Физика на кухне - поступаем в ЗФТШ

[мат-ламер]

Среди задач по физике, которые предлагались поступающим в заочную физико-техническую школу, были задачи качественные и экспериментальные. Я задумался, а смог бы я их решить? Открыл "Квант", 1976 г., №1, стр.71.

Задача 1. Потребовалось срочно отвесить 100 г растительного масла или манной крупы. Но весов дома не оказалось. Опишите, как вам удалось справиться с этой задачей.

Я пошёл на кухню. Думал найти хоть какой-то эталон, имеющий вес 100 г, или сосуд, имеющий известный объём. Надо же от чего-то отталкиваться! Чай покупался в пачках по 100 г, но он был пересыпан в стеклянную банку с завинчивающейся крышкой, и непонятно, сколько там чая осталось. В шоколадке было 90 г, но она была надкусана. Все имеющиеся ёмкости (кружки, рюмки ...) были непонятно какой ёмкости. С задачей не справился.

Задача 4. Можно ли пользуясь барометром, определить высоту здания? Проведите необходимые измерения и расчёты и сравните полученный результат с действительной высотой.

Я живу в трёхэтажном доме. Чердак закрыт и понятно, что ключ мне не дадут. Имеющийся у меня бытовой барометр непонятно какой точности. И интуиция подсказывает, что этой точности мне не хватит. И надо сказать, что ЗФТШ предназначена для школьников из глубинки, которые в большинстве своём живут в малоэтажных зданиях и точными барометрами не обладают. Есть ещё способ, выбросить барометр в окно, и посмотреть, сколько времени он будет падать Но тут нужен точный секундомер, которого у меня нет В общем с задачей я не справился.

Задача 11. Когда содержится больше влаги в одном куб. метре воздуха? Осенью (льёт холодный дождь, температура плюс три градуса) или засушливым летом (температура плюс тридцать градусов, влажность 20 процентов)?

И тут мне интуиция ничего не подсказала, чтобы я мог сходу ответить на вопрос. Но я подумал, что было бы желание и я смогу в сети найти нужные таблицы с нужными мне данными. То есть, думаю, что задача для меня решаема в принципе. А теперь рассмотрим школьника из глубинки. Единственно, что у него есть, это учебник физики. Есть ли в этом учебнике какие-то справочные данные - не знаю.

Справились ли вы с предложенными задачами?

[Dedekind]

мат-ламер в сообщении #1597257 писал(а):

Есть ещё способ, выбросить барометр в окно, и посмотреть, сколько времени он будет падать

Ну, как мы знаем из того самого анекдота, есть еще куча способов:) Мне самым точным и простым кажется способ через измерение тени здания и тени барометра.

-- 11.06.2023, 10:21 --

мат-ламер в сообщении #1597257 писал(а):

Есть ли в этом учебнике какие-то справочные данные - не знаю.

В Ландсберге, например, есть все данные, которые тут нужны.

[sergey zhukov]

мат-ламер в сообщении #1597257 писал(а):

Потребовалось срочно отвесить 100 г растительного масла или манной крупы

Если есть какой-нибудь эталон веса 100 гр, то можно отвесить на "водяных" весах: взять, скажем, чашку, бросить туда эталон и пустить плавать по воде, замерив уровень ее погружения. Затем вытащить эталон и наливать в чашку масло/насыпать манку, пока чашка не снова не погрузиться по метку. 100 гр можно получить примерно так: налить воды в 200 гр граненый стакан и отливать из него воду, наклоняя до тех пор, пока поверхность воды в стакане не коснется донышка (это "диагональное" сечение стакана будет объемом примерно 100 гр).

мат-ламер в сообщении #1597257 писал(а):

Когда содержится больше влаги в одном куб. метре воздуха?

Это неизвестно без таблицы влагосодержания в воздухе при разных температурах. Но по крайней мере отвечающий должен на это указать, а не отвечать, что "конечно, когда идет дождь".

[мат-ламер]

Dedekind в сообщении #1597263 писал(а):

В Ландсберге, например, есть все данные, которые тут нужны.

В задачнике Гольдфарба на последней странице есть некая таблица. Но она мне не помогла. Единственно, что я понял, что там будет примерное равенство - 6 граммов водяного пара в кубическом метре. Но, если спрашивают, где же всё же будет больше влаги, то тут либо надо более точные таблицы, либо я ошибся в вычислениях.

