Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Сиротюк

Фізичні задачі навколо нас

1. Стрічковий транспортер рухається зі швидкістю 16 см/с. За який час вантаж переміститься за допомогою транспортера на 24 м?

2. Ліфт рівномірно піднімається зі швидкістю 3 м/с. Яку відстань він подолає за 0,5 хв?

3. Для запобігання кесонної хвороби (закупорка кровоносних судин) водолаза слід піднімати на поверхню дуже повільно. Наприклад, після доби, проведеної на глибині 120 м, підйом повинен тривати 12 годин. Визначте середню швидкість підйому водолаза. Підйом вважати рівномірним.

4. Медоносна бджола літає за нектаром на відстань до 2,25 км. Щоб зібрати 400 г меду, вона повинна здійснити до 80 000 польотів. Порівняйте відстань, яку пролітає бджола, з довжиною земного екватора.

5. Страус бігає зі швидкістю 109 км/год. Чи наздожене його гепард, швидкість якого 32 м/с?

6. З якою швидкістю йде студентка, якщо вона робить 6 кроків за 4 с і довжина її кроку 70 см?

7. Як повинна вчинити людина за кермом: зупинитися чи проїхати на жовте світло світлофора, якщо встановлено такі параметри: автомобіль рухається з допустимою швидкістю 15 м/с, максимальне прискорення 3 м/с², ширина перехрестя 10 м, жовте світло світиться упродовж 2 с?

8. На столику залізничного вагона стоїть склянка чаю. Якою буде поверхня чаю у склянці, коли поїзд сповільнюватиме свій рух?

9. За течією річки в густому тумані, що закриває береги, пливе човен. Чому за таких умов із човна не можна визначити, у якому напрямку і з якою швидкістю він пливе?

10. Пліт пливе за течією річки. Який його рух відносно води? Берега річки?

11. Для економії часу в жнива автомобіль навантажують зерном з комбайна на ходу. Поясніть: а) чи рухається автомобіль відносно комбайна; б) чи рухаються автомобіль і комбайн відносно стерні; в) чи рухається зерно відносно автомобіля.

12. Перша у світі орбітальна космічна станція, утворена внаслідок стикування космічних кораблів «Союз-4» і «Союз-5» (1969 р.), мала період обертання 88,85 хв і середню висоту над поверхнею Землі 230 км (уважайте, що орбіта колова). Визначте середню швидкість руху станції.

13. Діаметр колеса велосипеда d = 70 см, ведуча шестірня має 48 зубців, а ведена - 18 зубців. З якою швидкістю рухається велосипедистка на цьому велосипеді за частоти обертання педалей 1 об/с? З якою швидкістю рухається велосипедистка на велосипеді за тієї самої частоти обертання педалей, якщо в цього велосипеда d = 50 см, ведуча шестірня має 48 зубців, а ведена - 15 зубців?

14. Кругла пилка має діаметр 600 мм. На вісь пилки насаджено шків діаметром 300 мм, який приводиться в обертання за допомогою пасової передачі від шківа діаметром 120 мм, насадженого на вал електродвигуна. Яка швидкість зубів пилки, якщо вал електродвигуна робить 1200 об/хв?

15. Фобос і Деймос - два природні супутники Марса. Фобос обертається ближче до центра планети, Деймос - далі. У якого з них більша швидкість обертання навколо планети? Орбіти супутників уважати майже коловими.

16. У 1895 р. вчені встановили, що кільце Сатурна складається з безлічі дрібних частинок, які незалежно обертаються навколо планети. Як змінюються швидкості обертання частинок по радіусу кільця в напрямку від його внутрішньої частини до зовнішньої?

17. Намотуючи нитку на котушку, слід поступово зменшувати швидкість її обертання. Чому?

18. Об вітрове скло автомобіля, який рухається, ударився комар. Порівняйте сили, які діють на комара й автомобіль під час удару.

19. Згідно з третім законом механіки, якщо кінь тягне воза, то й віз з такою самою силою мав би тягнути коня. Чому ж кінь тягне воза, а не віз коня?

20. Чому ми не помічаємо притягання між тілами, що нас оточують?

21. Як рухався б Місяць, якби зникло тяжіння між Місяцем і Землею?

22. З особистих спостережень установіть, чи можна тілом якої-небудь природи запобігти дії сили всесвітнього тяжіння.

23. На якій відстані від Землі сила притягання космічного корабля до неї стане у 100 разів меншою, ніж на Землі?

24. Вага тіла зменшується з підняттям над Землею. Чи збільшиться вага тіла, якщо його наблизити до центра Землі, наприклад опустити тіло на дно глибокої шахти?

