, сидящих на проводах птиц, и тут же задавал себе вопрос «И почему же их не дергает?» Тогда из-за своего малого объема знаний, не мог ответить открыть себе эту тайну. Сейчас же я могу ответить на это вопрос. Тело сидящей на проводе птицы представляет собою ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Следует добавить еще, что разность потенциалов на участке между ногами птицы мала. Так еще могу рассказать немного о птицах и проводах. Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти?

Птицы чаще всего гибнут в тех случаях, когда они, сидя на проводе линии электропередачи, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей. А также в том случае, если он каким-то образом прикасаются ко второму проводу, как показано на рисунке.

 Какую роль в гибели птиц играет дождливая погода? Всем известно, что обыкновенная (не дистиллированная) вода хороший проводник тока. Дождь уменьшает сопротивление кожного покрова, тем самым увеличивая силу тока, проходящую во время касания опоры линии электропередач через тело птицы.

Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток?

При включении высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, из-за наличия которого перья птицы расходятся, как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электростатической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода.

С высоковольтными линиями высокого напряжения у нас в деревне отдельная тема. Моя мама постоянно говорит том, что близко к ним подходить нельзя. Тут же моя прелюбопытнейшая голова задает вопрос: «Если оборвется и упадёт на землю провод линии высокого напряжения, в каком случае человек, оказавшись недалеко от места падения провода, подвергается меньшей опасности: когда земля сырая или сухая? Как это объяснить? Если повезло, и человек остался жив, как он должен передвигаться, удаляясь от опасного места, быстро, делая широкие шаги или медленно, делая короткие шаги?»

Как ни странно меньшей опасности, при падении провода высокого напряжения, человек подвергается в сырую погоду. Всем известно, что водные растворы хорошие проводники. Тело человека, точнее клетки тканей человека заполнены этими растворами, поэтому в сухую погоду ток с большей вероятностью пойдет через тело человека, так как оно будет оказывать меньшее сопротивление идущему по земле электрическому току, чем сухая земля. Во время дождя все наоборот, но во время дождя, не надо забывать, что поражающий радиус действия тока выше, чем в сухую погоду. При удалении от упавшего провода лучше, точнее безопаснее, делать короткие шаги, т. к. при больших шагах, увеличивается расстояние между ногами, что ведет к увеличению разности потенциалов. Надо двигаться, не отрывая ног от земли, короткими редкими шажками, можно так же прыгать, держав ноги вместе, ни в коем случае не держать их в раздвинутом состоянии.

Как спасти людей, пораженных током, и не погибнуть самому? Необходимо иметь сухую обувь на резиновой подошве, лучше всего для этого подходят обыкновенные резиновые сапоги. Нужно приблизиться к проводу и длинной сухой деревянной или пластиковой палкой отбросить его как можно дальше от пораженного человека.

Года два назад, а точнее три, когда я учился в 8 классе, при изучении электричества у меня возникла пара вопросов, на которые я только сейчас нашел ответ. Почему опасно прикасаться к опорам линий высокого напряжения, хотя провода с током отделены от опор гирляндами изоляторов? Есть вероятность, что провод попадет на траверсу, конструкцию, расположенную на опоре воздушной линии электропередачи, к которой крепят изоляторы для проводов и др. арматуру. Служит для создания требуемого изолирующего воздушного промежутка и поддержки проводов, тем самым, вызвав короткое замыкание. Земля имеет отрицательный потенциал. Человек становится проводником.

 Как вы думаете, есть ли в этих рассказах доля правды? В каком случае опаснее дотрагиваться до проводов с током – когда руки сухие, или когда они мокрые? Почему?

Да, я думаю, что доля правды существует. Человека при контакте с оголенным проводом не ударяет током в том случае, если нет контакта с землей. Для этого можно использовать специальные диэлектрические коврики или обыкновенные подставки, сделанные из диэлектриков. Также бывают случаи, что в результате тяжелой деятельности кожа роговеет и поэтому обладает большим сопротивлением. Опаснее дотрагиваться мокрыми руками, т.к. в этом случае сопротивление кожи уменьшается в 500 раз.

Нашу жизнь уже нельзя представить без электричества. Многие блага цивилизации без электрического тока неосуществимы. Он всегда с нами… И все же шутить с электрическим током опасно.

Задание №2: Необходимо дать объяснение, в чем суть допущенных физических ошибок и дать свой правильный ответ, если среди предложенных вариантов нет правильного ответа.

 

Работа над ошибками

Ответы на задание Дятлова Ильи

(ученик МОУ «Чердынская СОШ им. А.И. Спирина»)

Почему, вытряхивая пыль из одежды, мы уверены, что таким образом часть пыли можно удалить?

Правильный ответ: Под действием удара одежда приходит в движение, а пыль не успевает, из-за кратковременности воздействия, прийти в движении, и под действием силы тяжести падает на землю. В то же время после резкой остановки одежды, после прекращения удара, пыль по инерции продолжает движение и поэтому также вылетает из одежды и падает под действием силы тяжести на землю.

1 вариант: Потому что, вытряхивая часть пылинок, мы увидим, что некоторое из них улетают, по идее они могут вернуться обратно, но им мешает воздух, другие мелкие частицы, т. е. они постоянно меняют свое направление.

Пыль имеет определенную массу, следовательно, при попытке выбить её из одежды, возникают три силы: сила тяжести, сила удара, сила сопротивления воздуха. Поэтому у пыли после удара определенная траектория движения, значит, если она улетит с поверхности одежды, то вероятность возврата невелика.

2 вариант: Потому что одежда состоит из волокон. В них забивается пыль. И когда вытряхиваешь одежду, волокна немного расширяются, в них попадает воздух, и они вылетают.

Воздух есть во всех частях ткани, а пыль крепко соединена с волокном, следовательно, она не может просто выпасть из волокна, ей нужна посторонняя сила.

3 вариант: Когда мы вытряхиваем пыль, то пыль отцепляется от сопротивления воздуха и силы удара, а притяжение действует на пылинки.

Сопротивление воздуха больше действует на ткань, чем на пыль значит, пыль не может вылететь лишь под действием силы сопротивления воздуха.

4 вариант: Мы прикладываем некую силу к одежде, которой достаточно, чтобы выбить пыль. Когда мы трясём одежду, то в ней образуются волны. Волна вызвана именно приложенной силой. Сила, пройдет по всей одежде, но её будет недостаточно, чтобы молекулы ткани распались. Но для молекул пыли этого достаточно.

Волны образуются под действием приложенной силы, но пыль вылетает не под действием приложенной силы, а вследствие своей инертности.

5 вариант: Когда мы вытряхиваем пыль из одежды, мы увеличиваем скорость одежды и пыли на ней. И т. к. масса одежды мала, пыль развивает 2-ую космическую скорость для отрыва от одежды и вытряхивается.

Скорее всего, в данном варианте не правильно применен закон всемирного тяготения и формула для расчета второй космической скорости, так как берется во внимание масса ткани, а не Земли. Но, самое главное, 2 космическая скорость равна 11,2 км/с и, естественно, в результате удара пыль не может быть разогнана до такой скорости.

6 вариант: Когда мы вытряхиваем пыль из одежды, мы ударяем по одежде, а т. к. сумма импульсов до действия равна сумме импульсов после действия, то из-за удара пыль будет вылетать из одежды в сторону, противоположную удару, т. к. импульс до удара равен нулю.

Неверно, потому что выбивалка перед ударом имела импульс, и этот импульс был передан одежде. Из-за кратковременности действия силы, скорость приобретенная частью пыли оказывается меньше скорости движения одежды, поэтому пыль отстает при движении от одежды. После чего пыль под действием силы тяжести падает на землю. Когда же под действием силы удерживающей одежду, она останавливается, то

7 вариант: Мы уверены, что часть пыли можно удалить, вытряхивая её, из одежды, так как по физическим свойствам молекулы пыли при встряске должны оставаться в воздухе, тем самым, очищая одежду. Но на самом деле эти же молекулы пыли, оставшиеся в воздухе, через некоторое время осядут обратно на все остальные предметы, при этом мы ещё и будем дышать этим.

Данный вариант правилен с бытовой точки зрения, но здесь не дано объяснение того каким образом пыль удаляется из одежды.

8 вариант: Мы уверены, что вытряхивая пыль из одежды, то таким образом часть пыли можно удалить, потому что импульс, который передается нашей одежде, и он же передается пыли, но много больше импульса, который передается от пыли нам, поэтому пыль вылетает с большой скоростью из одежды.

Пыль изначально имеет нулевую скорость, следовательно, она не может передать человеку никакой импульс, а то, что мы чувствуем при выбивании, объясняется в рамках третьего закона Ньютона: «действие равно противодействию».