Решение школьных задач по физике

sempron

ПОмогите плз, напишите физически грамотные ответы на эти задачи. т.е. с объяснением. Задачи школьные, так что не нужно думать глубоко
1. Изменится ли масса сена, если его спрессовать в тюк?
2. В стакане с водой плавает кусочек льда. Изменится ли уровень воды в стакане, когда лёд растает?
3. Одинакова ли скорость течения воды в реке на поверхности или на дне? У берегов или у середины? (В разных частях потока)
4. Две одинаковые тележки, на которых стоят два равных по весу дворника едут с одинаковой скоростью. На тележки начинает падать снег. С одной тележки дворник сбрасывает снег вбок, а на другой тележке дворник спит.Какая из тележек быстрее пройдёт одно и тоже расстояние?
5. Как будет изменяться объём резинового воздушного шара при подъёме в атмосфере?
6. Полый металлический шар, почти полностью погружаясь в воде плавает в холодной воде. Что произойдёт если воду нагреть?
Заранее спасибо! ПРошу прощения если буду задавать тупые вопросы на понимание

zuzaka

2, 3 - нет
4 - смотря, куда дворник будет сбрасывать. Если вперед-влева-вправо, то быстрее будет ехать ленивый дворник, если назад - то работяга.
5 - недостаточно данных. Зависит от изменения температуры и плотности
6 - всплывет

Myauto

6 - всплывет
А не наоборот?
Вообще, некорректный вопрос.
Неизвестно, расширяется ли шар и t<4C или t>4C.

estochka

почему с кусочком льда не изменица ? ведь лед не полностью погружается

zuzaka

металлы расширяются сильнее, чем вода, даже если температура выше 4 градусов. А если ниже, то плотность воды вообще растет

Myauto

А там не сказано, что нужно нагревать шар.

zuzaka

а что, металлический шар в воде не нагреется? у него теплопроводность бешеная, а теплоемкость маленькая. Прогреется моментально.
2:
он погрузится ровно на столько, на сколько уменьшится его объем при таянии.
Тело, знаете ли, впернутое в воду выпирает на свободу весом выпертой воды телом, впернутым туды.

natali22061979

) Если производить взвешивание на весах, то после упаковки весы покажут увеличение веса. В атмосфере тоже действует архимедова сила. Правда, в задаче речь идет о массе, а не о весе. Масса не изменится. Вес - увеличится.

Myauto

Масса увеличится, ибо E=mc^2.

natali22061979

) кажется очевидным, что объем будет увеличиваться. Надутый воздушный шарик с одной стороны пытается сжать сила скукоживания шарика + атмосферное давление, а с другой стороны пытается раздуть сила давления газа внутри шарика. Если шарик взлетает, то он попадает в области меньшего давления, и, стало быть, должен начать пухнуть. Ибо внутри него ничего не изменилось, а давить снаружи стало меньше.
Изменением температуры газа внутри шарика, изменением свойств материала из которого он изготовлен, полагаю, в данной задаче можно пренебречь.
По-моему так.

natali22061979

Точно, а еще изменится постоянная Планка, потому что Е = Аш*ню.

Myauto

изменится постоянная
ну-ну

natali22061979

А если быть уж совсем точным, то изменится число Пи или число 2, если принять, что ню в приведенном выражении выражении есть круговая частота.
Вывод:
Не прессуйте сено, если не хотите нарушить метрику пространства.

sempron

ПРо шарик, спаисибо, даже я понял, а вот про сено и как они связано с законом архимеда я не понял, поясни плз.

sempron

Если можно напишите немного по развёрнутей, ответы на задачи про дворника, шар в воде и лёд. ответы-то я знаю, мне важно знать, почему так и как это объяснить. вы тут между собой спорите, а я мало, что уловил из спора. если можно просто про каждую задачу напишите примерно, так как про шарик в атмосфере, там всё для таких ламеров как я понтяно
напрмер в задаче про шар в воде: он расширяется больше чем вола и значит его плотность уменьшается и он поэтому встплывает? так?
про кусок льда не могу для себя составить картину решения, кроме того ,что тут про закон архимеда
про течение в реке: скоркрость не одинакова из-за трения о дно и берега?
про дворника тоже не совсем ясно, почему такой ответ.

