Сборник задач и занимательных фактов, который впервые был выпущен еще в 1950 году. В советское время он несколько раз издавался тиражами в сотни тысяч экземпляров. Итак, «Пять минут на размышление». Ответы — внизу материала…
Задачи и вопросы, собранные здесь, относятся главным образом к области физики и химии. Эта своеобразная викторина не требует от вас никаких специальных познаний, кроме знания основных законов этих наук и некоторой сообразительности. Пяти минут вполне хватит на то, чтобы понять, сумеете ли вы вообще ответить на заданный вопрос или нет.
1. Почему в гирю всегда вкраплен кусочек свинца или меди?
4. Если в банку с углекислым газом опустить горящую свечу, то она погаснет. Что произойдет, если в эту же банку опустить зажженную ленту магния?
6. Отчего журчит ручей?
9. Герой одного из рассказов О. Генри дал пинок поросенку с такой силой, что тот полетел, «опережая звук собственного визга». С какой скоростью должен был бы лететь поросенок, чтобы описанный случай произошел в действительности?
15. Вам нужно повалить каменную стенку длиной 20 метров, высотой 3 метра и весом 3 тонны. Как вы выполните эту задачу, если в вашем распоряжении нет абсолютно никаких инструментов?
16. Почему чайник имеет шарообразную форму, а кастрюля — иную?
17. Почему блюдце с нижней стороны всегда имеет кольцевидную каемку?
18. Почему у потолка делают карниз?
19. Почему полоски на брюках почти всегда располагаются вдоль, а не поперек?
21. Почему водопроводные трубы иногда бывают мокрыми снаружи?
22. Почему алюминиевая кастрюля с кипятком на ощупь кажется горячее, чем эмалированная?
28. Два стеклянных колпака уравновешены на точных весах. Под одним из колпаков сидит муха. Если она взлетит, весы останутся в равновесии или нет?
29. Что, по-вашему, тяжелее: тонна дерева или тонна железа? Не торопитесь отвечать, что тяжесть в обоих случаях одинакова — подумайте как следует!
31. Как из этой бутылки налить стакан воды, не вынимая пробки и не наклоняя бутылку
32. В банке налит керосин, в колбе — вода. Как перелить керосин в колбу, а воду в банку, не пользуясь ничем, кроме этих двух сосудов?
35. В каком из двух изображенных здесь случаев лифт движется вверх, а в каком — вниз?
40. С какой скоростью должен двигаться автомобиль, чтобы красный свет светофора показался шоферу зеленым?
41. Пружинный безмен тянут в две разные стороны. В одну сторону силой 7 килограммов, в другую — силой 10 килограммов. Как вы думаете, что при этом покажет стрелка безмена?
43. С борта парохода спущен стальной трап. Четыре его нижние ступеньки погружены в воду. Каждая ступенька толщиной 5 сантиметров, расстояние между двумя ступеньками — 30 сантиметров. Начался прилив, который поднимается со скоростью 40 сантиметров в час. Сколько ступенек окажется под водой через два часа?
44. Существует мнение, что стол о трех ногах никогда не качается, даже если ножки его неравной длины. Верно ли это?
45. На обыкновенных весах на одной чашке лежит булыжник, весящий ровно 2 килограмма, на другой — железная двухкилограммовая гиря. Эти весы осторожно опустили под воду. Остались ли чашки в равновесии?
46. Велосипед укреплен в вертикальном положении так, что он не падает и может двигаться. Педали его расположены на одной прямой линии: одна в самой нижней точке, другая — в самой верхней. К нижней педали привязан длинный шнурок. Если вы начнете, находясь сзади велосипеда, как показано на рисунке, натягивать шнурок, то куда велосипед «поедет» — вперед или назад?
А вот ответы на все вопросы:
1. Как бы точно ни была изготовлена гиря, все же фактически вес ее неизбежно несколько отличается от обозначенного на ней. Чтобы избежать этой неточности, гирю намеренно делают несколько тяжелее требуемого веса. А затем от незначительного лишнего веса избавляются спиливанием небольшого количества вкрапленной в гирю меди или свинца. Такое спиливание производится очень легко, так как медь и свинец — довольно мягкие металлы.
