WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ НГУ НАУЧНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ШКОЛЬНИКОВ ДИСТАНЦИОННЫЙ КОНСУЛЬТАЦИОННЫЙ ПУНКТ Физика в вопросах и ответах Ученые новосибирского Академгородка отвечают на вопросы старшеклассников Под редакцией В.И.Шелеста Новосибирск 1999 2 Составители:

Е.М.Балдин, П.В.Воробьев, И.Ф.Гинзбург, И.П.Иванов, Н.А.Кириченко, М.Г.Степанов, В.С.Потеряев, И.Б.Хриплович, В.И.Шелест, Н.И.Яворский Под общей редакцией В.И.Шелеста Технический редактор: Л.Б.Куртова Рецензент: В.Г.Харитонов Книга содержит ответы на более чем 90 вопросов, наиболее часто задаваемых старшеклассниками средних школ. Вопросы поступали в «Дистанционный консультационный пункт» по электронной почте.

Предназначена для старшеклассников и преподавателей общеобразовательных школ, учащихся физико-математических школ, а также лиц, занимающихся самообразованием.

Бесплатно.

Электронный вариант книги подготовлен информационнобиблиографическим отделом Казанского информационно-диагностического центра.

3 Предисловие В процессе обучения у школьников, а также у их учителей, всегда возникают вопросы. Ответы на многие из них удается придумать или найти в литературе. Но иногда ответ на вопрос получить не удается. Вот тут-то и требуется консультация профессионала.

Хорошо, если нужный специалист рядом – нужно только договориться по телефону о встрече и задать вопрос. Вопрос можно задать по телефону и из другого города, но это дорого. Вопрос можно отослать письмом, правда, письма идут небыстро. С появлением Интернета и электронной почты можно оперативно и очень дешево связаться с любым нужным специалистом.

С сентября 1998 г. в Интернете открыт «Дистанционный консульта-ционный пункт», в котором консультации дают ученые – сотрудники научно-исследовательских институтов новосибирского Академгородка.

Основной задачей «Дистанционного консультационного пункта» является оказание бесплатной информационной поддержки:

• указание точных ссылок на книги и журналы, в которых находится ответ на заданный вопрос, • пересылка рекомендованной литературы (в электронном виде) в случае необходимости, • предоставление необходимых разъяснений и комментариев если при чтении рекомендованной литературы возникают трудности.

Сейчас работают два отделения «Дистанционного консультационного пункта» – по физике и по биологии, которые за полгода работы получили свыше 500 вопросов от старшеклассников и преподавателей средних школ, имеющих доступ к электронной почте.

Для этой публикации мы отобрали наиболее часто встречавшиеся вопросы по физике. Стиль и орфография вопросов сохранены в оригинальном виде. Авторы оригинального ответа указаны после ответа. Если ответ на вопрос дан по литературным источникам, фамилии составителей ответа не указаны. Если при составлении ответа использованы фрагменты из книг или статей, это указано в конце ответа.

Мы будем очень признательны за указания на ошибки и неточности в ответах.

Как воспользоваться услугами «Дистанционного консультационного пункта» Любой старшеклассник или преподаватель средней школы, интересующийся наукой, может послать нам свои вопросы:

• по физике по адресу phys@ssl.nsu.ru, • по биологии по адресу biol@ssl.nsu.ru.

Наши эксперты постараются ответить на любые вопросы, кроме вопросов:

• по "альтернативной" науке - для тех, кого интересуют "альтернативные" идеи, не принимаемые широкой научной общественностью, существует много специальных newsgroups, • объявленных в заочных конкурсах, олимпиадах и т.п., до истечения срока отправления решений.

Смело пишите нам, но помните, что, возможно, Вам еще предстоит затратить усилия для того, чтобы разобраться в полученных ответах и убедиться в их правоте. Уважайте факты! Мнения могут отличаться, но факты - нет. Поэтому, если Вам кажется, что ответ экспертов неверен и можно дать другой ответ - еще раз взвесьте доводы экспертов.

