Качественные задачи по физике в средней школе и не только…

Что произойдет с уровнем воды в закрытом шлюзе, если в нем затонет баржа, груженная мрамором?

98. Взвешивание без весов

Собака Нуллибера питается готовым сухим собачьим кормом. Обычного корма в продаже не оказалось, и Нуллибер купил пакет другого. Но вот беда – этот корм отличается от прежнего дневной нормой: собаке нужно давать 140 граммов нового корма в день. До лаборатории далеко, а из измерительных приборов у Нуллибера дома обнаружилась только мензурка. Как с помощью мензурки и обычных кухонных предметов (среди которых нет весов) отмерить 140 граммов собачьего корма?

99. Коварный клад

Ныряя во время отпуска с аквалангом, Нуллибер обнаружил в затопленном корабле золотые монеты. Здесь же нашлись и старые рычажные весы с набором гирь из нержавеющей стали, так что Нуллибер смог прямо на месте, под водой, взвесить найденный клад. Вернувшись на сушу, он похвастался Винкелю, что нашел целых 5 килограммов золота. Узнав подробности, Винкель предложил взвесить клад на весах в лаборатории. Что получилось при повторном взвешивании?

100. Перехитрить Архимеда

Рычажные весы измеряют массу груза не вполне точно, поскольку и на груз, и на гири действует архимедова сила. Если нам нужны точные измерения, из какого материала следует изготовить гири, чтобы архимедовой силой можно было спокойно пренебречь?

101. Шаткое равновесие

К рычагу-коромыслу подвешены две гири таким образом, что рычаг находится в равновесии (рис. 13).

Рис. 13

Нарушится ли равновесие, если гири (но не рычаг) полностью погрузить в одинаковую жидкость? (Считайте, что нити, с помощью которых подвешены гири, невесомы, сам рычаг сбалансирован и трения в точке опоры нет.)

102. Сюрпризы выталкивающей силы – 2

В воду, где плавает брусок из лиственницы, аккуратно долили бензин так, что он полностью покрыл брусок. Изменится ли глубина погружения бруска в воду? Если изменится, то как?

103. Упрямый брусок

Винкель опустил деревянный брусок в сосуд с водой и заметил, что брусок выступает над поверхностью воды на одну четверть своей толщины. Он отнес свою экспериментальную установку в небоскреб, где установлены скоростные лифты, чтобы изучить, как будет меняться глубина погружения бруска, когда сосуд с водой движется с ускорением вверх или вниз. Какие результаты получит Винкель? С каким ускорением должен двигаться лифт, чтобы брусок опустился на дно сосуда?

104. Сюрприз Архимеда

Внутри цистерны подвесили к «потолку» металлический шарик на прочной нитке. Когда цистерна движется с ускорением, нитка отклоняется на определенный угол. Как изменился бы этот угол, если бы цистерна была не пустая, а заполненная водой (при том же самом ускорении)?

105. Своевольный воздушный шарик

Как будут вести себя чемодан на полу, мячик на столе и воздушный шарик, наполненный гелием, в купе ускоряющегося железнодорожного вагона?

14. Смачивание и капилляры

106. Секреты барной ложки

Чтобы приготовить слоистый коктейль, бармен использует специальную барную ложку – ложку с длинным черенком и витой ручкой. Для чего это делается и на каких физических явлениях основан этот прием?

107. Тряпка тряпке рознь

Винкелю нужно срочно вытереть с лабораторного стола пролившуюся воду. Под рукой у него есть его собственная старая хлопчатобумажная футболка и поношенная синтетическая блузка жены. Какую из двух тряпок лучше выбрать?

108. Песок, глина и вода

После сильных дождей участки песчаной почвы высыхают одними из первых, а глинистая почва долго остается влажной. Почему?

109. Фундаментальные тайны

Часто можно увидеть, что на бетонный или кирпичный фундамент невысоких строений, прежде чем возводить стены, укладывают рубероид – картон, пропитанный и покрытый битумом. Зачем?

V. Импульс, работа, энергия, мощность

15. Импульс. Закон сохранения импульса

110. Топорная работа

Если при первом ударе топор застрял в чурбаке, дальше есть два основных пути довести дело до конца (рис. 14): «прямой» (поднять топор вместе с чурбаком и еще раз ударить по колоде) и «обратный» (поднять топор вместе с чурбаком, перевернуть и ударить по колоде обухом топора).

Рис. 14

Когда имеет смысл пользоваться вторым вариантом?

111. Молотком по ладони

Кирпич, лежащий на ладони, можно ударом молотка раздробить на части – и при этом ладонь почувствует лишь сильный толчок. Такой же удар молотком по раскрытой ладони будет весьма болезненным. В чем причина этой разницы?