4. Если зажженную ленту магния опустить в банку с углекислым газом, то магний будет гореть коптящим пламенем. Магний отнимет кислород от углекислого газа, соединится с ним и выделит свободный углерод в виде копоти.
6. Ручеек журчит потому, что струя воды при небольшом падении захватывает частицы воздуха и погружает их в воду, отчего образуются пузырьки. Лопаньем этих пузырьков и объясняется журчание.
9. Звук, как известно, распространяется в воздухе со скоростью 340 метров в секунду. Следовательно, для того чтобы опередить собственный визг, поросенок должен лететь со скоростью несколько большей.
15. Такая стена, как легко подсчитать, имеет толщину лишь около 2 сантиметров и легко может быть повалена голыми руками.
16. Чайник предназначен для согревания воды. Вода в нем вскипает тем быстрее, чем больше поверхность нагрева, то есть дно чайника. Одновременно с нагреванием происходит и охлаждение, которое тем сильнее, чем больше нагреваемая поверхность чайника. При одном и том же объеме поверхность шара наименьшая. Вот почему верхняя, не нагреваемая часть чайника и имеет шарообразную форму. В кастрюле приходится варить пищу. Для этого удобна широкая, цилиндрическая форма, хотя охлаждение в ней происходит несколько быстрее. При варке пищи, когда вода уже вскипела, требуется лишь поддерживать кипение, и некоторая потеря тепла в этом случае не столь существенна.
17. Блюдце, тарелка, чашка должны ровно стоять на горизонтальном столе. Для этого их дно шлифуется, но шлифовать всю поверхность было бы дорого и долго. Гораздо легче отшлифовать только кольцевую кромку дна.
18. Приходилось ли вам бывать в комнате, где отсутствуют карнизы и стена касается потолка? Комната всегда в этом случае кажется ниже, большая голая площадь потолка как будто давит. Карниз создает впечатление округлого перехода от стен к потолку и облегчает циркуляцию воздуха при отапливании и вентиляции помещения. Нагретый воздух, подымаясь кверху, не отстаивается на границе потолка и стен, а распространяется в комнате равномерно. Также карниз содействует правильному отражению и распространению звука, благодаря чему звук голоса слышен отчетливее.
19. Продольные линии на одежде придают фигуре более стройный вид. Человек в брюках в полоску кажется тоньше и выше. Это явление зависит от свойств нашего зрения. При рассматривании предметов достаточно больших размеров зрачок глаза не охватывает их целиком сразу. Усилием мышц мы заставляем зрачок передвигаться и постепенно скользим взором по рассматриваемому предмету. Характер мускульного усилия создает в нашем мозгу суждение о его размерах.
21. Можно подумать, что вода, текущая по трубам, просачивается через неплотные соединения. Однако это не так. Причина увлажнения труб иная. В воздухе всегда содержатся водяные пары, и чем выше температура воздуха, тем этих паров больше. Когда температура воздуха падает, часть паров переходит в жидкость. По трубам течет холодная вода, и комнатный воздух вблизи труб охлаждается. Водяные пары конденсируются и оседают на трубах. Трубы становятся мокрыми. Это же явление вы можете наблюдать, когда вносите в теплую комнату какой-нибудь холодный предмет. Он сразу запотевает.
22. Когда вы касаетесь рукой горячей поверхности кастрюли, тепло переходит в вашу руку. Но кастрюля быстро нагревается вновь — кипятком, находящимся в ней. Чем лучше проводят тепло стенки, тем энергичнее будет оно поступать в вашу руку и тем горячей будет казаться кастрюля. Алюминий принадлежит к числу наиболее теплопроводных металлов, эмаль же плохо проводит тепло. Вот почему алюминиевая кастрюля и кажется более горячей.