И, когда идёт дождь, влажность близка к ста процентам. Но насколько?

-- Вс июн 11, 2023 13:22:47 --

sergey zhukov в сообщении #1597279 писал(а):

налить воды в 200 гр граненый стакан

У нас дома такого стакана нет. Но в те времена (1976 г.) такие стаканы и стаканчики половинного размера (100 мл - стопочки) были широко распространены. И тут вопрос, где достигаются эти 200 (100) мл? Я так думаю, что там где кончается гранение и начинается гладкий ободок. На счёт стопочки непонятно. Но, по крайней мере, имея стаканы на 200 и 100 мл, можно в этом деле разобраться. А если знать удельный вес масла (он чуть больше 0.9), можно достаточно точно отмерить на глаз 100 г, ничего не взвешивая. Но тут точность может оказаться недостаточной.

[DimaM]

Посмотрел таблицу давления насыщенного пара. При +3 это 5.686 мм рт. ст., при +30, соответственно, 31.84. Сравнивая по нехитрой формуле $\rho\sim P\varphi/T$, получаем, что при +30 и 20% влажности воды в воздухе чуточку больше, чем при +3 и 100%.

[мат-ламер]

DimaM в сообщении #1597283 писал(а):

Посмотрел таблицу давления насыщенного пара. При +3 это 5.686 мм рт. ст.

В задачнике Гольдфарба единица измерения - грамм на куб. метр. Но цифры примерно те же

[sergey zhukov]

мат-ламер
Зная плотность отмеряемого материала и имея линейку самый простой и быстрый способ отвесить что-либо - это, конечно, залить/засыпать это в емкость с легко вычисляемым объемом. Для жидкостей это годится. Но для сыпучих материалов насыпная плотность определена хуже, это не слишком точный способ.

[DimaM]

Помнится, раньше в ходу были мерные кружки со шкалами для муки, сахара и т.п.
Также в те годы в качестве эталона можно было использовать медную мелочь. Копеечная монета весила грамм, двухкопеечная - два, трехкопеечная - три, пятикопеечная - пять.

[sergey zhukov]

Немного не по теме, но напишу тут, пока не забыл.

Мне к свое время понравилась такая задача. Есть баллон с газом (допустим, с азотом) под давлением. Вы заметили, что где-то в баллоне дырочка, газ медленно уходит. Заделать ее невозможно. У вас есть другой такой же пустой баллон, и вы хотите перекачать газ из одного баллона в другой, пока не поздно. Но у вас нет никакого насоса. Если просто соединить баллоны шлангом, то в новый баллон перейдет только половина газа. Как спасти весь газ?

[Mihr]

sergey zhukov, охладить до жидкого состояния и перелить - не вариант?

[eugensk]

sergey zhukov
Можно соединить шлангом, исходный баллон нагреть, а приёмный охладить. Тогда перейдёт больше половины.

-- 11 июн 2023, 15:58 --

Еще два способа, когда баллоны уже соединены шлангом.
- исходный баллон раскрутить штуцером наружу, приёмный оставить на месте, тоже перейдёт больше половины.
- пробить еще одно отверстие и закачать через него воду, она вытеснит газ. Так можно спасти весь газ.

[sergey zhukov]

Ну, тоже варианты, конечно. Особенно раскрутить баллон на центрифуге впечатляет. Но есть решение получше.

Цитата:

- пробить еще одно отверстие и закачать через него воду, она вытеснит газ. Так можно спасти весь газ.

А как закачать? Нет насоса. Но это уже теплее.

[eugensk]

Давление в трубах уже какое-то есть, сколько-то атмосфер. А если водопровода нет, то тот самый опыт с длинной вертикальной трубой и бочкой, можно создать любое давление. Нам лишь бы превзойти давление в баллоне.

[sergey zhukov]

Еще немного додумать осталось. Есть решение проще.

[eugensk]

Второй баллон распилить :)
В воде на достаточно большой глубине поместить первый баллон и половинку второго, чтобы пузрьки в неё попадали и там собирались.

-- 11 июн 2023, 16:27 --

Соединить баллоны и погрузить в воду, исходный баллон ниже, дыркой вниз, приёмный выше, на такую глубину где вода заполнит весь исходный баллон. Да, точно так.