Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

б) Если тормоз отпущен и автофургон может двигаться по горизонтальной дороге без трения, его ускорение в первый момент будет…?

в) Когда автофургон движется вперед (вся вода еще попадает на его заднюю стенку), его ускорение будет (возрастать? уменьшаться? оставаться тем же самым?), потому что…?

г) Предположим, что теперь пожарный направляет горизонтальную струю воды в открытую дверь в задней стенке автофургона, вся вода попадает внутрь и собирается там. Как можно сравнить ускоренное движение (тормоз отпущен) в этом случае с движением в б) и в) , данных выше?

Дайте четкое основание (а может быть, основания) (~4 строчки).

22. Человеку, стоящему спокойно на абсолютно гладкой поверхности замерзшего озера, дают длинный ящик, в котором находится зверь, быстро бегающий из одного конца ящика в другой. В тот момент, когда человек получает ящик, зверь находится на середине пути от одного конца к другому ( 1 на фиг. VII). Предположим, вы можете наблюдать, как человек держит ящик (вы не видите, что происходит внутри ящика). (Ящик и человек находятся в покое в первый момент, когда человек его получает.)

Фиг. VII.

а) Увидите ли вы, что человек движется? Если он движется, то как? Обоснуйте ответ.

б) Теперь зверь устал и лег на дно посередине ящика. Как будет двигаться человек?

в) Зависит ли ваш ответ на вопрос б) от того, в какую сторону бежал зверь (справа налево или наоборот) в тот момент, когда он решил остановиться? Почему?

г) Человеку, спокойно стоящему на вращающемся без трения столике, передают (например, сосед, не касаясь его) крутящееся велосипедное колесо, насаженное на вертикальную ось, так, что человек может держать его как зонтик (фиг. VII, 2 ). В тот момент, когда он получает колесо, он находится еще в покое. Затем человек кладет вторую руку на ободок и останавливает колесо. Предскажите, что произойдет?

д) Теперь человек, не останавливая колеса, отклоняет ось от вертикального направления (фиг. VII, 3 ); сначала ось направляется наклонно вверх, затем горизонтально, затем наклонно вниз и наконец вертикально вниз. Как вы думаете, что произойдет, когда он будет держать его в новом положении все еще вращающимся?

е) Обоснуйте ваш ответ на вопрос д) .

23. а) Детали поверхности Юпитера скрыты тучами, и все же мы знаем, что Юпитер вращается. Какие наблюдения говорят нам об этом? Объясните, как мы можем оценить скорость вращения Юпитера?

б) Мы не видим молекул газа и все-таки знаем, что они быстро движутся. Из каких наблюдений мы это знаем?

в) Мы не можем видеть молекулы, однако нам известно, что молекулы гелия — единичные атомы, а молекулы водорода состоят из пары атомов. Какие физические наблюдения или измерения (отличные от химических экспериментов и аргументов) говорят нам о том, что молекулы гелия — единичные атомы?

24. С открытой поверхности блюдца испаряется жидкость, и вентилятор разгоняет пар.

а) Почему оказывается, что жидкость исчезает в этом случае быстрее, чем когда вентилятор выключен (~1 строчка)?

б) Почему жидкость исчезает быстрее, если ее подогреть? ( Замечание. Фраза «Молекулы разлетаются быстрее» не является адекватным объяснением.) (~3 строчки).

25. а) Если барометр поднять на крышу высокого здания, он покажет меньшее давление, а если взобраться с ним на гору, то можно заметить еще большие изменения и т. д. Объясните эти изменения на языке кинетической теории газов (~2 строчки).

б) Камень, поднятый над землей, снова падает на землю, если дать ему возможность свободно двигаться. Почему с точки зрения кинетической теории газов все молекулы воздуха не падают на землю?

26. Молекулы воздуха при атмосферном давлении имеют среднюю длину свободного пробега ~10 -7м.

а) Что это значит?

б) Если уменьшить давление воздуха до половины атмосферного при той же самой температуре:

1) Как изменится средняя длина свободного пробега?

2) Будет ли среднее расстояние между молекулами тем же самым, значительно больше или значительно меньше?

3) Какие изменения в трении воздуха можно ожидать (для медленного ламинарного потока)?

4) Укажите четкое основание вашего ответа на вопрос 3 .