25. Людина, маса якої дорівнює 70 кг, перебуває в ліфті. Визначте вагу людини: 1) перед початком піднімання; 2) на початку піднімання з прискоренням 3 м/с²; 3) під час руху із сталою швидкістю 5 м/с.

26. Чи має вагу качка, що летить? А чи має вагу качка, яка падає: а) у повітрі; б) вільно? Якщо має, то чи однакова ця вага? Якщо неоднакова, то на скільки відрізняється?

27. З якою швидкістю має їхати велосипедистка по середній частині опуклого моста з радіусом кривизни 10 м, щоб не чинити тиск на міст?

28. У якому випадку предмет, який випав з вікна вагона, упаде на землю раніше: коли вагон стоїть на місці чи коли він рухається?

29. Ствол рушниці й мішень розташовано на одній горизонталі. Одночасно з пострілом мішень починає вільно падати. Чи влучить куля в мішень?

30. На Землі чи на Місяці більше зміститься тіло по горизонталі, якщо його кидати горизонтально з однакової висоти з однаковими за модулем швидкостями?

31. У якому випадку (за інших однакових умов) дальність польоту списа буде більша: а) спортсменка кидає спис зі стану спокою; б) метальник кидає спис із розгону? Чому?

32. Коли легше утримувати відро під час занурення його у криницю: коли воно перебуває в повітрі, чи коли воно занурене у воду? Чому?

33. Чому у водоймищі із заболоченим дном людина на глибокому місці грузне значно менше, ніж на мілкому?

34. Чому хлопчик, набравши повні легені повітря, може вільно лежати на поверхні води, а коли випустить повітря - занурюється?

35. Чому в морі легше плавати, ніж у річці?

36. Чому важко занурити у воду відро догори дном?

37. Чому, коли ми ходимо по дрібній гальці у воді, не відчуваємо болю, вийшовши на берег, відчуваємо?

38. Чому, відкриваючи двері від себе, слід штовхати їх ближче до ручки, ніж до дверних петель?

39. Поясніть, навіщо використовують нерухомий блок, адже він не дає виграшу в силі. Де зручно його використовувати? Наведіть приклади. Підтвердьте один із прикладів графічно.

40. Людина стрибнула з великого моторного човна на берег річки. Що можна сказати про швидкості, які отримали човен і тіло людини?

41. Перебуваючи в нерухомій байдарці, турист у напрямку берега кинув зі швидкістю 2 м/с важкий рюкзак. Унаслідок кидка байдарка набула швидкості 20 см/с. Якою є маса байдарки з туристом, якщо маса рюкзака 10 кг?

42. Супутник рухається по коловій орбіті. Чи мають потенціальну енергію предмети в кабіні супутника відносно кабіни? Відносно Землі?

43. Спортсменка підкинула м’яч вертикально вгору і зловила його, коли той падав униз. Як перетворювалася енергія м’яча?

44. Десятикласник, щоб утратити масу, щоденно протягом 30 хв займається фізичними вправами. При цьому він затрачає додатково потужність 232,5 Вт. Раціон харчування учень не змінює. На скільки зменшиться маса десятикласника за тиждень?

45. З яких видів механічної енергії складається повна енергія штучного супутника Землі?

46. Парашутистка рівномірно спускається на парашуті. Її кінетична енергія стала, а потенціальна - весь час зменшується. Чи не порушується тут закон збереження енергії?

47. Маса летючої риби 0,51 кг. Її політ у повітрі за інерцією на відстань до 30 м триває 2 с. Визначте кінетичну енергію в момент польоту риби над водою на висоті до 10 м. Політ риби вважати рівномірним.

48. Під час потужного землетрусу енергія ударної хвилі, за розрахунками вчених, сягає в епіцентрі до 10¹⁸ Дж. Розрахуйте, скільки років довелося б працювати гідрогенератору потужністю 10⁸Вт, щоб виробити таку саму кількість енергії.

49. Червоні кров’яні тільця людини мають діаметр приблизно 7 • 10^-6 м і товщину 10^-6 м. В 1 мм³ крові їх міститься 5 • 10⁶. У тілі людини 5 л крові. Маса молекули гемоглобіну ≈ 1,9 • 10^-21 г, а густина гемоглобіну 1 г/см³. Скільки червоних кров’яних тілець і молекул гемоглобіну міститься у крові людини?

50. На деталь, площа поверхні якої 20 см², нанесено шар срібла, товщиною 1 мкм. Скільки атомів срібла міститься в покритті?