Старайтесь также не посылать задачи и вопросы, полученные от своих преподавателей, в надежде на то, что кто-то сделает за Вас домашнюю работу. Сделайте свою собственную домашнюю работу сами - это будет очень полезно. С другой стороны, мы готовы ответить на любые вопросы, которые возникли у Вас при выполнении домашней работы.

Если ответ нашего эксперта на Ваш вопрос почему-либо не удовлетворит Вас - напишите нам об этом. В переписке, общаясь с учеными, Вы сможете лучше понять стиль и методы рассуждения профессионалов и приблизиться к научной истине.

Вопросы и ответы ВОПРОС №1: Есть утверждение: «Субъективная характеристика звука громкость соответствует объективной характеристике звука интенсивности». Я думаю, что это утверждение не верно, так как субъективная громкость зависит так же от частоты. Но мой преподаватель считает, что она верна. Кто из нас прав ОТВЕТ: В «Физической энциклопедии» т.1 (Москва, «Советская энциклопедия, 1988) на стр. 539 – 540 написано: «Громкость звука зависит главным образом от интенсивности звука, но также и от распределения энергии по шкале частот… В определенных пределах при одинаковой частоте и интенсивности двух звуков более короткий кажется менее громким…» Там же приведены кривые равной громкости в зависимости от частоты, используемые при работе шумомеров.

В этом вопросе тесно перепутаны физика и физиология. В физике все аккуратно: звуковое давление, интенсивность звука и т.д. Все меряется. В физиологии возникают субъективные ощущения.

Очень подробно про это написано в «Справочнике по акустике» (Иофе, Корольков, Сапожков, Москва, Связь, 1979). Например, на стр.31: «Условились за уровень громкости любого звука (или шума) принимать уровень в децибеллах равногромкого с ним чистого тона 1000 Гц.» При этом громкость неточно характеризует субъективное ощущение, т.к. есть масса особенностей восприятия составных звуков, шумов, импульсных звуков и т.д. и т.п.

Приведем несколько примеров, взятых из этих книг:

• При плавном увеличении интенсивности звука слуховое ощущение нарастает скачками по мере увеличения числа возбужденных нервных окончаний.

• В условиях тишины слышно тиканье часов, а в условиях шума можно не услышать даже громкий разговор.

• При прослушивании сложного звука его громкость меньше суммы громкостей всех составляющих (это при не очень широком спектре звука).

• При прослушивании импульсного звука его громкость определяется произведением интенсивности импульса на его длительность (это до 100 Гц).

• В громкой передаче даже после отфильтровывания всех частотных составляющих ниже 1000 Гц человек воспринимает («слышит») низкочастотные составляющие с достаточно высоким уровнем ощущения.

Тем не менее, понятие громкости часто оказывается удобным.

ВОПРОС №2: У меня вопрос относительно того, почему гудят высоковольтные провода. Чего только не читал: у Асламазова, что это связано с ветром, у Тарасова, что с коронными разрядами, так же о взаимодействии с магнитным полем Земли. В чем же причина ОТВЕТ: Смотря о звуке какой частоты идет речь. Если есть ветер, то f = kv/d, где f - частота звука, v - скорость ветра, d - диаметр провода, k - коэффициент, определяемый экспериментально. Это закон Струхала, k около 0,2 (Л.Г.Лойцянский, «Механика жидкости и газа», 1987).

Коронный разряд есть почти всегда. Он горит вокруг острых частей тел (например, огни «святого Эльма»): вблизи поверхности провода достигается пробойная напряженность электрического поля (пробой происходит в воздухе). Из-за коронного разряда на обычных высоковольтных проводах частота звука 100 Гц, хотя может быть и высокочастотная составляющая от 10000 Гц до радиочастот (Ю.П.Райзер, «Физика газового разряда», 1987). Магнитное поле Земли тут ни при чем: по проводам течет переменный ток, который взаимодействует с магнитным полем Земли, но эффект очень мал, т.к. магнитная индукция Земли меньше 0,0001 Тл.

