Павел Полуэктов - Озадачник: 133 вопроса на знание логики, математики и физики

Два парашютиста – один высокий и худой, другой плотный и приземистый – выпрыгивают из самолета «солдатиком». Кто будет двигаться быстрее до раскрытия парашюта?

1. Будут двигаться с одинаковой скоростью.

2. Коротыш быстрее.

3. Длинный быстрее.

Сопротивление движению в воздухе прямо пропорционально сечению движущегося тела. У короткого это сечение больше, значит, и падать он будет медленнее – но в дальнейшем, конечно, их уравняют раскрывшиеся парашюты.

В залежах каменной соли содержатся включения реликтовой (древней) воды. Если внутри соляного месторождения разместить тепловой источник, будут ли эти включения двигаться (подсказка: растворимость соли растет с температурой)?

1. Будут, по направлению к тепловому источнику.

2. Будут, по направлению от теплового источника.

3. Останутся неподвижными.

Есть источник тепла – значит, есть и градиент (проще сказать, неоднородность) температуры. Там, где горячее, подсказывают нам, – там и растворимость выше. Соответственно, вода станет «проедать» горячую стенку и с необходимостью (иначе полость разрастется неограниченно, а так не бывает) «отступать» от холодной (на ней соль будет кристаллизоваться). Температура, очевидно, растет в направлении источника тепла – вот к нему, родимому, вода и поползет.

В наше время самолеты в основном монопланы, по одному крылу с каждой стороны. Но на заре авиационной эры были бипланы (по два крыла с каждой стороны), трипланы (по три), квартопланы (по четыре) и даже квинтопланы (по пять). Для чего делали столько крыльев?

1. Чтобы повысить устойчивость машины в полете.

2. Из соображений безопасности (одно крыло отвалится, остальные останутся).

3. Чтобы уменьшить размах крыльев.

Подъемная сила крыла прямо зависит от его площади: больше площадь – больше сила. Так что вместо того, чтобы строить моноплан, можно соорудить квинтоплан – и при той же самой подъемной силе крыло будет иметь впятеро меньшую площадь (поскольку крыльев – пять)! Такие крылья проще собирать, крепить, возможно, они и понадежнее будут, да и парковать компактный самолет удобнее. Так что зачем делали бипланы и трипланы, более-менее ясно, остается вопрос: почему сейчас остались одни монопланы? Дело в том, что в современной авиации скорость полета радикально (по меньшей мере на порядок) возросла, а подъемная сила растет не только с площадью крыла, но и со скоростью движения – так что для нынешних самолетов уже не нужно так много крыльев, хватает и двух.

Почему небо голубое, а солнце на заре красное?

1. Солнце излучает свет, поэтому оно красное; небо поглощает свет, поэтому оно синее.

2. Потому что молекулы атмосферы сильнее рассеивают свет большей частоты (синий).

3. Просто такой цвет: у солнца красный, у неба голубой, у травы зеленый, у асфальта серый и т. п.

Все дело, конечно, в воздухе. Если бы атмосферы не существовало, было бы как на Луне: небо – черное, а солнце – белое (каким оно, в сущности, и является). Но она есть, и это все меняет: воздух рассеивает свет, причем разный свет по-разному (закон Рэлея [14]): коротковолновый свет (воспринимаемый глазом как синий) рассеивается сильнее, чем длинноволновый (красный). Рассеянный коротковолновый свет окрашивает небо, при этом у солнца мы его отобрали, оставив преимущественно красный. Кстати, солнце в зените еще не такое красное, скорее желтое, а вот на заре – помидор помидором. Почему? Оставим вам этот вопрос в качестве несложного самостоятельного упражнения.

В иглу (доме эскимосов, сделанном из льда) для обогрева разводят костры. По идее, это должно приводить к сырости – лед тает, вокруг лужи, с потолка течет – но нет, в иглу всегда сухо. В чем секрет?

1. Слабый огонь – если развести костер посильнее, то воды будет полно.

2. Появляющаяся вода, как губкой, поглощается льдом.

3. Эскимосы регулярно протирают влажный лед.

Как установили еще Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц [15], расплав (в нашем случае вода) полностью смачивает (значит, эффективно притягивается; вот ртуть, чтобы было понятно, ничего не смачивает) твердую фазу того же вещества (т. е. лед). А поскольку лед – довольно-таки пористое вещество, то оно успевает впитывать всю воду в эскимосском жилище. Конечно, у всего есть свои пределы: если поставить там тепловую пушку, рано или поздно стены иглу потекут, но тепла от костра и человеческих тел недостаточно, чтобы лед намок.

Биметаллическая пластина [16]при нагреве искривляется в определенную сторону. А при охлаждении что с ней будет происходить?

1. В противоположную сторону искривится.

2. Ничего, никаких деформаций.

3. В ту же сторону искривится.

Температурное расширение в первом приближении линейно по температуре, т. е. с достаточной точностью можно писать Δ x = k Δ T , где Δ x – удлинение, Δ T – изменение температуры, k – некий коэффициент, зависящий от свойств материала. Биметаллическая пластина состоит из двух материалов, у которых эти коэффициенты, скорее всего, различны – значит, один расширяется сильнее, чем другой, – за счет чего и будет происходить искривление (та сторона, что расширяется быстрее, будет выпуклой, а вторая – вогнутой). Но при понижении температуры она же будет и быстрее сжиматься – значит, она уже станет вогнутой, а противоположная сторона выпуклой, т. е. деформация пойдет в противоположном направлении.