Цилиндрический ящик диаметром 20 см и высотой 7 см наполнен песком. В песок зарыта легкая фигурка с грузом на ногах, а на его поверхность положен металлический шарик. При встряхивании ящика фигурка высовывается из песка, а шарик тонет в нем. Объяснить явление.
Длина окружности толстого вала ворота равна l см, а тонкого — L1 см (рис. 26). Длина окружности, которую описывает рукоятка, L, см. На какую высоту поднимается груз при одном повороте рукоятки? Какой выигрыш в силе дает ворот? Каково преимущество этого ворота перед обычным воротом?
1. Широкая трубка в виде усеченного конуса опущена в сосуд с водой, и ее нижнее отверстие закрыто легкой пластинкой АВ (рис. 80), которая удерживается давлением воды. Сила этого давления 10 Н. Оторвется ли пластинка, если: а) поставить на нее гирю в 10 Н; б) влить в трубку 10 Н воды?
1. Приведите примеры, показывающие, как проявляются архимедовы силы в мире живой природы.
Ответ. Плотность многих животных и растений, живущих в воде, мало отличается от плотности воды, поэтому выталкивающая сила, действующая на водные организмы (например, на рыб), или равна их силе тяжести, или лишь немного меньше. Поэтому все приспособления, служащие для противодействия силам тяжести, у них либо отсутствуют, либо имеют рудиментарный характер. Например, конечности глубоководных раков очень слабы и имеют непомерную длину.
Стебли подводных растений, несмотря на чрезвычайную гибкость и длину, достигающую иногда 60 м и нередко превышающую поперечные размеры в сотни и тысячи раз, тем не менее сохраняют в воде вертикальное положение благодаря силам Архимеда. Увеличению плавучести способствуют также крупные воздушные пузыри, заключенные у некоторых водорослей в концах стеблей и играющие роль поплавков.
В штативе укрепить круглодонную колбу, закрытую резиновой пробкой с проходящей сквозь нее стеклянной трубкой. К нижнему концу трубки на короткой нитке подвесить маленький колокольчик или бубенчик, а на верхний конец надеть небольшой отрезок резиновой трубки с зажимом. В колбу налить немного воды (рис. 59).
Вынуть пробку из колбы и нагреть воду до кипения. Через 3 мин после начала кипения вставить пробку с бубенчиком обратно в колбу и быстро отодвинуть спиртовку, После того как колба остынет, раскачать ее, заставляя звучать бубенчик. На расстоянии одного метра звон совершенно не слышен. Звон значительно усиливается, если открыть зажим. Объяснить явление.
Маятник, подвешенный на фоне фанерного экрана (рис. 58, а), отвести в сторону и отпустить. Через некоторый промежуток времени колебания маятника прекратятся, но затем постепенно он снова раскачивается, причем максимальная амплитуда его колебаний достигает почти прежней величины. Так повторится 2— 3 раза. Объяснить «секрет» устройства прибора и загадочное поведение маятника.
Нижние концы двух трубок одинакового объема, заполненные разреженным воздухом одинакового давления, опустили в два одинаковых сосуда с водой (рис.48). Уровни жидкости в обоих сосудах одинаковы. Когда открыли краны, атмосферное давление подняло воду в трубках на одинаковую высоту. Уровни воды в сосудах тоже опустились одинаково, следовательно, работа атмосферного давления в обоих случаях была одинаковой. Между тем очевидно, что вода во второй трубке приобрела большую потенциальную энергию, чем в первой. Как объяснить это противоречие?
Положить в дугообразный деревянный желоб (длиной 70 см и стрелкой прогиба 4—5 см) 6—7 крупных шариков от шарикоподшипника (рис. 47). Отвести в сторону и предоставить скатываться одному, затем двум шарикам. Почему после удара скатывающегося шара об остальные неподвижные шары с противоположной стороны отскакивает только один, если скатывались два, соответственно два шара. Объяснить явление.
С наклонной плоскости скатываются две одинаковые бутылки, имеющие одинаковые массы, наполненные одна водой, а другая — смесью песка с древесными опилками. Бутылка с водой скатывается быстрее. Объяснить явление.
Бутылку до половины наполнить водой и опустить на ее поверхность пробочный поплавок с отверстием в середине. В это отверстие свободно продеть спицу, другой конец которой закрепить в пробке, затыкающей бутылку. Нижний конец спицы немного погрузить в воду (рис. 45). Как, не открывая бутылки, снять поплавок со спицы?
