Мордехай Тульчинский - Качественные задачи по физике в средней школе и не только…

Это был Негоро. Судовой кок подкрался к компасу и подложил под нактоуз какой-то тяжелый предмет, который он принес с собой. С минуту он смотрел на освещенную в нактоузе картушку и затем бесшумно исчез.

<���…>

Том через мгновение очнулся. Он бросил взгляд на компас… Ему показалось – могло ли быть иначе? – что “Пилигрим” сошел с курса. Том повернул штурвал и направил корабль прямо на восток… Так ему по крайней мере казалось.

Но вследствие отклонения стрелки, о котором вахтенный рулевой, конечно, и не подозревал, курс корабля, измененный на четыре румба, взят был теперь на юго-восток».

Что Негоро подложил под нактоуз?

189. Север или юг?

Стрелка компаса поворачивается вдоль линий магнитного поля. Если ее поднести к магниту, она развернется северным концом к южному полюсу магнита. Почему же во время путешествий она показывает направление на север?

190. Где же север?

Если вы находитесь на линии, соединяющей географический и магнитный полюса Арктики ровно посередине между ними, как вам с помощью компаса добраться до географического полюса?

191. Задача для Золушки

Золушка опрокинула банку с латунными гайками в ведро со стальными, а фея, как назло, оказалась в отпуске. Трудолюбивая девушка уже собирается разделять все вручную, вместо того чтобы пойти на бал. Как можно упростить ей задачу?

192. Одинокий полюс

Можно ли получить два однополюсных магнита, разломав магнит пополам?

193. Намагничен ли брусок?

Что можно сказать о намагниченности железного бруска, если северный конец стрелки компаса притянулся, когда брусок поднесли вплотную к компасу средней частью? А если северный конец стрелки притянулся к бруску, когда брусок поднесли к компасу одним из концов? А если и со вторым концом бруска произошло то же самое?

194. Поймать ток с поличным

Когда магнит поднесли северным полюсом к петле с током (рис. 25), петля притянулась к магниту. Сможете ли вы определить, в каком направлении течет ток: от клеммы 1 к клемме 2 или наоборот?

Рис. 25

195. «Короткорукий» магнит

Винкель уронил стальную иглу в узкую щель между половицами. Нуллибер предложил достать ее магнитом, но вот незадача: щель оказалась довольно глубокой, а магнит – не очень мощным. Просунуть его в щель невозможно, а с поверхности пола он до иглы «не дотягивается». Как справиться с этой ситуацией?

196. Упрямый соленоид

В соленоиде – изолированном проводнике, скрученном в длинную спираль, – при включении в электрическую цепь возникает магнитное поле, превращающее его в подобие магнита – электромагнит. Если спиральный проводник подключен так, как изображено на рис. 26, как будут расположены полюсы электромагнита?

Рис. 26

Поменяется ли полярность, если соленоид подключить наоборот? А если изменить направление намотки на противоположное?

197. «Невозможный» электромагнит

Можно ли изготовить электромагнит, на обоих концах которого будут одноименные магнитные полюса?

198. Металл под запретом

Во многих современных квартирах стоят индукционные плиты (варочные панели). Сама плита занимает совсем немного места, и под ней остается внушительное пространство. Однако производители настоятельно не рекомендуют использовать это пространство для хранения металлической посуды. Почему?

199. Магнитная несправедливость

Почему движением магнита можно создать ток в любом металлическом проводнике, но сам магнит притягивает только некоторые металлы?

200. Распознать магнит амперметром

Как определить, намагничен ли брусок, если у вас нет второго магнита (и компаса в том числе), но есть кусок медного провода и амперметр?

1. Приумножить и измерить

Проблема в том, что величина, которую нам нужно измерить, слишком мала для того измерительного устройства, которым мы располагаем. Нужно попытаться ее «умножить». Для этого намотаем несколько десятков витков троса на обрезок трубы, черенок лопаты или что-нибудь похожее, стараясь уложить витки плотно друг к другу. Измерим суммарную толщину витков линейкой и поделим полученный результат на количество витков.

Этот прием – «умножить» измеряемую величину, чтобы точно измерить ее грубым прибором, – применяется в физических измерениях довольно часто, однако у него есть одно серьезное ограничение: сама измеряемая величина должна быть устойчивой, то есть не меняться слишком сильно от места к месту или от случая к случаю. В нашей задаче у нас есть уверенность, что толщина троса с высокой точностью одна и та же в разных его частях. Аналогично этому мы можем довольно точно измерить толщину книжной страницы. А вот, к примеру, если попытаться с помощью этого приема определить толщину спички, получится результат, который будет выглядеть точным, однако в действительности это будет средняя толщина спички: отдельные спички сильно отличаются толщиной друг от друга.

2. Винкель на диете

Проще всего воспользоваться тем, что погруженное в жидкость тело вытесняет ровно тот объем жидкости, который замещает собой. Достаточно взять кухонную мерную чашу, налить туда, например, 200 мл воды и досыпать черешню, пока вода не дойдет до отметки 400 мл. Правда, у Винкеля все еще остается повод для огорчений: в черешне есть косточки, которые тоже занимают определенный объем. Может быть, вы предложите способ справиться и с этой трудностью?

3. Дружные стекла

У стекол очень гладкая и ровная поверхность, так что зазор между двумя стеклами достаточно мал, чтобы молекулы начали взаимодействовать друг с другом. По сути дела, два стекла частично слипаются в одно. Если между стеклами попадает влага, ситуация усугубляется: слой воды в этом случае срабатывает как клей. По этой причине при транспортировке между стеклами прокладывают шероховатый материал (например, бумагу или ткань).

4. Горячий и сладкий

Растворение происходит следующим образом: молекулы воды присоединяются к молекулам сахара и отрывают их от кристалла. Затем хаотическое движение молекул разносит молекулы сахара по всему объему жидкости – происходит диффузия. Более высокой температуре воды соответствует более высокая кинетическая энергия движения молекул. Энергичным молекулам воды легче разрушить кристалл, а энергичные молекулы сахара, получившие энергию от молекул воды, быстрее распространяются по всей чашке с чаем.