51. Кухонна сіль (цукор), поміщена у воду, через деякий час після розчинення рівномірно розподіляється в усьому об’ємі. Переконайтеся в цьому. Чи залежить швидкість протікання процесу від температури води? Чим пояснити, що в рідинах дифузія протікає набагато повільніше, ніж у газах, і значно швидше, ніж у твердих тілах? Чи залежить швидкість протікання дифузії від роду дотичних рідин? Спосіб дослідження опишіть. Зробіть узагальнювальні висновки.

52. Маса повітря, що надходить до легень теляти за один вдих, 3,5 • 10^-4 кг, а його об’єм 0,3 л. Визначте тиск у легенях теляти, якщо їх температура 36,7 °С?

53. Як зміниться тиск у посудині з газом, якщо раптово зникнуть сили тяжіння між його молекулами?

54. Яка приблизна маса повітря у вашому класі за температури 20 °С і нормального атмосферного тиску? Молярна маса повітря 0,029 кг/моль.

55. Час пробігу реактивного літака по злітній смузі аеродрому з підвищенням температури навколишнього повітря збільшується. Як це пояснити?

56. Чому на СТО шини коліс автомобіля накачують узимку до більшого тиску, ніж улітку?

57. Накачуючи камеру футбольного (волейбольного) м’яча, кожного разу «посилають» у неї порцію повітря. Чому через деякий час камера перестає збільшуватися? Чи можна для визначення тиску в ній застосовувати закон Бойля-Маріотта? Закрийте пальцем трубку велосипедного насоса, натисніть на поршень і відпустіть його. Що ви спостерігатимете? Чому? Який процес відбувається при накачуванні насосом повітря у велосипедну камеру (футбольну, волейбольну)? Зробіть висновки з проведених спостережень.

58. Тепле повітря піднімається вгору. Чому у тропосфері внизу тепліше, ніж угорі?

59. Як пояснити розжарення метеорних тіл, що влітають в атмосферу Землі?

60. Чому від полін, що горять, з тріском відскакують іскри?

61. Чому проколений м’яч не відскакує під час удару об підлогу?

62. Чому батареї парового і водяного опалення розташовують біля підлоги, а не біля стелі?

63. Де більша ймовірність виникнення весняних уранішніх заморозків - на підвищенні чи в долині?

64. У виробничій практиці нагріті до високої температури металеві деталі часто охолоджують у воді, мінеральній оливі або на повітрі. У якому середовищі охолоджування відбувається найшвидше і чому?

65. Чому гарячий чай охолоджують, помішуючи його ложкою?

66. Нормальна температура людини приблизно 36,6 °С. Чому людині не холодно за температури навколишнього середовища 25 °С і дуже жарко за температури 37 °С?

67. У металевому циліндрі газ повільно стиснули поршнем. Чи змінилася внутрішня енергія газу?

68. Чому під час накачування камери велосипедного колеса насос нагрівається?

69. Чи можна здійснити повільний адіабатний процес у скляній колбі, калориметрі, посудині Дьюара?

70. Будь-яка теплова машина складається з трьох основних частин. Назвіть їх.

71. Чому поршні двигуна внутрішнього згоряння виготовляють з легких алюмінієвих сплавів? Чому між циліндром і поршнем двигуна внутрішнього згоряння залишають зазор?

72. Узимку для охолоджування двигуна внутрішнього згоряння використовують не воду, а особливий склад, так званий антифриз (55 % етилену і 45 % води), який замерзає за нижчої температури, ніж вода. Чим викликана така заміна?

73. Чому у двигуні внутрішнього згоряння такти стиснення і робочого ходу - адіабатні, а такти всмоктування й випускання не є адіабатними процесами?

74. Чому бензин, який надходить до циліндра двигуна внутрішнього згоряння, випаровується в основному під час такту стиснення, а не під час такту всмоктування?

75. Що більше циліндрів у двигуні внутрішнього згоряння, то менше за розмірами в нього махове колесо. Чому?

76. Чому пітніють окуляри, коли людина з морозу заходить до кімнати?

77. Чи утворюється роса за вітряної погоди?

78. Чому волейбольна сітка значно натягується після дощу?

79. Чому сильну спеку важче перенести за високої вологості повітря?

80. Відомо, що випадки захворювання частіше трапляються взимку за вологості 20-30 %. А за тієї самої температури, але більш високої відносної вологості - рідше. Чим це пояснюється?

81. Вуглекислотні вогнегасники заряджають зрідженим вуглекислим газом. Чому під час роботи вогнегасника з нього виходить щільна білувата хмара («вуглекислий сніг»), а не рідина? На чому ґрунтується гасіння вогню таким вогнегасником?