112. Спасти Нуллибера!

Во время орбитального полета Нуллибер вышел в открытый космос, чтобы зафиксировать солнечную батарею, и забыл прикрепить страховочный фал. Он отвлекся от работы, чтобы полюбоваться видом земного шара, а спустя минуту обнаружил, что дрейфует с гаечным ключом в руке в 3 метрах от катера. Как ему спастись? (Реактивного ранца в скафандре нет.)

113. Велосипедист-трудяга

Совершает ли велосипедист механическую работу, когда равномерно едет по ровному горизонтальному шоссе? Когда разгоняется? Когда катится с горы?

16. Работа. Закон сохранения энергии

114. Выбираем удобный блок

С помощью какого из вращающихся блоков эффективнее поднимать груз – с помощью маленького или большого (рис. 15)?

Рис. 15

115. Автомобиль на катке

На автомобилях с механической коробкой переключения передач опытные водители советуют на льду трогаться со второй передачи. Почему?

116. Асы бездорожья

Короткий участок бездорожья проще проехать, предварительно разогнавшись и «подгазовывая» в процессе. Длинный – стараясь держать скорость ровной и работая акселератором (педалью газа) очень осторожно. Почему?

117. Долгий полет

Один теннисный мяч сбросили без начальной скорости с высоты 10 км, а другой такой же – с высоты 15 км. Какой из них будет обладать большей кинетической энергией у самой земной поверхности?

118. Три поросенка катаются с горки

Ниф-Ниф, Нуф-Нуф и Наф-Наф участвуют в соревнованиях по катанию с ледяной горки на санках. Правила соревнований оговаривают высоту горки и расстояние между стартом и финишем по прямой, но никак не ограничивают форму склона. Побеждает тот, кто быстрее всех доберется от старта к финишу.

Поросята изготовили себе горки, показанные на рис. 16.

Рис. 16

Кто из них победит в соревнованиях? А чьи санки пересекут финиш с самой большой скоростью?

119. Туда и обратно

Гэндальф запускает Бильбо Бэггинса в тележке с одной и той же скоростью по волнообразной трассе, составленной из одинаковых частей, сначала из точки A, а потом из точки Z (рис. 17). Какой путь Бильбо проедет быстрее: из A в Z или из Z в A? (Считайте, что трение Гэндальф полностью устранил одним из своих волшебных трюков.)

Рис. 17

120. Когда круто – это не круто

Почему чем круче подъем, тем сложнее автомобилю на него въезжать?

121. Квадратные колеса

Почему колеса делают круглыми, а не квадратными?

122. Чем чреваты перегибы

Если кусок металлической проволоки несколько раз быстро перегнуть туда-сюда, место перегиба нагреется. Чем это объясняется? Какая проволока при одинаковой толщине будет нагреваться в этом процессе сильнее: алюминиевая или железная?

123. Предки-пиротехники

В книгах, рассказывающих о жизни первобытных людей, часто можно встретить утверждение, что древний человек умел добывать огонь трением. Действительно ли можно развести огонь, потерев две деревяшки друг о друга?

124. Плата за воздух

Водители хорошо знают, что езда на приспущенных колесах увеличивает расход топлива. Почему так происходит?

VI. Тепловые явления

17. Теплопроводность, конвекция, излучение

125. Холодное или теплое?

Если зимой на детской площадке вы измерите термометром температуру металлических и деревянных частей, термометр покажет одно и то же значение. Однако на ощупь металл холоднее дерева. Почему?

126. Кому в одеяле тепло

Винкель собирается приготовить вкусный мясной ужин, но мясо только что достали из морозильного шкафа, и Винкель волнуется, что оно не успеет вовремя оттаять. Нуллибер предложил завернуть мясо в одеяло, чтобы ускорить процесс. Хорошая ли это идея?

127. Берегите язык!

В раннем детстве вас наверняка предостерегали от попыток лизнуть на морозе металл качелей. Почему это не стоит делать?

128. Чем перемешивать угли?

Железная кочерга и ветка дерева одним концом лежат в костре. Почему ветку дерева можно достать из костра, взяв рукой за второй конец, а для того, чтобы достать кочергу, ладонь нужно защитить (например, рукавицей или тряпкой)?

129. Обжигающий чай

Почему пить горячий чай в походе удобнее из пластиковой кружки, а не из металлической?

130. Кондиционер в кондиции

Почему внутренний блок кондиционера размещают ближе к потолку?

131. Парниковый эффект

Почему в парнике тепло, хотя обогревателей в нем нет?

18. Теплоемкость