Физика. Ненаглядное пособие

Взаимодействие тел

№ 81

На дне рождения химика физика угостили двумя котлетами. Одна котлета из баранины с чесночком, другая из пластилина с мелкими гайками. Чем с точки зрения физика отличаются эти две котлеты? В чем с точки зрения физики причина того, что эти котлеты имеют одинаковую форму и объем, но разные массы?

Ответ. Любой физик сразу отличает на вкус мясную котлету от пластилиновой. Тем более, что одна с чесночком, а другая с гайками. Если же рассуждать с точки зрения физики у веществ, из которых слеплены эти котлеты, разная средняя плотность, поэтому при одинаковых объемах массы разные.

№ 82

Ученый с мировым именем Иннокентий решил плотно пообедать и с аппетитом съел комплексный обед из трех блюд. Масса первого блюда — 550 граммов, объем — 0,0005 куб. м. Масса второго — 150 грамм, объем — 0,0002 куб. м. Масса компота — 1 кг 100 грамм, объем — 0,0011 куб. м. Как вычислить среднюю плотность плотного обеда, который ученый с мировым именем съел без хлеба?

Ответ. Взять точно такой же комплексный обед. Компот, суп и котлеты с гарниром свалить в одну посуду, хорошо перемешать и взвесить. Если повар человек честный, получится 1 кг 800 грамм. Теперь делите ваш килограмм с граммами на кубические метры. Считайте, не ленитесь!

№ 83

Масса пустой бутылки 450 г. Масса этой же бутылки, наполненной водой, 950 г. А масса бутылки, наполненной той горькой кислятиной, которую врачи прописали печальному дяде Боре пить три раза в день перед едой, 980 г. Зная плотность воды 1 г/куб. См, определи, не морщась, плотность этой целебной кислятины, которую с отвращением три раза в день хлещет дядя Боря.

Ответ. Плотность кислятины 1,06 г/куб. см. Дядя Боря хлещет ее с очень кислым выражением лица.

№ 84

В цирке клоун одной левой поднимает огромную гирю, на которой написано 500 кг. На самом деле масса гири в сто раз меньше. Объем этой гири 0,2 куб. м. Вычисли плотность цирковой гири.

Ответ. Интересующийся плотностью вещества хочет знать, какова масса одного кубического метра или кубического сантиметра этого вещества. Плотность гири 0,025 г/куб. см. Это плотность поролона. Сделай себе поролоновую гирю, покрась черной краской и каждое утро медленно выжимай раз по пять. Только не забывай кряхтеть. Мама будет потрясена.

№ 85

После того как трое мышей на дне рождения мышки Мушки угостились одним крупным куском хозяйственного мыла, их общая масса увеличилась на 540 г. Мыло до того, как мыши его съели, имело размеры 10 см, 12 см, 3 см. Определите плотность уже не существующего мыла.

Ответ. 1,5 г/куб. см — вот она плотность бывшего мыла.

№ 86

В те редкие дни, когда мама загоняет среднеупитанного и плотного Петю в наполненную до краев ванну, на пол выливается 30000 куб. См воды. Масса Пети 30 кг. Определите среднюю плотность Пети.

Ответ. 30000 куб. см — это и есть Петин объем. Теперь узнаем массу одного одного кубического сантиметра Пети. Для этого разделим массу всего Пети на количество поместившихся в его объеме кубических сантиметров. 30000 г: 30000 куб. см = 1 г/куб. см. Петина плотность близка к плотности воды. Трудно будет Пете утонуть в ванне.

№ 87

Вовочку вызвали к директору школы. Вовочка остановился перед дверью кабинета директора и твердо решил не входить никогда. Но тут на Вовочку налетел кто-то сзади и Вовочка, несмотря на свое твердое решение, не только вошел в кабинет, но и, пробежав по директорскому ковру, прыгнул директору на шею. Что, с точки зрения физики, побудило Вовочку на эти отважные действия?

Ответ.  В приведенном примере вовочкино тело пришло в движение и кинулось на шею директору под действием какого-то другого тела, наскочившего на Вовочку сзади. Причем, в отличие от директора, физику совсем не интересует, кто же это на Вовочку наскочил. С точки зрения физики тело приходит в движение, останавливается, меняет скорость или направление движения, когда на тело действует или к телу приложена сила. Вот и к Вовочке ее приложили. Да еще как!

№ 88

Одно физическое тело захотело поменять три своих старых варежки на что-нибудь хорошее и, прийдя в движение, явилось на толкучку. До самого вечера тело с варежками, под действием других толкавшихся на толкучке тел, то меняло направление своего движения, то останавливалось, то снова приходило в движение. Короче говоря, скорость движения тела весь день менялась, а поменять варежки так и не удалось. В чем причина изменения скорости движения тела с варежками?

