Григорий Остер
Физика. Ненаглядное пособие
Предисловие
Перед нами задачник по физике. Он предназначен для тех, кто изучает физику на школьном уровне и пока боится заходить в нее черезчур глубока, а то еще нахлебаешься разных знаний и — привет! Утонешь вместе со всем своим умственным багажом. Конечно, некоторые передовые ученые начнут ругаться, когда найдут в нашем задачнике довольно грубые допущения и не совсем корректные высказывания. Но они — ученые, пусть сначала между собой помирятся. А то с точки зрения Альберта Эйнштейна не всегда прав Исаак Ньютон, а по мнению ученого с мировым именем Иннокентия и Альберт, и Исаак — оба слишком поверхностны. Мелко плавают. Вот он, Иннокентий, плавает ужасно глубоко. То и дело доныривает до самого дна бездны знаний. Мы с вами в эти пучины и омуты не полезем. Зайдем в физику только по коленки и немножко поплещемся. Только чур не брызгаться. И давайте договоримся, прежде чем смотреть ответ на задачу, попробуйте решить ее сами. Ну хоть сделайте вид, что решаете. Крепко держась за голову и наморщив лоб, секунд тридцать громко кряхтите. А потом уже смотрите ответ.
Взаимодействие тел
№ 49
Почему в полной темноте, встав с кровати и отправившись в путь босиком, нельзя быть абсолютно уверенным, движешься ли ты в направлении туалета или идешь прямо в шкаф?
Ответ. Потому что правильное направление вашего механического движения в туалет можно определить, только замечая с течением времени постепенное изменение положения вашего тела относительно других тел, а в полной темноте не только другие тела, но и свое собственное не заметишь.
№ 50
Коля и Толя подрались на школьной лестнице, схватили друг друга за уши и дружно едут по ступенькам вниз, а навстречу им поднимается директор школы и гостеприимно ведет за собой комиссию из министерства образования. Укажите, относительно каких перечисленных тел находится в покое Коля и относительно каких перечисленных тел движется Толя. Предположите, что может случиться, если, проезжая по ступенькам мимо директора, Коля и Толя за него схватятся?
Ответ. Коля находится в покое относительно Толи и его ушей. Толя, издавая дикие крики, движется относительно директора школы, комиссии и ступенек лестницы. Если, проезжая мимо директора, Коля и Толя схватятся за него, то директор тоже начнет находиться в покое относительно толиных и колиных ушей.
№ 51
По каким признакам охотник, страдающий насморком, может самостоятельно, без собаки, определить траекторию движения зайца в зимнем лесу?
Ответ. По следам. Перемещаясь от одного куста к другому, заяц по всей линии своего движения оставляет на снегу следы, потому что у него короткий хвост.
№ 52
В течение некоторого промежутка времени охотник удирал от медведя, и все это время душа его находилась в пятках. Первые два часа охотник мчался на север и пробежал 19 км. Весь следующий час охотник несся на восток и преодолел 9 км. Затем охотник за 20 минут, двигаясь по прямой, приблизился к южному полюсу на 5 км и еще 40 минут шпарил на запад, отмахав 7 км. Начерти на школьном дворе траекторию пути охотника в масштабе 1 км: 1 м. Вычисли путь, пройденный телом охотника за тот жуткий промежуток времени, в течение которого его душа скрывалась в пятках.
Ответ. Если после четырехчасовой гонки душа охотника выглянет из пяток и убедится, что медведь от нее отстал, то путь, пройденный телом охотника за жуткий промежуток времени, будет равен сорока километрам.
№ 53
Добираясь от пункта А до пункта Б, расстояние между которыми 4000 метров, печальный дядя Боря имел ряд приключений. Первые десять минут дядя Боря шел не спеша и только изредка вздрагивал, предчувствуя беду. Следующие четыре минуты дядя Боря мчался изо всех сил, спасаясь от дворняги Моськи и ее верных подруг Жучки, Шавки и Клюквы. После того, как подруги, мечтавшие поближе познакомиться с дядибориными брюками, наконец отстали, двдя Боря еще 16 минут бежал трусцой, постепенно снижая скорость. Затем он 18 минут тихонько полз в густой траве мимо мирно пасущегося быка Еремы. И еще 3 минуты очень быстро от вышеназванного быка убегал. Последние 9 минут Дядя Боря на всякий случай преодолел на четвереньках. Вычисли среднюю скорость печального дядя Бори, прибывшего в пункт Б в невменяемом состоянии.
