Григорий Остер - Физика. Ненаглядное пособие

Почему тяжелые железные корабли не тонут и уходят в дальние плавания, а худенький, не умеющий плавать Петя чуть не отправился на дно?

Ответ. Потому, что тела тонут не от того, что они тяжелые, а от того, что, плюхнувшись в воду, вытесняют ее недостаточно и Архимедова сила, толкающая тела из воды, меньше силы их собственной тяжести.

Поднявшись в верхние слои атмосферы на воздушном шаре, воздухоплаватель сбросил на головы провожающих родственников три мешка с песком. Какую цель преследовал воздухоплаватель, сбрасывая специально взятые для этой цели мешки?

Ответ. Воздухоплаватель не метил в родственников, просто он хотел удалиться от них как можно выше. Чтоб не доставали!

Масса червячка Емели, которого дядя Петя встретил в огороде и уговорил сходить на рыбалку, была 0,09 г, длина 2 см, площадь поперечного сечения 0,05 см2. Каков будет вес червячка в речке на крючке?

Ответ. Всего-то 0,00098 Н. Голодной рыбине даже не хватит червячка заморить.

Объем надувного шара, наполненного водородом — 0,2 м3. Масса оболочки шарика вместе с веревочкой 5 грамм. Сможет ли шарик поднять к потолку привязавшуюся к веревочке за хвост опытную сотрудницу белую мышку Мушку, масса которой 40 грамм?

Ответ. Сможет. Масса мышки Мушки 0,04 кг. Чтобы до потолка поднять сотрудницу такой массы за хвост, нужно 0.4 ньютона. А подъемная сила шара с водородом объемом в 0,2 м3 равна 2,42 Н. Это ясно каждому, кто может вычислить, сколько сегодня с утра весят 0,02 м3 водорода и чему равна выталкивающая сила, на них действующая. Она вчера вечером была равна весу воздуха такого же объема.

Два персонажа народной сказки: отрицательный и положительный поочередно погружались в три жидкости: в вареную воду, в студеную воду ив молоко. В каком случае выталкивающая сила была больше?

Ответ. Плотность молока меньше, поэтому молоко выталкивает слабее, чем обе воды. Но одинаково выталкивает и положительных, и отрицательных, без разбору.

Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой сковородке?

Ответ. На чужой сковородке солидные караси гораздо весомей. Если их не выпотрошили.

На новый год дедушка Кощей решил подарить детям семьдесят волшебных надувных шариков со слезоточивым газом. Не знал дедушка, что подъемная сила одного кубического метра этого ужасного газа равна 20 Н, и понес шарики на веревочках, крепко намотав веревочки на руку. Общий объем всех семидесяти шариков 20 м3, а масса худющего Кощея 30 кг. Унесут ли шарики дедушку Кощея к чертовой бабушке?

Ответ. Унесут. Чтобы поднять дедушку и отнести к бабушке, нужна сила, равная его весу — 300 Н, а красивые, но опасные волшебные шарики тянут вверх с силой 400 Н. Да, в природе газов с такой подъемной силой не бывает. И быть не может. А Кощеи, что, бывают?

Однажды физики хотели поручить одному джоулю кое-какую общественную работу. «Да вы за кого меня принимаете?» — закричал возмущенный джоуль. Что ответили физики?

Ответ. «В данном случае, — сказали физики хором, — мы принимем тебя за единицу работы».

Хрямзик хотел заставить Грымзика работать. За это Грымзик, действуя с силой в несколько ньютонов, пихнул Хрямзика на несколько метров. Как вьршслить в джоулях механическую работу, совершенную Грымзиком?

Ответ. Нужно ньютоны, которыми толкался Грымзик, умножить на метры, на которые отлетел Хрямзик. Получатся джоули, которые наработал Грымзик, толкая Хрямзика.

Коля отказывается совершить работу, равную 588 Джоулям, и помочь собственной бабушке втащить по лестнице авоську с капустой массой 5 кг. Какую силу придется прилагать Колиной бабушке, и на какую высоту должна она сама тащить авоську с капустой?

Ответ. Бабушка, кряхтя и прилагая силу в 49 ньютонов, равномерно потащит авоську с капустой на высоту 12 метров.

Пока Петины друзья занимались общественно полезным трудом, Петя, масса которого 35 кг, залез на самую верхушку березы, высота которой 12 м. Какую механическую работу совершил Петя?

