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

 

 «Человек одетый и обутый»

«Зачем человеку одежда и обувь»? Вопрос этот большинству людей покажется надуманным и странным. И ответы на него не будут уж очень разнообразными: «чтобы не быть голым, чтобы быть красивым, чтобы не замерзнуть». Так ли это на самом деле?

Если дело в эстетических чувствах, то, что может быть красивее человеческого тела? Прикрывание наготы – лишь попытка скрыть эту красоту, а не стремление прикрыть кусками ткани «срам человеческий». Хотя для некоторых этот тезис выглядит спорным только потому, что эталоном красоты для них является совсем другое.

Что касается морали, то разве не является аморальным поступком попытка обмануть, ввести в заблуждение другого человека по вопросу относительно своего возраста, здоровья и физических недостатков? Пусть и невольная попытка …

Остается самая прозаическая причина – чтобы не замерзнуть. Так ли уж всё просто? Обсудим это. Например, является ли верным выражение «шуба греет»? Почему? Почему шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная?

На улице достаточно прохладно и поэтому одеться необходимо соответственно погоде, если конечно перед вами лично не стоит цель закаливания организма или воспитания воли. Что выгоднее – одеть одну толстую или две тонких рубашки? Какую обувь выбрать – тесную или просторную?

На Урале погода неустойчива и через пару дней может наступить жара. Почему в жаркую погоду люди предпочитают легкие, светлые ткани? Хотя по вечерам бывает прохладно. Какую рубашку, темную или светлую, нужно надевать днем, чтобы меньше нагреваться, и ночью, чтобы меньше остывать?

Но вот парадокс. Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки – папахи и ватные халаты? При каких температурах окружающей среды ношение такой одежды наиболее целесообразно?

Выбор той или иной одежды зависит не только от погодных или климатических условий, но и от вида той деятельности, которой занимается человек. Какой должна быть одежда для занятия спортом? Почему? Почему спортивная майка делается чаще всего из трикотажа? Почему спортсменов закончивших свое выступление на свежем воздухе накрывают одеялом?

Если вы собрались ранней осенью по грибы, то какую одежду необходимо одеть в этом случае? Почему в сапогах и прорезиненной одежде жара переносится труднее?

Одежда спасает нас от переохлаждения и от перегрева, защищает от ударов и острых предметов. Но неудачно выбранная одежда доставляет массу неприятных ощущений и неудобств. Правильно одеться – создать условия для хорошего настроения, несмотря на сильный мороз или ужасную жару. Помните об этом всегда.

 

Ответ на задание Алехина Семёна

(ученик МОУ «СОШ №30» г. Березники)

Одежда служит главным образом для защиты от неблагоприятных условий климата и погоды — слишком низкой или чересчур высокой температуры, непосредственных солнечных лучей, дождя, ветра. Отчасти человек одевается и из чувства стыдливости или из желания украшаться, но этими естественными стремлениями определяется, главным образом, лишь форма и покрой одежды. Выбор же материалов, которыми мы пользуемся для постройки ее зависит от того как то или другое вещество действительно отвечает задачам одежды, как средства защиты. Прежде всего, мы требуем от одежды, чтобы она нам помогала согласовать производство тепла в нашем организме, а равно и отдачу его окружающей среде, с внешней температурой. До известной степени это согласование происходит и помимо нашей воли, при помощи того удивительного по своей целесообразности механизма, который, заведуя химической и физической регуляцией нашей тепловой экономии, автоматически увеличивает или уменьшает теплопроизводство и теплоотдачу. Но оно не в состоянии защитить нас, в надлежащей мере, и на продолжительное время, против крайностей внешней температуры, и не может избавить нас от тех неприятных субъективных ощущений, которые вызываются действием на обнаженное тело холодного воздуха или палящих лучей солнца. Эти неприятные субъективные ощущения издавна побуждали человека искать таких средств защиты, которые значительно облегчали бы задачу химической и физической регуляции нашей тепловой экономии, т. е. избавили бы нас от излишней траты на пищу и обеспечили бы нам такое состояние кожи, такую температуру ее, такую степень наполнения ее кровью, при которых мы чувствуем себя хорошо и которые вообще необходимы для сохранения нормальных и весьма сложных функций этого органа.

Является ли верным выражение «шуба греет»? Почему? Почему шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная?