Ответ. Несмотря на то, что дядя Боря двигался очень неравномерно, его средняя скорость всего 4 км/ч. Обычная скорость пешехода. А сколько было приключений!
№ 54
Двигаясь равномерно и нигде не задерживаясь, мелкий отличник Олег добрался из дома до школы за 7 минут. Его соседка крупная троечница Оля тоже двигалась равномерно, тоже не задерживалась, и добралась до школы за 57 минут. Чем отличается стремительный и целеустремленный бег в школу отличника Олега Хлопотунчикова от тихой и печальной поступи троечницы Оли Ромашкиной?
Ответ. Скоростью. С разной скоростью движутся по жизни эти двое.
№ 55
Печальный дядя Боря несет из магазина домой авоську с мелкими куриными яйцами. Через равные промежутки времени яйца из авоськи выпадают на землю и разбиваются. Можно ли сказать, что печальный дядя Боря движется равномерно, если коты, бегущие за дядей Борей, находят разбитые яйца на равных расстояниях одно от другого?
Ответ. Да, можно. Коты подтвердят, что печальный дядя Боря за равные промежутки времени проходит одинаковые пути.
№ 56
Что узнает полководец, если путь, пройденный им от солдата до маршала, разделит на время своей безупречной службы?
Ответ. Среднюю скорость своего повышения в звании. Всякий путь, деленный на время пути, указывает скорость, с которой упорно шли к цели.
№ 57
Длина пути от Сашиного дома до школы — 1500 м. Время, оставшееся до начала занятий, — 30 минут. С какой скоростью должен равномерно двигаться в школу Саша, чтобы наверняка не попасть на первый сорокапятиминутный урок — контрольную по алгебре?
Ответ. Сашина скорость ни в коем случае не должна превышать 20 метров в минуту. Иначе — двойка по алгебре обеспечена.
№ 58
Какую единицу скорости выберешь ты для измерения своей скорости, если тебе придется уносить ноги от трех разъяренных десятиклассников: см/ч, м/ч, м/с или км/с?
Ответ. В экстренных случаях лучше всего измерять свою скорость километрами в секунду, но, отбежав подальше и успокоившись, вспоминаешь, что числовое значение скорости зависит от выбранной единицы и 100 км/ч примерно то же самое, что 28 м/с. Не важно чем скорость измерять — главное: не попадаться.
№ 59
Физики переманили к себе опытную сотрудницу биологической лаборатории белую мышку Мушку и поручили своему лабораторному коту Ваське гоняться за ней в научных целях. За два часа безрезультатной беготни по лаборатории лаборант Васька проделал путь длиной в 40 км. Такое же расстояние преодолела за это время опытная сотрудница. Определи, какие результаты получили физики, вычислявшие средние скорости сотрудницы и лаборанта.
Ответ. Средняя скорость опытной сотрудницы белой мышки Мушки во время проведения научного опыта была 20 км/час. Средняя скорость лаборанта Васьки точно такая же. Физики сделали три научных вывода: во-первых, если сотрудник увеличит скорость — он догонит лаборантку; во-вторых, если лаборантка увеличит скорость — она убежит от сотрудника; в-третьих, если скорости сотрудника и лаборантки не изменятся, они будут бегать до тех пор, пока им выплачивают зарплату.
№ 60
Ученый с мировым именем Иннокентий сконструировал средство передвижения, которое, рванув с места и отмахав за минуту 121 километр, вдруг замирает, пыхтит, топчется на одном месте и только через два часа снова бросается в путь. За какое время ученый с мировым именем, катаясь на своем средстве, проедет 605 километров? Вычисли среднюю скорость средства во время этой прогулочки.
Ответ. Восемь часов и пять минут понадобятся ученому, чтобы, трясясь и подпрыгивая, на своем средстве преодолеть 605 километров пути. Среднюю скорость вычисляйте сами.
№ 61
Петя ехал к бабушке на электричке, и всю дорогу над ним издевались какие-то два неведомые ему явления. Одно при каждой остановке толкало Петю вперед, а другое, когда вагон трогался — дергало назад. Что это за хулиганские явления, и может ли транспортная милиция с ними справиться?
Ответ. Над Петей глумились инерция движения и инерция покоя. С этими двумя явлениями не то что милиция, с ними никакие сухопутно-воздушно-морские вооруженные до зубов силы не справятся.
№ 62
Три друга Антон, Костя и Лешенька знают, когда красавица Леночка выходит из школы и в каком направлении движется по прямой. Антон знает время, за которое красавица Леночка проходит некоторый путь. Костя знает величину этого некоторого пути в метрах, а Лешенька знает среднюю скорость, с которой Леночка обычно движется. Обязательно ли Антону, Косте и Лешеньке собираться втроем, чтобы не упустить красавицу Леночку в конце некоторого пути и напихать ей снега за шиворот?
Ответ. Вдвоем справятся. Направление известно. Зная время выхода и скорость, Антон с Лешенькой запросто вычислят, где конец пути, и в известное время туда прибегут. Костя с Лешенькой по скорости и пути узнают время, когда надо ловить Леночку. А Косте с Антоном и считать почти ничего не надо. Попалась, Леночка.
№ 63
Если схватить Петю и резко встряхнуть — из карманов у него вылетят гвозди, ножик, рогатка, камешки, пробки, кусочки свинца и 144 рубля мелочью. В чем причина такого удивительного явления природы?
Ответ. Инерция — вот причина, по которой гвозди и прочая ерунда вылетает из карманов трехнутого Пети.
№ 64
Что заметил передовой Галилей, когда от него сначала отстала инквизиция, а потом все остальные тела?
Ответ. Инквизиция, конечно, не тело, но передовой Галилей верно заметил, что если к нему никто не пристает, то он либо находится в покое, либо равномерно и прямолинейно движется сам не зная куда. По инерции.
№ 65
Почему мороженое, которое уронил Вовочка, катаясь на карусели, перестало весело кружиться вместе с лошадками и летит прямо в милиционера, присматривающего за порядком?
Ответ. Когда Вовочка отпустил недоеденное эскимо, на эскимо перестала действовать карусель, кружившая его вместе с Вовочкой. Однако, скорость свою эскимо, по законам инерции, сохранило. И помчалось прямолинейно и равномерно. Когда б ему ничто не мешало — вечно бы летело эскимо мимо звезд и туманностей. Но на пути мороженого встал милиционер.
№ 66
Однажды семикласник Вася, только что изучивший на уроке физики взаимодействие тел, был сбит с ног нечаянно выскочившим из школы третьекласником Димочкой. С какой целью Вася после этого случая гнался за Димочкой полтора часа?
Ответ. Чтобы привести в исполнение закон природы, по которому действие тела на другое тело не может быть односторонним. Всякое действие рождает противодействие.
№ 67
Прогуливаясь по берегу озера, Миша пригласил Лялю посидеть в лодке без весел. Вдруг Ляля передумала сидеть с Мишей в лодке и выпрыгнула на берег. Как сложилась дальнейшая Мишина жизнь?
Ответ. В результате взаимодействия тел Ляли и лодки Миша уплыл на середину озера. А что с ним было потом — физике неизвестно.
№ 68
Коля и Толя нашли сжатую пружину в пакетике, перевязанном веревочками, и стали эти веревочки развязывать. Тут-то пружина и распрямилась. В результате взаимодействия Толя с хорошей скоростью улетел в одну сторону, а Коля с вдвое большей в прямо противоположную. Укажите, как отличается Толина масса от Колиной?
Ответ. Поскольку пружина послала Толю хоть и с хорошей, но вдвое меньшей скоростью чем Колю, Толина масса в два раза больше Колиной, тоже хорошей.
№ 69
Лютый враг нежно прижался щекой к прикладу и нажал курок. Пуля массой 10 г выскочила из винтовки и понеслась искать невинную жертву со скоростью 800 м/с. А винтовка в результате отдачи со скоростью 2 м/с послала врага в нокаут. Вычисли массу, сбившую с ног врага.
Ответ. Врага нокаутировало его собственное оружие массой в 4 кг. Кто к нам с чем придет — от того и упадет.
№ 70
Молекула воды испарилась из кипящего чайника и, подлетая к потолку, лоб в лоб столкнулась с неизвестно как прокравшейся на кухню молекулой водорода. Кто быстрей отлетел?
Ответ. Та молекула, чья масса меньше. Молекула водорода. Нечего ей по кухням шастать.
№ 71
Как без всяких весов убедиться, что массы близнецовбратьев Мити и Вити одинаковы?
Ответ. Пусть братья с одинаковой скоростью помчатся по школьному коридору навстречу друг другу. Потом надо измерить веревочкой, на одинаковое ли расстояние отлетели братья от точки столкновения лбами. Если да, то то да. Если нет — значит одного из братьев в роддоме подменили.
№ 72
Хорошо упитанная крупная молекула полихлорвинила с большой скоростью выскочила на перекресток и наехала на зазевавшуюся посреди улицы хилую, несчастную маленькую молекулу хлора. Кто отлетел от перекрестка?
Ответ. Молекула хлора, обладающая меньшей массой. Куда смотрит молекулярное ГАИ?
№ 73
Однажды вечером единица измерения длины отправилась в путь, повстречала в сумерках единицу измерения массы, и, обознавшись, приняла ее за единицу измерения скорости. Кто обознался и кого этот обознавшийся не узнал?
Ответ. Метр не узнал килограмм. Давно не виделись.
№ 74
Когда туманным вечером Ляля, внезапно разлюбив Мишу, выпрыгнула на берег из лодки, в которой они последний раз поцеловались, ее масса была 96 кг. Во сколько раз скорость, приобретенная Лялей при прыжке, меньше начальной скорости с грустью поплывшего в туман Миши, если всем известно, что Мишина масса вместе с его байдаркой 48 кг.
Ответ. Если масса оставшихся наедине лодки и Миши вдвое меньше Лялиной, то скорость, приобретенная этой парочкой в миг разлуки с Лялей, в два раза больше начальной Лялиной скорости.
№ 75
Ученый с мировым именем Иннокентий открыл кастрюлю, обнаружил там 400 граммов гречневой каши, выразил массу обнаруженной каши в тоннах и быстро съел. Сколько тонн каши съел ученый с мировым именем?
Ответ. Переступая от нетерпения с ноги на ногу и скребя ложкой по стенкам кастрюли, ученый с мировым именем съел 0,0004 тонны холодной гречневой каши. Очень проголодался.
№ 76
На одной чаше весов сидит людоед, масса которого 280 кг, а на другой чаше, высоко над землей, стоят и плачут четыре УбЛюды массой по 40 кг каждая. Сколько еще точно таких же УбЛюд нужно добавить на вторую чашу весов, чтобы между чашами установилось равновесие? Что получится, если после того, как равновесие установится, людоед подарит каждой УбЛюде по ценному тяжелому подарку?
Ответ. Чтобы уравновеситьсвою массу в 280 кг, людоеду потребуется познакомиться еще с тремя УбЛюдами. Только не стоит им дарить ценные тяжелые подарки — чаша тут же опустится на землю и УбЛюды быстренько разбегутся по домам. Тут-то людоед и грохнется.
№ 77
Масса ископаемого диплодока Доки была 40 тонн, а масса нашего современника червячка Емели — 0,4 грамма. Вырази в граммах массу диплодока Доки и в тоннах массу червячка Емели.
Ответ. 40000000 грамм и 0,0000004 тонны. Как видите, и наши не лыком шиты. Нулей у нашего не меньше.
№ 78
Чем отличается масса трех кубометров дров от массы трех кубометров дыма?
Ответ. Хотя с виду этого не скажешь, масса дров гораздо больше. Это потому, что дым не такой плотный, каким кажется издалека.
№ 79
Печальный дядя Боря хотел сам сварить себе суп, и у него получилось полкастрюли зеленой гадости. Объем этой гадости, которую дядя Боря не отважился попробовать, 0,001 куб. м. Масса этого кубического дециметра гадости 1 кг 300 г. вычисли плотность дядибориной гадости.
Ответ. Плотность зеленой гадости, которую печальный дядя Боря так никогда и не смог оторвать от кастрюли, 1,3 г/куб. См.
№ 80
Бабушка недоглядела и, оставшись в своей колыбельке без присмотра, младенец Кузя слепил из оказавшегося под руками вещества несколько физических тел. Как вычислить плотность таинственного вещества?
Ответ. Надо сначала взвесить физические тела и определить их массу. Потом надо смять их вместе, слепить одно кубическое тело и измерить его объем. После этого нужно разделить массу на объем и вымыть руки.