Ответ. 35 кг петиной массы умножим на 9,8 Н /кг. У нас получится сила, которую Петя прилагал, чтобы затащить себя на березу. Теперь эту силу умножаем на длину березы — 12 м. И выходит, что пока петины друзья зря тратили время на общественно полезную деятельность, Петя проделал плодотворную механическую работу, равную 4116 Джоулям. Вот какой работоспособный мальчик теперь сидит на березе и кричит, чтоб его как-нибудь оттуда сняли.

Осьминог Демьян поймал восемь братьев-близнецов аквалангистов и медленно выжимает. Не как плавки после купания, а как гантели. То есть качает мускулы, равномерно поднимая всех восьмерых на высоту двух метров от дна. Какую работу совершает за одно выжимание каждая нога осьминога, если известно, что на берегу все братья-аквалангисты вместе с аквалангами, ластами и плавками совершенно неотличимы друг от друга и имеют общий вес 13720 Н, а общий объем 1,2 м3?

Ответ. Для начала узнаем общий вес братьев в воде. Братья, конечно, обидятся, но после вычитания из их сухопутного веса архимедовой силы, они все вместе со своими аквалангами и прочим добром весят всего 1960 Н. А по отдельности и того меньше. Подкидывая такого легковесного брата даже на высоту целых двух метров, Демьян совершает работу всего в 490 джоулей. Не повезло Демьяну. Не быть ему культуристом.

Печальный дядя Боря, мечтая создать у себя в комнате уют, два часа толкал свой шкаф с пиджаками и брюками, но так и не смог сдвинуть его с места. Какую механическую работу совершил печальный дядя Боря?

Ответ. Никакой механической работы печальный дядя Боря не совершил, потому что под действием приложенных к шкафу слабеньких дядибориных сил шкаф с места не стронулся.

Водитель грузовика, доставлявшего со склада в магазин пряники, внезапно соскучился по своей жене, выключил мотор, не нажав на тормоз, выпрыгнул из кабины и убежал домой. Грузовик с выключенным мотором самостоятельно проехал по инерции мимо магазина, в котором продавцы и покупатели с нетерпением ждали пряников, и укатил в никому неизвестном направлении. Какая механическая работа была совершена во время движения грузовика с выключенным мотором?

Ответ. Грузовик двигался по инерции, никакие силы к нему приложены не были — в этом случае никакая работа не совершается. В физике как и в жизни нельзя совершить работу, не прилагая сил.

Мощность четырехлетней Маши равна 100 Вт. Какую работу она, ни на секунду не останавливаясь и не умолкая, совершает за 30 секунд?

Ответ. За 30 секунд Маша наработала 3 килоджоуля. Интересно, кто и что позволяет малышке получить выигрыш в силе?

Мама велела Саше поднять брошенный им на пол школьный ранец и положить на стол, однако, Саша четыре часа отлынивал от этой тяжелой работы. Вычислите работу, которую должен был совершить Саша при подъеме школьного ранца объемом 0,012 м3 на высоту стола равную 89 см. Средняя плотность школьного ранца с учебниками, тетрадками и двойками 0,43 г/см3.

Ответ. Работа A = FS. Расстояние S нам известно: 0,89 м. Сила F, которую Саша должен приложить, чтобы равномерно поднимать свой ранец вверх, должна быть равна FT — силе тяжести, действующей на ранец, иначе ранец так и останется валяться на полу. У нас получится 45 Дж. Боюсь, для Саши это непосильный труд.

В яму глубиной 1 метр за 10 секунд падает 10 одинаковых мальчиков. Средняя плотность каждого мальчика 1000 кг/м3. Объем каждого мальчика 0,04 м3. Какая средняя мощность при этом развивается?

Ответ. Конечно, вместо того, чтобы отвечать, вы можете сами спросить: «Мощность чего?» Как чего? Мощность потока падающих мальчиков. А может они падают на лопасти турбины. Тогда средняя мощность потока падающих на лопасти турбины, а потом спрыгивающих с нее и разбегающихся по домам мальчиков будет 392 Вт.

Унося ноги от милиционеров, преступники часто проделывают большую механическую работу по перемещению себя за короткое время на значительное расстояние. Так, например, жулик Гудков Миша, прилагая силу в 1500 Н, за 2 часа переместил себя на расстояние 96 километров. Определи среднюю мощность уносящего ноги жулика Гудкова.

Ответ. Довольно мелкий жулик этот Миша Гудков. Его мощность всего 2 кВт, С такой мощностью много не нажульничаешь.