Ответ. В напрасной надежде поменять варежки тело на толкучке взаимодействовало с другими телами и от этого все время меняло свою скорость. Не будем выяснять, кто и как толкал тело с варежками — скажем, что на него действовали разные силы. Сила — вот причина изменения скорости движения.

№ 89

Почему американцы, которые живут прямо под нами на другой стороне земли, не сыплются с планеты как горох? И почему не сыплемся мы, когда вращающаяся земля переворачивается?
Ответ. Потому что и мы, и американчы, и земля — все взаимно притягиваемся друг к другу. Это называется всемирным тяготением. Вот почему нас всех так и тянет в Америку.

№ 90

Масса листика, сорвавшегося с березы, — 0,1 г, а масса кота Яшки, размечтавшегося о птичках и сорвавшегося с той же самой березы, 10 кг. Во сколько раз сила тяжести, действующая на планирующий листик, меньше силы тяжести, действующей на планирующего кота?

Ответ.  В 10000 раз. Во столько же раз, во сколько масса листика меньше массы кота. Птички считают, что это справедливо.

№ 91

Третьеклассник Перов равномерно бежал мимо пятиклассника Букина со скоростью 5 км/ч. После того, как Букин приложил к Перову силу, третьеклассник, не прилагая к этому никаких дополнительных усилий, стал равномерно двигаться в том же направлении со скоростью 12 км/ч. К какому месту третьеклассника Перова приложил пятиклассник Букин свою силу? В каком направлении эта сила приложена?

Ответ. Раз скорость Перова возросла, а направление движения не изменилось, значит сила была приложена в направлении движения. Очевидно, где-то в районе спины. Возможно выше в области шеи. Или ниже. Сила, как и скорость, имеет наравление.

№ 92

Что такое ВЕС ТЕЛА?

Ответ. ВЕС тела — ЭТО СИЛА, с которой тело давит того, кто под ним лежит.

№ 93

Если с интеллигентного, скромного и тактичного физика требуют деньги за два килограмма колбасы, а он видит, что весы с колбасой показывают всего один килограмм, то закричит ли физик на весь магазин: «Нет уж, простите, вес вашей поганой колбасы не два — только один килограмм!»?

Ответ. Не закричит. Вежливый физик не станет так грубо выражаться, потому что помнит: в килограммах выражается лишь одна физическая величина — масса. Вес выражается совсем в других величинах — в ньютонах.

№ 94

Какую силу должен прилагать пятиклассник Егор Букин, чтобы одной рукой держать за шивороты в воздухе трех первоклассников, общая масса которых 53 кг?

Ответ. 530 Н. Для трех первоклассников этого вполне достаточно.

№ 95

Как, не понимая ни бельмеса в физике, все-таки научиться вычислять действующую на тебя силу тяжести?

Ответ. Не снимая ботинок и не вынимая из карманов гайки и гвозди, встань на весы. Помотри, сколько килограммов весы показывают — это твоя масса. Не вес, а масса. Запомни, не ВЕС, а МАССА! Запомнил? Теперь быстро умножай свою массу на девять и восемь десятых. Только не спрашивай, зачем. Так надо! Умножил? Теперь припиши к тому что получилось буковку «н» и можешь хвастаться, что на тебя действует сила тяжести в столько-то ньютонов.

№ 96

Массы голубого большого воздушного шарика и мелкого ржавого железного гвоздика, который мечтает этот шарик когда-нибудь проткнуть, одинаковы. Как отличаются силы тяжести, действующие на шарик и гвоздик?

Ответ. Никак не отличаются. Один голубой и воздушный, другой мелкий и ржавый. Ну и что? Массы у них одинаковы? Одинаковы! Значит одинаковы и действующие на обоих силы тяжести.

№ 97

Перестала ли действовать сила тяжести на Вовочку, который уже долетел с крыши сарая до поверхности планеты Земля?

Ответ. Нет, не перестала. Хотя Вовочка и кричит, что лежачих не бьют.

№ 98

Почему Толя и Коля, по очереди прыгая со шкафа, оказываются на полу, а не летят дальше к нижним соседям? Как называется сила, не пускающая к нижним соседям Колю и Толю?

Ответ. Толю и Колю не пускает к нижним соседям сила упругости пола.

№ 99

Вороне, масса которой 1 кг, бог послал кусочек вкусного сыра. Ворона сидит на ветке. Ветка дерева под тяжестью вороны и сыра согнулась. Сила упругости, с которой согнувшаяся ветка давит действует снизу на ворону с сыром, равна 10,8 ньютонов. Сможет ли лиса, облизывающаяся внизу и владеющая знаниями по физике на уровне седьмого класса, вычислить массу божественно вкусного сыра?

Ответ. Сможет. Лисе известно, что сила упругости опоры, то есть ветки, действующая снизу на того, кто на ней сидит, равна силе, с которой сидящий, то есть ворона с сыром, действуют на опору сверху. Короче: сила упругости ветки равна весу вороны с сыром. Масса вороны — один килограмм, значит ее вес 9,8 ньютонов. А снизу действуют 10,8 ньютонов. Не хватает одного ньютона. Это и будет вес сыра. 1 кг:9,8 н/кг = 0,102 кг. Бог послал вороне кусочек сыра массой примерно в 102 грамма.

№ 100

Какая сила тяжести действует на один килограмм картошки, висящий у дяди Пети в авоське за окном?

Ответ. На этот килограмм, как и на всякое другое висящее за окошком тело массой в один килограмм, действует сила тяжести, равная 9,8 ньютонов.

№ 101

Когда один килограмм картошки, висевший у дяди Пети за окном в авоське, сорвался и полетел вместе с авоськой вниз, скорость его под действием силы тяжести с течением времени все увеличивалась и увеличивалась. За что принимают физики силу, которая за 1 секунду изменяет скорость летящего килограмма картошки на 1 м/с?

Ответ. Физики принимают такую силу за единичу измерения силы тяжести — 1 ньютон. Кстати, разные другие физические силы физики тоже любят измерять в ньютонах. Чтоб никто не обижался.

№ 102

Наутро после встречи с друзьями физиками и математиками английский ученый Исаак Ньютон так ослабел, что его сила стала равна всего двум ньютонам. Сможет ли усталый ученый удержать в руках стакан с кефиром массой 200 грамм?

Ответ. Сможет, сможет. Ссила в 2 ньютона позволяет удержать челых 204 грамма кефира. Или такое же количество грамм рассола.

№ 103

Счастливый жених, масса которого 55 кг, несет на руках красавицу невесту, масса которой 110 кг. С какой силой эта парочка давит на пол?

Ответ. 1617 ньютонов — вот сила, которую выдерживает пол. Пол-то выдержит, жениха жалко. Надорвется, бедняга.

№ 104

Талантливый мальчик, на которого действует сила тяжести, равная 200-м ньютонам, стоит на стуле и читает гостям свои стихи. Каков вес мальчика?

Ответ. Если ножки у стула одинаковые, и сидение (опора, на которой стоит мальчик) расположено горизонтально относительно поверхности родной планеты, и если стул не шатается (опора неподвижна), тогда вес мальчика равен действующей на него силе тяжести, то есть тем же 200-м ньютонам.

№ 105

Самое крупное животное в зоопарке — слониха Александра. Ее масса достигает 5 тонн, особенно после завтрака. Определите вес Александры после завтрака и сравните его с весом позавтракавшего без всякого аппетита самого мелкого существа в зоопарке попугая Шурика, масса которого 100 г.

Ответ. Вес Александры 49000 н, а вес Шурика 0,98 н. Сравниваем, сравниваем, сравниваем…… - сравнили.

№ 106

Печальный дядя Боря забрел в магазин и рассеянно попросил взвесить 1 ньютон сосисок и 2 ньютона повидла. Вычисли, какова общая масса дядибориной покупки.

Ответ. Вообще-то g = 9,8 н/кг, но, поскольку дядю Борю все равно обвесят, для удобства будем считать g = 10 н/кг. Тогда общая масса сосисок с повидлом примерно 300 грамм. Сосисок дядя Боря взял бы еще полкило, но зарплата маленькая.

№ 107

Тяжелоатлет, масса которого 60 кг, замахнулся на легкоатлета гирей, масса которой 10 кг. В свою очередь легкоатлет массой в 70 кг челится в тяжелоатлета копьем массой 1 кг. На кого из них действует меньшая сила тяжести?

Ответ. На тяжелоатлета с гирей действует сила тяжести в 686 ньютонов, а на легкоатлета с копьем — 695,8 ньютонов. Тяжелоатлету легче.

№ 108

Дед, взявшись за репку, развивает силу тяги до 600 Н, бабка до 100 Н, внучка до 50 Н, жучка до 30 Н, кошка до 10 Н и мышка до 2 Н. Чему равна равнодействующая всех этих сил, направленных по одной прямой в одну и ту же сторону? Справилась бы с репкой эта компания без мышки, если силы, удерживающие репку в земле, равны 791 Н?

Ответ. Модуль равнодействующей силы, равный сумме модулей сил, с которыми дедка тянет за репку, бабка за дедку, внучка за бабку, жучка за внучку, кошка за жучку, а мышка за кошку, будет равен 792 Н. Вклад мускулистой мышки в этот могучий порыв равен 2 Н. Без мышкиных ньютонов дело не пойдет.

№ 109

Тело всадника без головы имеет массу 70 кг. Масса его лошади 200 кг. До утраты головы общий вес лошади и всадника был 2695 ньютонов. Какова была масса всадника с головой, но без лошади?

Ответ. Вес всадника с лошадью, но без головы равен его массе, умноженной на 9,8 Н/кг. Это будет 2646 Н. Его же вес с лошадью и головой равен 2695 Н. Значит, на голову приходится 49 Н. 49: 9,8 = 5 кг. Получается, что масса всадника без лошади, но с головой 75 кг. Не очень-то он был головастый — этот всадник.

№ 110

Великовозрастный Вася, масса которого 60 кг, сидит на шее у своей престарелой бабушки. Вычислите силу тяжести и вес Васи и объясните — к чему приложены эти вес и сила тяжести.

Ответ. Васин вес и сила его тяжести одинаковы. И то и другое приблизительно равно 600-м ньютонам. А вот приложены они по-разному. Сила тяжести к самому васе, а его вес — к горизонтальной опоре, то есть к бабушкиной шее.

№ 111

Сможет ли нечистая сила величиной не более 1000 ньютонов голыми руками поднять из гроба покойника, масса которого 120 кг?

Ответ. Не бойтесь, не сможет.

№ 112

На обеденном столе, в тарелке, обложенный со всех сторон солеными огурчиками, лежит крупный кирпич массой 4 кг. Вычислите действующую на кирпич силу тяжести и скажите, как действует вес кирпича на огурчики?

Ответ. На огурчики вес кирпича физически не действует, он действует на тарелку. Но вес кирпича действует огурчикам на нервы. Они завидуют кирпичу, что он такой тяжелый. А на сам кирпич в тарелке действует сила тяжести в 39,2 ньютона. Приятного аппетита.

№ 113

Что будет с одиноким и гордым телом, которое с одинаковым упорством напрасно тянут в разные стороны?

Ответ. ОДИНОКОЕ И ГОРДОЕ ТЕЛО ПОД ДЕЙСТВИЕМ РАВНЫХ, НО ПРОТИВОПОЛОЖНО НАПРАВЛЕННЫХ СИЛ, БУДЕТ НАХОДИТЬСЯ В ПОКОЕ, если не лопнет, ИЛИ ДВИГАТЬСЯ РАВНОМЕРНО И ПРЯМОЛИНЕЙНО, если не разлетится в разные стороны.

№ 114

Коля и Толя влюбились в Олю и стали тянуть ее в разные стороны. Коля тянет за ноги с силой 115 ньютонов, а Толя за руки с силой 110 ньютонов. Вычислите, чему равна равнодействующая этих сил и узнайте, как будет двигаться Оля: вперед ногами или головой?

Ответ. Несчастная Оля начнет поступательное движение вперед ногами под действием результирующей силы в 5 ньютонов.

№ 115

Пассажир, обладающий массой 95 кг, еще обладает чемоданом, масса которого 47 кг. С какой силой будет давить пассажир на чемодан, если в ожидании поезда ляжет на свой чемодан, чтоб не украли, и заснет, и с какой силой будет давить чемодан на пассажира, если тот, проснувшись, поставит его себе на голову и побежит за уходящим поездом?

Ответ. Храпящий на чемодане пассажир давит на него с силой 931 ньютон. Воры устанут вытаскивать. А чемодан, догоняющий поезд на голове у своего хозяина, давит на хозяина с силой 441 ньютон. Своя ноша не тянет.

№ 116

Папа тянет одеяло на себя с силой 0,5 килоньютонов, а мама тянет то же самое одеяло на себя с силой 600 ньтонов. Измерь результирующую этих двух сил, направленных в противоположные стороны и догадайся, у кого из родителей сильнее мерзнут по ночам пятки.

Ответ. 600 ньютонов — это 0,6 килоньютонов. Пятки замерзнут у папы. И это правильно. Папы всегда уступают мамам одеяла.

№ 117

После внезапной остановки своего велосипеда, неожиданно застявшего в колючих кустах, Петя некоторое время по инерции продолжал движение сквозь кусты в том же направлении. Пролетев кусты насквозь, Петя заметил, что скорость его значительно снизилась, и что он летит не прямолинейно, а приближается к луже. Какие силы притормозили Петю в кустах? Какие силы пригласили Петю приблизиться к земле?

Ответ.  О Пете позаботились две силы: колючая сила трения по-матерински притормозила Петю, оставшегося без велосипеда в одиночестве, а ласковая сила земного притяжения гостеприимно пригласила в лужу.

№ 118

Папа, мама и бабушка не пускают Катю на свидание к Артуру, хватают за руки и пытаются удержать дома, прилагая все вместе силу, направленную по одной прямой в одну сторону и равную 500 ньютонам. Однако Катя прямолинейно и равномерно движется в противоположную сторону — к двери. Чему равна сила, с которой Катя стремится на свидание к Артуру?

Ответ.  Раз Катя движется прямолинейно и равномерно — налицо равенство сил. Катя стремится к Артуру с силой 500 н.

№ 119

Если бы физики решили выдать всем силам заграничные паспорта, какие три графы были бы в этих удостоверениях личности сил?

Ответ. Не национальность. И не злость или доброта. Физики не делят силы на добрые и злые. Три графы в паспорте каждой силы были бы: модуль, направление, точка приложения. А еще может быть графа: характер или происхождение. Не потому, что бывают взбаломошные, но покладистые силы, а потому, что они бывают, например, гравитационные или электрические.

№ 120

Когда вратарь команды «Динамо» обиделся на тренера и ушел домой, мяч, посланый с другого конча поля, не докатился трех метров до линии пустых ворот. Что спасло команду «Динамо» от гола?

Ответ. Сила трения качения. Она всегда болела за «Динамо».

№ 121

Какая сила не дает бабушке Дарье развязать хитрый морской узел, завязанный старым боцманом?

Ответ. Та же самая сила, какая не позволяет старому боцману распустить завязочки фартука бабушки Дарьи, снять фартух, надеть на себя и помочь бабушке мыть посуду. Это сила трения.

№ 122

Петя не хотел купаться и спрятался в кустах. Друзья вынули Петю из кустов и потащили по песку к речке. Куда направлена сила трения, действующая на петино брыкающееся, но движущееся тело: к речке или в кусты?

Ответ. В кусты. Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную той, куда тащат.

№ 123

Что задумали мафиози, которые, не жалея дорогостоящего машинного масла, щедро льют его в тормоза автомобиля инспектора полиции?
Ответ. Ничего особенного. Просто им интересно поглядеть, насколько уменьшится сила трения между тормозами и колесами автомобиля инспектора, который за ними часто гоняется.

№ 124

Легче ли было бы коту Яшке стянуть с бутерброда колбасу, если бы вместо липкого сливочного масла между хлебом и колбасой оказалось машинное? Объясни, почему.

Ответ. Легче. Объяснить, почему в бутерброде оказалось машинное масло, нельзя — это загадка природы, а объяснить, почему коту легче, можно. Трения меньше. Именно трение всегда мешает коту Яшке стягивать колбасу с бутербродов. И еще мешают хозяева Яшки и бутербродов. Между хозяевами и котом тоже часто возникают трения, кончающиеся переходом потенциальной энергии сковородки в кота.

№ 125

Что мешает четырехлетней Маше круглый год кататься на санках с горки?

Ответ. Сила трения скольжения, которая к лету очень усиливается.

№ 126

Когда Петя наябедничал на своих лучших друзей, друзья поймали его в школьном коридоре и стали дружно тереть носом о паркет. К счастью, вовремя подоспевшая учительница физики потребовала объяснений. Ни Петя, ни его друзья не смогли объяснить учительнице причины возникновения силы трения при движении петиного носа по паркету. А ты можешь?

Ответ. Одной из причин силы трения, возникающей между носом и паркетом, является шероховатость их обоих. Другая причина — взаимное притяжение молекул паркета и носа. Обе причины действуют тем сильней, чем дружней возят нос по паркету.

№ 127

Что за силы удерживают в земле так и не пустивший корни старый телеграфный столб?

Ответ. Силы трения покоя. Им его жалко.

№ 128

Четырехлетняя Маша долго старалась, но так и не смогла нарушить покой спящего папы и спихнуть его с кровати на пол. Какая сила уравновесила Машины старания?

Ответ. Вовсе не инерция покоя папиной массы. С этой проблемой Маша бы постепенно справилась. Спихнуть папу на пол помешала сила, действующая между папой и простыней, — сила трения покоя.