griz_a

Про лед могу объяснить, наверное, даже я, хоть от физики и достаточно далек
Из того, что лед плавает
ro_led*V_led=ro_vodi*V_porgled, где V_pogrled - объем погруженной части льда
После того как лет расстает он добавит к воде объем V_rasstled=V_led*ro_led/ro_vodi=V_pogrled, т.е. объем погруженной части льда равен объему воды, образовавшейся из льда после расстаивания.

demiurg

Как и в воде, в атмосфере на сено действует сила архимеда, пропорциональная объему сена. Ваня хотел сказать, что поскольку объем тюка уменьшится, то и сила архимеда уменьшится.
Я думаю, это неправда, потому что сено скока занимало, стока и занимает. А если рассматривать тюк, а не сено, то упаковав его, удаляешь из него воздух. Поэтому масса тюка становится меньше на массу воздуха, который был там. И ровно на это же (*g) уменьшается атмосферная сила архимеда. Так что и весы покажут то же самое.
Короче, ответ в задаче явно "не изменится"

demiurg

У тележки есть импульс вперед, у падающих снежинок - нет. Раз импульс сохраняется, то после того как снег на тележку упал, импульс этот уже у системы тележка+снег. Раз масса стала больше, а импульс остался, то изменилась скорость. Уменьшилась.
Теперь, если сбрасывать снег назад, то приобретаешь импульс вперед за счет импульса назад сбрасываемых снежинок. Поэтому будешь быстрее чем если не сбрасывать.
Если сбрасывать вперед, то все наоборот ессно.
Если сбрасывать вбок, то снег уносит импульс вперед, но и масса уменьшается, поэтому скорость тележки остается такой же, как если ниче не сбрасывать. Но! Это при условии, что снег нападал и перестал.
Если же снег продолжает идти, то поскольку масса тележки со спящим дворником в каждый момент больше массы другой тележки, то падающий снег замедляет ее меньше. Поэтому она доедет быстрее.

ARTi

По-твоему, он будет "пухнуть" до бесконечности? вряд ли
Как раз таки уменьшением температуры при поднимании вверх нельзя пренебрегать.
Имхо, решение такое: насколько я помню, P * V / T = const, где P - давление газа, V - его объем, T - температура. У нас давление внутри шарика постоянно, с увеличением высоты температура падает => объем тоже должен уменьшаться.

zuzaka

а с чего это давление внутри шарико постоянно? давление внутри определяется внешним давлением плюс натяжением оболочки шарика. Которое, в свою очередь, зависит от текущих размеров шарика. Причем, зависит весьма непропорционально (скорее, как k*(V^0.67 - V_0) - что-нибудь такое).
Я ж говорю, в задаче слишком много недоопределенных условий.
Что касается пренебрежением температурой и давлением, то насколько я помню, давление заметно меняется примерно на таких же масштабах высоты, на каких меняется температура. Так что пренебрегать нельзя ни тем, ни другим.

natali22061979

А, ну да, ты прав.

natali22061979

Господа! Тут есть важное условие в этих задачах! Они школьные. Тут не надо копать слишком глубоко.
Итак, внутри шарика создано давление. На его изменение, по всей видимости, могут повлиять две вещи - изменение объема шарика и температуры газа внутри него. Температуру внутри однозначно берем постоянной, ибо воздух - один из лучших теплоизоляторов, его прогреть это целая история. От чего зависит объем? По-моему в данной задаче только от того, давит на этот дурацкий шарик кто-нибудь или нет. В роли давильшика у нас выступает атмосфера действие которой с высотой падает. Стало быть, шарик должен пухнуть. С увеличением объема будет расти сила натяжения оболочки шарика (полагаю нелинейно). В конечном итоге, либо она остановит расширение, либо шарик лопнет. Но поначалу шарик будет расти в объеме.
Ну вот если взять ненадутый шарик и засунуть его в вакуум, ужель он не надуется?

