Физика 10 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).

«Белеет парус одинокий…»

Все помнят строки Лермонтова: 

Белеет парус одинокой

В тумане моря голубом!..

Что ищет он в стране далекой?

Что кинул он в краю родном?..

Играют волны – ветер свищет,

И мачта гнется и скрипит…

Увы, - он счастия не ищет

И не от счастия бежит!

Под ним струя светлей лазури,

Над ним луч солнца золотой…

А он, мятежный, просит бури,

Как будто в бурях есть покой!

Привычный и даже во многом уже стереотипный образ, который сложился в сознании русского образованного человека. «Форменным проклятием нашего времени являются прежде всего затасканные и избитые псевдонаучные истины (культурные стереотипы – Гаряев А.В.)» (Г.К. Честертон). Но так ли это на самом деле?

Изменим направление наших рассуждений и взглянем на этот сложившийся романтический образ совсем в другом контексте – научном.

Что такое парусник? Средство передвижения человека и грузов по воде. Кто или что является движителем данного транспортного средства? Может ли человек, сидящий в лодке, привести её в движение, упираясь в мачту? Почему? Можно ли плыть на парусной лодке, направляя на паруса поток воздуха от мощного вентилятора, находящегося на лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?

Парусные суда не являются игрушками ветров и порождаемых ими волн. Как известно, парусное судно может двигаться и против ветра. Каким образом? Начертите схему расположения паруса судна относительно ветра, и укажите на ней векторы сил, действующих на парус.

Все в корабле целесообразно, все предназначено для достижения одной цели – быстрое и безопасное пересечение водных пространств. Почему на крупных парусных судах устанавливают несколько матч с парусами? Почему паруса судов сильно не натягивают, а оставляет несколько вогнутыми? Каково назначение киля парусной лодки (яхты)?

На любом паруснике всегда огромное количество веревок (концов) и веревочных лестниц, перемещаться по которым само по себе уже есть искусство. Но все они немного провисают. Можно ли натянуть канат между мачтами так, чтобы совершенно не было провисания? Почему после дождя канаты натягиваются? К чему это может привести?

Управление движением происходит с помощью парусов и штурвала связанного с рулем. Каким образом с помощью руля поворачивают шхуна или бригантина? Почему самолет, велосипед, мотоцикл, конькобежец и другие при повороте наклоняются в сторону поворота, а корабль – в противоположную сторону?

Парадоксальность некоторых ситуаций стала притчей во языцех. Дайте объяснение следующему противоречию между теорией и практикой: фрегат или барка при столкновении с лодкой может потопить её без всяких для себя повреждений. Как это согласуется с равенством действия и противодействия?

Когда ты на палубе корабля и вокруг тебя бескрайняя морская гладь, то очень трудно, а порой практически невозможно определить – движется или покоится корабль. Почему? Если спуститься в каюту с зашторенными иллюминаторами, то в случае равномерного прямолинейного движения парусника невозможно отличить покой от равномерного прямолинейного движения. В чем причина?

В другой ситуации, близкой к реальной, даже находясь в закрытой каюте, удается определить как (прямолинейно и равномерно или с ускорением) и куда (в каком направлении) движется корабль. Каким образом? Индикаторами этого являются предметы, находящиеся в каюте. Представим, например, что к потолку каюты подвешена лампа. Как будет двигаться лампа относительно каюты, если корабль будет увеличивать свою скорость, замедлять её, повернет влево, внезапно остановится?

На море не всегда спокойно и во время дальних странствий, корабль нередко попадает в шторм. Мужеству и стойкости моряков посвящено множество рассказов, песен и легенд. Но всему есть предел, в том числе надежности и прочности кораблей. Ломаются мачты, корабль дает течь и тогда на помощь, попавшим в беду, спешат другие корабли. Снимают экипаж поврежденного корабля и буксируют судно на ремонт в порт. Буксировка корабля во время волнения моря – очень сложное дело. Отбросит волной судно, и трос, туго натянувшись, может лопнуть. Чтобы этого не случилось, на трос, ближе к его центру, подвешивают груз: якоря, тяжелые металлические болванки и т. п. Зачем?

Из-за того что на суше морякам приходится бывать не часто, то, естественно, чтобы заполнить некий душевный вакуум они берут с собой птиц или домашних животных. Лежа в гамаке после трудовой вахты (В каком случае верёвки гамака больше натянуты: когда они свисают или когда расположены почти горизонтально?) приятно наблюдать за братьями нашими меньшими. Представим, что попугай в клетке-ящике сидит на дне. Ящик с ним уравновешен на весах. Нарушится ли равновесие весов, если птица взлетит?

Во время дальних странствий меняются не только характеры и пристрастия, но и внешность. Благодаря чему у моряков вырабатывается характерная «морская» походка?

Морская служба трудна и опасна, но необходима для всех людей Земли. Через океаны перемещаются грузы и люди, несущие новые товары, идеи и технологии. И пока есть такая служба – покорять морские просторы, ничто не сможет воспрепятствовать общению людей всех континентов между собой.

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 плотность дождя (количество капель в 1 м³) уменьшается по мере приближения капель к земле?

 

1 вариант: Потому что плотность воздуха по мере приближения к земле уменьшается, а капля дождя увеличивает свою скорость, когда падает. Сопротивление дождю около земли меньше, капли дождя двигаются равноускоренно и падают на землю.

2 вариант: Так как по мере приближения к земле капля ускоряется, и нижняя часть капли отделяется, образуя уже 2 капли и т. д.

3 вариант: Потому что, во-первых, пока капля летит к земле, она бомбардируется молекулами кислорода, азота и другими. Молекулы воды отделяются от капель, таким образом, влажность повышается и плотность дождя уменьшается. Во-вторых, при приближении к земле скорость капель увеличивается и плотность уменьшается.

4 вариант: Потому что во время падения, капле дождя сопротивляется воздух, и при падении часть капли «остается» в воздухе.

5 вариант: Если бы масса капель была бы разной, то скорость падения их были разными. Будем считать, что они падали от одной точки (тучи) в одно время. Ускорение будет разное, значит, со временем, расстояние между двумя каплями изменится.

6 вариант: Капли дождя движутся прямолинейно равноускоренно. При приближении капель к земле их ускорение увеличивается (т. к. на них сильнее действует закон всемирного тяготения). Значит скорость капель увеличивается, и они распадаются на более мелкие (т. к. чем больше скорость капель, тем больше сопротивление воздуха этим каплям). Следовательно, плотность дождя становится больше.

7 вариант: Количество капель дождя уменьшается при приближении капель к земле, потому что пока они приближаются к земле, они (капли) могут слиться, например, из трех станет одна, а сливаются они, потому что на них действуют в некоторых направлениях какие-либо силы

8 вариант: Плотность дождя уменьшается по мере приближения к земле, потому что у земли атмосферное давление увеличивается и молекулы воздуха больше раз сталкиваются с каплей и поэтому маленькие капли соединяются в одну.

9 вариант: Плотность дождя уменьшается, так как капли приближаясь к земле, постоянно ускоряются и из-за этого часть из них распадается и остается влагой в воздухе. И еще они сталкиваются друг с другом.

10 вариант: Потому что по мере приближения к земле, температура капель уменьшается и их объем тоже уменьшается, поэтому плотность дождя уменьшается.