82. Проведіть спостереження і поясніть, чому у відкриту кватирку натопленої кімнати в морозний день ніби «валить» густий туман. Чому взимку лід утворюється тільки на внутрішніх боках шибок? Зробіть узагальнювальні висновки.

83. Личинки комарів, які розвиваються у воді, підвішуються знизу до поверхневої плівки води. Чи зміняться умови підвісу, якщо поверхню води буде залито тонким шаром нафти?

84. Чому крапля спирту розтікається по склу, а крапля ртуті набирає форму кулі?

85. Чому брезентовий намет добре захищає від дощу?

86. У складальних цехах різних підприємств умови для роботи є комфортними, якщо температура повітря близько 18 °С, а відносна вологість - 50 %. Яку температуру має показувати вологий термометр психрометра за цих умов? На скільки має знизитися температура зовнішнього повітря, щоб шибки в цеху запітніли, якщо умови роботи в цеху комфортні?

87. Чи є умови комфортними в задачі № 86, якщо температура повітря в цеху 18 °С, а точка роси 10 °С? Знайдіть масу водяної пари, що міститься в повітрі приміщення цеху, якщо об’єм приміщення V = 500 м³.

88. В офісне приміщення подається кондиційоване повітря об’ємом 200 м³ за температури 20 °С і відносній вологості 52 %. Забирається повітря з вулиці при 5 °С і відносній вологості 90 %. Яку масу води треба додатково випарувати в повітря, яке подається у приміщення?

89. У приміщенні розмірами 4 х 5 х 2,5 м за температури 18 °С відносна вологість повітря становить φ₁= 30 %. Скільки води перетворить у пару ультразвуковий зволожувач повітря, щоб умови у приміщенні стали комфортними (φ₂= 50 %)? Який час має працювати зволожувач, щоб створити такі умови, якщо його продуктивність 0,77 кг/год?

90. Побутовий кондиціонер пропускає через кімнату щогодини 552 м³ повітря, яке подається з вулиці за температури 30 °С та вологості 70 % і охолоджується в кондиціонері до 5 °С, а в кімнаті нагрівається до 20 °С. Визначте масу конденсату, який утвориться впродовж 30 хв роботи кондиціонера. Яка відносна вологість установиться у приміщенні кімнати?

91. У кисневому балоні для газозварювальних робіт об’ємом 100 л міститься 400 мг водяної пари. Чи буде утворюватися лід на редукторі кисневого балона, якщо під час виходу з редукційного клапана температура газу внаслідок різкого розширення знизилася до -3 °С? Температура навколишнього повітря 10 °С, а відносна вологість 37 %.

92. Як у ванній кімнаті за зовнішнім виглядом розрізнити трубу з гарячою і холодною водою?

93. Поясніть суть явища: за допомогою чорнильної ручки можна легко написати текст на щільному папері, важко - на промокальному і неможливо - на промасленому.

94. Чому шовкова хустинка не так добре витирає піт, як полотняна?

95. Чи псуватиметься зерно, якщо його зсипати на сухий тік під навіс?

96. Покладіть у воду шматок крейди. З нього в усіх напрямках почнуть виходити бульбашки. Чому?

97. Який ґрунт сохне після дощу швидше - піщаний чи глинистий? Чому?

98. Під час зведення споруд на цегляний фундамент укладають шар руберойду - матеріал, просочений кам’яновугільною смолою. Інакше приміщення легко може стати сирим. Чому?

99. У якому з капілярів: вузькому чи широкому встановиться вище стовпчик рідини, якщо рідина змочує капіляр?

100. У якому з капілярів: вузькому чи широкому встановиться вище стовпчик рідини, якщо рідина не змочує капіляр?

101. Гніт лампи, опущений у гас, горить безперервно. Чим це пояснюється?

102. Якщо капіляром доторкнутися до поверхні води, він повністю заповнюється. Чи битиме вода фонтаном, якщо його розламати пополам?

103. Яких деформацій зазнає деталь під час її обробки на токарному верстаті?

104. У чому проявляється зміцнення металу при пластичних деформаціях? Яке значення має це явище для техніки?

105. На чому ґрунтується використання пружних властивостей твердих тіл в амортизаторах, годинникових пружинах тощо?

106. Чому різець із вуглецевої сталі не можна використовувати при високих швидкостях різання?

107. Під час установлення дверних блоків використовують монтажну поліуретанову піну, якою заповнюють щілини між стіною і полотном коробки дверей. Для чого між поздовжніми полотнами дверної коробки ставлять тимчасові горизонтальні поперечини? Яких деформацій зазнає така поперечина? Полотно дверної коробки?