ВОПРОС №3: Решал я задачки по физике, а в вопросе такие данные - 1mA достаточно для человека, чтобы почувствовать ток, 5 mA - будет больно, выше 15 mA - человек теряет контроль над мышцами, 70 mA … С сухой кожей сопротивление тела от одной руки до другой равно 1105 Ом, с мокрой - 5103 Ом. Правильны ли эти числа Если нет, то интересно бы узнать правильные.

ОТВЕТ: В монографии В.Е.Манойлова «Основы электробезопасности» (Энергоатомиздат, 1991) приводятся следующие значения электрического сопротивления тела человека от ладони к ладони (площадь поверхности контакта около 10 см2):

При напряжении сети до 65 В 4400 Ом При напряжении сети до 220 В1600 Ом При напряжении сети свыше 220 В 1200 Ом Международная электротехническая комиссия (МЭК) рекомендует следующие значения сопротивлений (рука – ноги) при частоте Гц:

U В 25 50 250 >R Ом 2500 2000 1000 Согласно учебнику «Основы техники безопасности в электроустановках» П.А.Долина (Энергоатомиздат, 1984) увлажнение сухих рук сильно подсоленной водой снижает сопротивление тела на 30 – 50 %. Там же приводятся следующие данные о действии тока на человека:

переменный ток постоянной 50 Гц ток Порог чувствительности 1,1 мА 6 мА Неотпускающий ток (возникают непреодолимые 15 мА 50 - 80 мА судорожные сокращения мышщ) Фибриляционный ток (может вызвать остановку сердца) 50 мА - 5 А 300 мА - 5 А ВОПРОС №4: Я слышал про ионные двигатели. Используются ли они на ракетах ОТВЕТ: В энциклопедии "Космонавтика" (Москва, 1985) написано, что летные испытания ионных ракетных двигателей проводились в СССР по программе Янтарь в 1966-70 гг, в США по программе СЕРТ в 1964 и 1970 гг, по программе Снапшот - в 1965 г.

На стендах испытаны двигатели с мощностью 50 Вт, тягой 4,45 мН, удельным импульсом тяги 12,2 км/с, кпд 50%.

В книге "Космические двигатели: состояние и перспективы" (Мир, 1988) на стр. 185 указано, что вследствие принципиальных ограничений по плотности ионного тока максимальная тяга одного модуля ионного двигателя сравнительно невелика (от 5 мН до 1 Н).

ВОПРОС №5: Что такое теорема вириала ОТВЕТ: Теоремой вириала называется соотношение, связывающее среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами.

Для классической системы материальных точек теорема вириала доказана в 1870 г. Клаузиусом. Если K - средняя кинетическая энергия системы частиц, U - средняя потенциальная энергия системы частиц, то теорема вириала выглядит как:

K = U - для гармонических колебаний, K = -U/2 - для гравитационного или электростатического взаимодействия.

Теорема вириала записывается как для квантово-механических систем, так и в статистической механике.

Источник: "Физическая энциклопедия", 1 том (М., 1988.).

Доказательство теоремы дано, например, в 1-ом томе "Общего курса физики" Д.В.Сивухина (М., Наука, 1989), стр.152.

ВОПРОС №6: Иногда на небе видно два солнца. Я не знаю, какова закономерность этого явления. Считаю, что это оптический обман. Если – да, то в чем он заключается ОТВЕТ: Эффект двойного Солнца описан в книге М.Миннарта «Свет и цвет в природе», (Москва, 1958), стр. 255, 257. По мнению Миннарта это явление, по-видимому, вызывается местными изменениями яркости светового столба из-за неравномерности распределения облаков. Световой столб возникает обычно при восходе или заходе Солнца, если на луче зрения находится облако ледяных пластинок, которые очень медленно падают, сохраняя свою плоскость параллельной поверхности земли.

ВОПРОС №7: Почему создается эффект обратного вращения колеса при быстром движении (например, кареты) ОТВЕТ: Если речь идет о карете, которую Вы наблюдаете на телеэкране или в кино, то обратное вращение колес возникает, если за время между кадрами колесо повернулось на угол, который, например, меньше чем половина угла между спицами.

Источник: П.В.Маковецкий «Смотри в корень», Наука, 1976, стр.182.

ВОПРОС №8: В Библии было написано о Всемирном потопе. Учительница физики вычитывала, что таких потопов было около пяти, из-за смещения оси Земли. Так ли это ОТВЕТ: Согласно теории М.Миланковича наступление ледниковых периодов можно объяснить совместным учетом изменения эксцентриситета орбиты Земли вокруг Солнца и прецессией оси вращения Земли. При уменьшении оледенения (таянии ледников) уровень океана повышается на 85 - 120 м, что могло быть интерпретировано как «Всемирный потоп». Только за последний миллион лет таких потопов было более 10.

Источники:

А.В.Бялко «Наша планета – Земля», Библиотечка «Кванта» №29, 1989, стр.222, А.С.Монин «Популярная история Земли», Наука, 1980, гл.10.

ВОПРОС №9: Почему, когда ракета стартует, сгорает столько кислорода, сколько его вырабатывает за 20 лет большой лес ОТВЕТ: По имеющимся у нас данным:

• при старте ракеты расходуется от 100 до 1000 т жидкого кислорода (Энциклопедия «Космонавтика», М., 1985), • растения ежегодно производят 31011 т кислорода (А.И.Перельман «Геохимия», изд. «Высшая школа», 1989, стр. 245).

Если для оценки предположить, что растения равномерно распределены по поверхности Земли (около 108 км2), то получается, что квадратный километр леса производит в год более 1000 т кислорода, чего хватает на один старт ракеты.

Видимо, у Вас неточные данные.

Шелест В.И.

ВОПРОС №10: Почему вода в Австралии стекает в водопровод по часовой стрелке, а в России - против часовой ОТВЕТ: Подробный рассказ об этой задаче Вы можете прочитать в книге Я.Б.Перельмана «Знаете ли Вы физику» (Библиотечка «Кванта» выпуск 82, Наука, 1992 г., стр. 91-94). Коротко можно ответить так: предсказать направление вращения заранее невозможно.

Направление вращения вихря при стоке жидкости зависит от многих обстоятельств: формой дна резервуара, неровностями и т.д. Вихри, которые могли бы быть обусловлены вращением Земли (действием так называемой силы Кориолиса) должны иметь гораздо больший диаметр, чем маленькие водовороты в ванне.

Яворский Н.И.

ВОПРОС №11: Как Авогадро открыл число 61023 ОТВЕТ: В 1814 г. Авогадро сделал утверждение: равные объемы газообразных веществ при одинаковых давлении и температуре содержат одно и то же число молекул.

• В 1865 г. Лошмидт рассчитал число молекул, содержащихся при н.у. в 1 см3, – около 1021.

• В начале 20 века, объясняя голубой цвет неба, Бриллюэн получил количество молекул в моле равным 61023.

• В 1901 г. Планк, объясняя излучение черного тела, получил NA = 6,161023.

• В 1908 г. Резерфорд и Гейгер, опираясь на число Фарадея, получили NA = 6,21023.

• В 1908 г. Перрен, объясняя броуновское движение, получил NA = 6,851023.

• Самый точный метод на сегодня – дифракция рентгеновских лучей – дает NA = 6,02213671023.

Источник: М.Льоцци «История физики», М., «Мир», 1970, стр. 343-351.

ВОПРОС №12: Сколько звезд на небе ОТВЕТ: Точного числа, естественно, никто не знает. В каталоги внесены миллионы звезд. Невооруженным глазом в безлунную ясную ночь в северном полушарии видны над горизонтом около 3000 звезд.

Источники:

С Данлоп «Азбука звездного неба», М., «Мир», 1990, Г.Рей «Звезды», М., «Мир», 1969.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.