На самом-то деле не шуба греет человека, а наоборот, человек – шубу. Шуба не греет, она сохраняет тепло. Да разве может быть иначе? Ведь шуба – не печка. В мехе между волосками содержится воздух. Чем больше находится воздуха, тем меньше становится теплопроводность этой ткани, воздух имеет маленькую теплопроводность. Весьма плохим проводником тепла является мех различных животных, т.к. зимой в костюме этих животных между крупными волосами и перьями содержится огромное количество чрезвычайно мелких и тонких волосков ("пух"), покрывающих всю поверхность кожи мелкопористой, объемистой, но в, то, же время весьма легкой оболочкой, отличающейся малой теплопроводностью и представляющей хорошую защиту против внешнего холода. Такое же значение имеют для человека ткани из тонкой мягкой шерсти, пуха или мех. Вместо того чтобы греть своим теплом воздух в комнате или на улице, мы греем шубу, которая сохраняет наше тепло около нас. Шуба тоже, конечно, отдает тепло наружу, но гораздо медленнее, чем наше тело.

Что выгоднее – одеть одну толстую или две тонких рубашки? Какую обувь выбрать – тесную или просторную?

Две рубашки теплее. Дело не столько в самих рубашках, сколько в воздухе, который находится между рубашками. Воздух плохо пропускает тепло, у него низкая теплопроводность. Чем больше воздуха между рубашками, тем толще воздушное платье, защищающее наше тело от холода.

Две рубашки – это два воздушных платья, а одна, хоть и толстая,– это только одно воздушное платье.

Зимой ноги сильнее мерзнут в тесной обуви, чем в просторной. В просторной обуви воздушная прослойка между ногой и обувью благодаря плохой теплопроводности воздуха будет лучше удерживать тепло, исходящее от ноги.

Почему в жаркую погоду люди предпочитают легкие, светлые ткани?

Высокая температура и влажность воздуха усиливают потливость - так организм реагирует на жаркую летнюю погоду. Поэтому необходимо выбирать легкую одежду из ткани, отводящей влагу от тела и способствующей ее быстрому испарению. Летом размер и вес одежды приобретают особое значение. Лучше всего для лета подойдет легкая одежда свободного кроя. Темные цвета поглощают тепло; светлые тона отталкивают его, оттого в светлой одежде прохладнее

Какую рубашку, темную или светлую, нужно надевать днем, чтобы меньше нагреваться, и ночью, чтобы меньше остывать?

Днем нужно надевать светлую одежду, чтобы меньше нагреваться, т. к. она меньше поглощает тепла, отражая его, чем черная одежда. Но она также и меньше излучает, поэтому ночью чтобы меньше остывать нужно надевать также светлую рубашку.

Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки – папахи и ватные халаты? При каких температурах окружающей среды ношение такой одежды наиболее целесообразно?

Во время сильной жары в странах Средней Азии люди носят шапки-папахи и ватные халаты. Благодаря плохой теплопроводности этих материалов они защищают людей от перегрева (при этом температура окружающего воздуха должна быть выше температуры тела человека, тогда этот способ действует).

Какой должна быть одежда для занятия спортом? Почему? Почему спортивная майка делается чаще всего из трикотажа? Почему спортсменов закончивших свое выступление на свежем воздухе накрывают одеялом?

Одежда не должна затруднять теплоотдачу с поверхности тела, а должна допускать ее свободно постольку, поскольку это необходимо для благополучия самого организма. Кроме того, она не должна препятствовать воздухообмену на поверхности тела, а должна лишь умерять движение воздуха в такой мере, чтобы оно не вызывало неприятных субъективных ощущений. Одежда должна отлично впитывать влагу с поверхности тела и выводить ее на внешнюю поверхность, что позволяет ощущать сухость независимо от интенсивности тренировки.

Благодаря своей структуре трикотаж хорошо растягивается, поэтому трикотажная майка плотно облегает тело человека. А так как во время физкультурных упражнений усиливается теплообмен и спортсмен подвергается действию резких колебаний температуры, то трикотаж, будучи гигроскопичным, впитывает пот и как бы регулирует испарение, не допуская переохлаждения и перегрева тела.

Вспотевший спортсмен теряет много тепла на испарение, и это может привести к простудным заболеваниям

Если вы собрались ранней осенью по грибы, то какую одежду необходимо одеть в этом случае? Почему в сапогах и прорезиненной одежде жара переносится труднее?

Одежда должна быть удобной, свободной, не стесняющей движений человека, прочной, способной защитить от дождя, ветра, сырости и насекомых. Она может быть изготовлена из различных натуральных тканей или из появившейся сравнительно недавно, но успевшей зарекомендовать себя «дышащей» синтетики, изготовленной с применением мембранных технологий, за счет чего ткань пропускает пар, но препятствует проникновению воды.

Обязательно иметь дождевик. Он бывает из полиэтиленовой пленки или другого непромокаемого материала. Куртку, по возможности, стоит подобрать с отстегивающимся подкладом. Осенняя погода переменчива, солнце может быстро смениться непогодой и наоборот. Отстегивающаяся подкладка позволит избежать неприятностей из-за смены погоды. Прорезиненная одежда препятствует испарению с поверхности тела, вследствие этого организм перегревается и жара переносится значительно труднее.