zuzaka

мне кажется, любой школьник должен знать, что:
а) при охлаждении газ уменьшается в объеме при равном давлении (и в давлении при равном объеме). Это основной закон термодинамики идеального газа (правда, его название я забыл ) - это материал физики 8го и 10го классов;
б) на высоте температура сначала падает - это материал географии 5го класса;
в) с уменьшением внешнего давление шарик надувается - это исключительно здравый смысл и жизненный опыт детсадовца;
г) на высоте давление падает - это материал географии 5го класса.
Вроде, этого достаточно, чтобы понять, что условий недостаточно. Никаких сложных формул или малоизвестных фактов я не использовал. Так должен ответить любой успевающий 10классник.

natali22061979

Дык, я все пытаюсь донести, что первые из указанных вами условий либо не нужны вовсе, либо работают на нас.
Я правильно понимаю, что из б) и в) делается вывод о том, что шарик должен сдуваться поначалу?
У нас есть ненадутый шарик, который мы держали в теплой, прямо таки горячей комнате. Полагаю, если мы выйдем с ним на мороз, шарик надуется. Ибо, как верно было замечено
нагретый газ увеличивается в объеме.
В нашем случае шарик попадает в более холодные слои атмосферы постепенно, но это не играет большой роли в силу малой теплопроводности воздуха. Он будет попадать в более холодные участки быстрее, чем в нем будет устанавливаться термодинамическое равновесие.
Я не прав?

zuzaka

если "поначалу" - то да

natali22061979

Я темный. Объясните мне почему? Свои доводы я привел. Ткните меня носом, что не так?

zuzaka

в смысле? я же согласился с твоим утверждением

natali22061979

А, ну тогда будем считать, что пришли к консенсусу :)

WYRASUK

Как будет изменяться объём резинового воздушного шара при подъёме в атмосфере?
объем резинового шарика (только с гелием) будет увеличиваться при подъеме до высот порядка 1000м, далее возможно 2 варианта:
1). не изменяется (шарик утыкается в слой инверсии температуры и ползет в основном в горизонтальном положении) опять же если мы примем что инверсия над одиннаковой высоты поверхностью
2). взорвется (при неустойчивой стратификации атмосферы - когда сила плавучести уносит его на высоты, где сила натяжения поверхности резины не сможет компенсировать растущее давление внутри)
почему? - это наблюдаемый факт

WYRASUK

Полый металлический шар, почти полностью погружаясь в воде плавает в холодной воде. Что произойдёт если воду нагреть?
кстати, а зависит ли поведение шара от того в каком месте нагревать сосуд? бока снизу

sempron

нет. это плоное условие задачи.

sempron

ребят, расскажите ещё раз для трудных. всё же река у берегов и на дне течёт медленнее из-за трения?
и ещё раз поясните про кусочек льда. я недопонял с этим законом архимеда...

WYRASUK

река у берегов течет медленнее из-за трения - да, только в центре она не столько быстрее за счет силы тяжести сколько ее скорость формируют постоянно появляющиеся вихри от берегов

sempron

так а что со льдом и шаром в воде, как это простоыми словим будет?

WYRASUK

все таки мне кажется что погружаться шарик будет
надо бы как нить понаблюдать попробовать )

sempron

мне бы объяснения

WYRASUK

как то сомнительно мне что можно ответить на этот вопрос не проведя эксперимент

demiurg

Погруженная часть льда - это 0.9 (отношение плотностей льда и воды) объема всего кусочка. Если он растает, то получившаяся вода как раз этот объем и будет занимать. Вывод: в воду, где он плавает, сунут всегда один и тот же объем => уровень не изменится.
Может быть легче будет так: представь что вода стала твердой (не превратилась в лед, а просто стала твердой если вынуть кусок льда, останется ямка. Если его расплавить, то получившаяся вода займет ровно эту ямку (по причине, изложенной выше).
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: