Качественные задачи по физике в средней школе и не только…

– …В самом конце первого круга моя лошадь подвернула ногу, но я не растерялся, взвалил ее на плечи и второй круг пробежал, неся лошадь на себе. Поскольку мы финишировали с нею вместе, опередив всех, судьи были вынуждены засчитать нам победу – ведь неважно, кто был на ком!

– Вы хотите сказать, барон, что бежали с лошадью на плечах быстрее фаворита скачек?

– Ну что вы, конечно нет. Впрочем, фаворит в тот день был не в форме и бежал со скоростью 30 верст в час, а прочие и того хуже.

– Но для человека с грузом и это недостижимая скорость!

– Разумеется. Даже я с такой ношей вряд ли развиваю больше 15 верст в час. Просто моя лошадь очень хорошо прошла первый круг!

Разоблачите барона Мюнхгаузена.

9. Рассеянный локомотив

Локомотив с единственным вагоном въехал на очень длинный мост. В момент въезда на мост вагон отцепился и стал замедляться с постоянным по величине ускорением, а локомотив продолжил движение, не меняя скорости. Вагон остановился посередине моста. Где в этот момент оказался локомотив?

4. Вращательное движение

10. Загадка железнодорожных колес

Металлические колеса железнодорожного вагона, трамвая, поезда метро напрессовываются на металлическую же ось, так что образуется жесткая конструкция – так называемая колесная пара. Однако на повороте рельсового полотна внешнее колесо должно пройти больший путь, чем внутреннее, то есть сделать больше оборотов вокруг своей оси. Но это физически невозможно, потому что колеса на оси зафиксированы. Проскальзывание колеса по рельсу – явление неприятное и небезопасное. Как решается эта проблема?

11. Транспортировочная суета

В древности тяжелые грузы часто перемещали на помостах, под которые подкладывали бревна. Люди или животные тянули помост вперед, он перекатывался на бревнах, бревно, которое выкатывалось из-под помоста сзади, переносили (или перекатывали) и подкладывали спереди (рис. 2).

Рис. 2

Винкель и Нуллибер решили устроить реконструкцию древнего строительства и перемещают трехметровый помост на четырех бревнах (это минимальное количество, обеспечивающее устойчивость: почти все время помост катится на трех бревнах, пока четвертое переносят). Помост преодолел сто метров. Сколько раз друзьям придется перенести вперед бревно, выкатившееся сзади? Какое суммарное расстояние они пройдут за это время с бревном?

12. Кроличьи бега

Шесть глупых и жадных кроликов сидят в вершинах правильного шестиугольника в темной комнате и грызут по морковке. Когда включают свет, каждый кролик замечает, что у соседа справа есть морковка, и преисполняется желания ее отобрать, то есть каждый кролик начинает бежать к своему соседу справа. Чем все это закончится?

13. Шустрая грязь

На колеса велосипеда устанавливают щитки, которые защищают велосипедиста от грязи, слетающей с колес. Грязь слетает с колеса с той скоростью, до которой ее разогнало колесо. Понятно, почему на велосипедиста попадает грязь с переднего колеса. Но зачем нужен щиток на заднем – ведь для того, чтобы попасть с заднего колеса на спину велосипедиста, грязь должна обогнать велосипед, то есть двигаться со скоростью больше скорости велосипеда? Как это возможно?

14. Сложное движение велосипеда

Куда движутся педали велосипеда относительно рамы, когда велосипедист работает ногами и велосипед едет вперед? А относительно земли? Относительно верхней точки колеса?

15. Вперед или назад?

Во время поездки на поезде Винкель сказал Нуллиберу, что прямо сейчас у их поезда есть части, которые движутся в обратном направлении – против хода поезда. Нуллибер предположил, что это дым из трубы, но Винкель напомнил ему, что магистральные железные дороги давно электрифицированы. Тогда Нуллибер сказал, что Винкель говорит ерунду. Кто из друзей прав?

III. Взаимодействие тел

5. Инерция. Силы. Законы Ньютона

16. Мокрый зонт

Зачем перед тем, как войти в помещение, мокрый зонт встряхивают. Какие физические закономерности при этом используются?

17. Загадочный топор

Сейчас почти любое туристическое снаряжение можно купить в магазине, но несколько десятилетий назад туристы многое изготавливали своими руками. Часто можно было увидеть походный топор, в котором вырезана часть щеки (два варианта показаны на рис. 3 – удачный и не очень удачный).

Рис. 3

Зачем это делалось? Какие недостатки есть у такого топора?

18. Потерявшаяся сила

На письменном столе лежит учебник физики. Как на любое тело, обладающее массой, со стороны земного шара на этот учебник действует сила гравитационного притяжения. Назовите парную ей силу с точки зрения третьего закона Ньютона («силу противодействия»).

19. Трактор против скалы

В каком случае канат порвется скорее: если его концы привязать к двум одинаковым тракторам, тянущим в противоположные стороны, – или если один конец привязать к такому же трактору, а другой прикрепить к скале?

20. Между молотом и диваном

Почему грецкий орех легко расколоть молотком на столе, но невозможно на мягком диване? Почему на столе это легче сделать, если молотком ударить, а не надавить?

21. Как по маслу!

Когда мы режем ножом продукты, в большинстве случаев мы не просто давим на нож сверху вниз, а проводим им вперед и назад. Это привычное действие, о смысле которого мы никогда не задумываемся. Однако так резать действительно легче (вы можете проверить это экспериментально). Почему?

22. Как сделать склон пологим

Автомобилю не хватает мощности, чтобы въехать на невысокий, но протяженный и довольно крутой склон (рис. 4).

Рис. 4

Как можно справиться с этой проблемой?

23. Как сделать склон пологим – 2

Опытные водители, припарковавшись на улице, идущей в гору или под гору, полностью выворачивают руль в одну или в другую сторону. Зачем?

24. Занимательные подтягивания

Как расположить руки на перекладине турника (ближе друг к другу? дальше? насколько ближе или дальше?), чтобы подтягиваться было легче?

25. Очень ровная веревка

Можно ли натянуть веревку между двумя столбиками так, чтобы она совсем не провисала?

26. Рвется там, где… толсто!