 

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

 

Известно, что чем больше скорость движения молекул тела, тем выше его температура. Почему же не нагревается пулька, выстрелянная в тире из пневматического ружья, хотя все её молекулы движутся к мишени с большой скоростью?

 

Ответ на задание Кулагина Матвея

(ученик МОУ «СОШ №30» г. Березники)

 

Правильный ответ: Мы считаем, что из предложенных вариантов правильных ответов нет, так как скорость молекул не зависит от скорости пули. Температура пули зависит от скорости движения молекул внутри пули. Представим, что пуля это автобус, а люди это молекулы. Пусть все люди идут на свои места со скоростью 5 км в час, пусть это, например, соответствует температуре пули, когда автобус стоит. Если автобус поехал, то скорости людей остались прежними, значит, и температура пули осталась прежней, значит, без разницы двигается автобус или покоится, скорости людей относительно автобуса остаются одинаковыми. Тоже происходит с молекулами в пуле. Скорости молекул в покоящейся пули и двигающиеся пули, относительно пули одинаковые, как и скорости людей относительно двигающегося и покоящегося автобуса. Поэтому температура пули не меняется и равна температуре окружающей среды. Внутренняя энергия не изменится и останется тоже одинаковой.

 

1 вариант: Пуля не нагревается, потому что она обладает механической энергией, потенциальной, кинетической, внутренней энергией.

Ответ неверен, так изменение внутренней энергии любого тела может происходить за счет совершения над ним работы или за счет теплопередачи. Внутренняя энергия не зависит от величины механической энергии тела, например, при подъеме тела на некоторую высоту, то есть при увеличении потенциальной энергии тела внутренняя энергия его не меняется.

2 вариант: Пулька движется быстрее её молекул и поэтому начинает остывать.

Ответ неверен, так как внутренняя энергия тела не зависит от величины кинетической энергии этого же тела.

3 вариант: Я считаю, что пулька не нагревается, потому что нагревание зависит от массы тела. А масса тела у пульки очень маленькая.

Ответ неверен, так как, во-первых, количество теплоты, необходимое для нагревания тела на определенное количество градусов, прямо пропорционально массе этого тела (Q = cm(t₂ – t₁), а не обратно пропорционально, как утверждается. Во-вторых, ответ не по существу вопроса.

4 вариант: Пулька не нагревается, потому что, летя в воздухе, она отдает своё тепло воздуху и поэтому она охлаждается.

Ответ неверен, так как температура пули не изменяется, если над ней не совершается работа или не осуществляется теплопередача. Во-вторых, если мы все же будем учитывать величину работы совершаемой силой сопротивления воздуха над пулей, то она, наоборот, должна нагреваться, а не охлаждаться. Например, за счет совершения работы силой сопротивления воздуха над пулей, трассирующая пуля настолько нагревается, что вещество, которым она покрыта, начинает светиться.

5 вариант: Выстрелянная пуля не нагрелась, потому что пуля быстро двигалась с помощью сжавшейся пружины и вытолкнувшей её из винтовки. А вот если мишень прикреплена к стене, то пуля бы нагрелась. Ещё пуля вылетела «не по своей воле». Когда мы заряжаем ружьё, мы взводим пружину.

Ответ неверен, и не по существу вопроса, так как, во-первых, пневматическое ружье стреляет за счет энергии сжатого воздуха, а не за счет энергии пружины. Во-вторых, ни одно тело не может разогнать само себя, необходимо не скомпенсированное действие на него других тел.

6 вариант: Ни одно действие не передается мгновенно, поэтому она не успевает нагреться, но возможно, что пулька, которая летит сама, маленькая и при трении с воздухом не может нагреться, т. к. имеет обтекаемую форму.

Ответ не верен, так как, во-первых, нигде не утверждалось, что пулька находилась в полете бесконечно малый промежуток времени. Во-вторых, суть вопроса совсем в другом: зависит ли величина внутренней энергии от величины механической энергии пули, а не о способах изменения внутренней энергии пули.

7 вариант: Так как расстояние увеличивается между пулей и ружьем, значит, кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная увеличивается.

Ответ не верен, так как кинетическая энергия зависит от массы и скорости пули, а не от расстояния, на которое пуля удалилась от ружья. Потенциальная энергия силы тяжести зависит от высоты (расстояние по вертикали) тела над поверхностью земли, но не от расстояния которое пролетела пуля по горизонтали. Но, самое главное, внутренняя энергия тела не зависит от величины той или иной механической энергии.

8 вариант: Пулька, выстрелянная в тире из пневматического ружья, не нагревается из-за явления теплопередачи от пульки к стволу ружья, также пулька охлаждается воздухом, через который она проходит.