28. При взлете мухи равновесие весов нарушится, и вот почему. Чтобы взлететь, муха должна оттолкнуться от воздуха и тем самым произвести пусть незначительное, но все же давление. Вот это давление и нарушит равновесие весов.
29. Тонна дерева, как это ни странно, будет, строго говоря, тяжелее железа. Если вы помните, закон Архимеда применим не только к жидкостям, но и к газам. Каждое тело «теряет» в воздухе из своего веса столько, сколько весит вытесненный им объем воздуха. Дерево и железо тоже теряют в воздухе часть своего веса. Чтобы получить истинные их веса, нужно эту потерю прибавить так, что истинный вес дерева будет равен 1 тонне + вес воздуха в объеме дерева; истинный вес железа равен 1 тонне + вес воздуха в объеме железа. Но тонна дерева занимает гораздо больший объем, нежели тонна железа (раз в пятнадцать), поэтому истинный вес тонны дерева больше веса тонны железа.
31. Нужно сильно подуть в трубку, потом зажать ее пальцем и, подставив стакан, отпустить. Усилившееся давление в бутылке заставит воду подняться по трубке вверх и вылиться.
32. Куском бумаги нужно закрыть горло колбы и перевернуть, вставить ее горлом в банку с керосином, сдвинув при этом бумажку. Керосин заполнит колбу, вытеснив воду в банку.
35. Неправильные показания безмена объясняются тем, что в обоих случаях безмен с грузом находится в кабине движущегося лифта. В одном случае (правый рисунок) лифт движется вверх с ускорением 9,81 м/сек2. В неподвижном лифте пружина безмена, чтобы только удержать пятикилограммовую гирю, натягивается с силой 5 килограммов. Если бы гирю не поддерживали, то она начала бы падать вниз с ускорением 9,81 м/сек2. В данном случае пружина безмена не только удерживает гирю, но и тянет ее вверх с тем же ускорением. Поэтому растяжение пружины должно быть вдвое больше, и безмен показывает 10 килограммов. Во втором случае (левый рисунок) лифт движется вниз с ускорением свободного падения 9,81 м/сек2. Все находящиеся в лифте предметы, независимо от механической связи друг с другом, будут падать вниз с таким же ускорением. Следовательно, никакого растяжения пружины безмена не будет — и он покажет 0.
40. Это задача-шутка. Чтобы это могло быть в действительности, автомобиль должен двигаться со скоростью, близкой к скорости света, то есть проезжать 300 000 километров в секунду.
41. Стрелка безмена покажет 7 килограммов, то есть меньшую силу.
43. Через два часа под водой будут те же четыре ступеньки, потому что лестница вместе с пароходом поднимается приливом.
44. Трехногий стол всегда касается пола концами своих ножек, потому что через каждые три точки пространства может проходить плоскость и притом только одна. В этом причина того, что трехногий стол не качается. Вот почему так удобно пользоваться треногами для землемерных инструментов и фотографических аппаратов. Четвертая нога не сделала бы подставку устойчивее, напротив, пришлось бы тогда всякий раз заботиться о том, чтобы она не качалась.
45. Каждое тело, если погрузить его в воду, становится легче: оно теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода. Зная этот закон, мы без труда можем ответить на вопрос задачи. Булыжник весом 2 килограмма занимает больший объем, чем двухкилограммовая железная гиря, потому что гранит легче железа. Значит, булыжник вытеснит больший объем воды, нежели гиря, и, по закону Архимеда, потеряет в воде больше веса, чем гиря. Значит, весы под водой наклонятся в сторону гири.
46. Велосипед поедет назад, и вот почему. К колесу приложены две силы: сила Р, с которой вы тянете его горизонтально влево, и сила Р, возникающая вследствие трения в точке А. Силы эти разные и противоположные. Сила Р стремится вращать колесо по часовой стрелке, сила Р’ — против часовой стрелки. Но сила Р приложена к малому радиусу r, а сила Р’ — к большому радиусу R. Поэтому действие силы Р’ будет больше, чем силы Р, и колесо начнет вращаться против часовой стрелки, то есть поедет назад.
По материалам meduza.io
