1.1 У растений есть определенные ритмы жизни. Их можно наблюдать в делении клеток, обмене веществ, прорастании семян, росте, зацветании, открытии и закрытии цветков, выделении нектара, спорообразовании. Шведский ботаник Карл Линней, живший в XVIIIв., устроил у себя на клумбе специальные цветочные часы - «часы флоры». Попробуйте сделать это и вы. Для этого нужно знать, что шиповник раскрывает цветки в 4-5 ч., а закрывает в 19-20 ч., цикорий - соответственно, в 4-5 и в 14-15 ч., мак - в 5 и в 14-15 ч., одуванчик - в 5-6 и в 14-15 ч., картофель - в 6-7 и в 14-15 ч., лен - в 6-7 и в 16-17 ч., белая кувшинка - в 7-8 и в 18-19, смолевка - в 9 и в 20-21, календула (ноготки) - в 9 и в 20-21, кислица - в 9-10 и в 17-18, мать-и-мачеха - в 9-10 и в 17-18 ч.
Вопрос. Удобно ли пользоваться такими часами?
1.2. Дивом Йеллоустона (США) именуется гейзер Эксельсиор - один из крупнейших в мире. Его струя бьет из озера со скалистыми крутыми берегами. Перед извержением поверхность озера начинает волноваться, окутывается клубами пара, а затем точно из центра водоема с грозным рокотом вырывается гигантский столб кипятка диаметром 10 метров и высотой почти 100 метров.
Вопрос. К какому виду движения можно отнести извержение этого гейзера?
1.3. Великие озера Северной Америки - Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри и Онтарио - самое большое озерное «созвездие» нашей планеты. Мощная и быстрая река Ниагара уносит воды первых четырех в пятое - Онтарио. Между озерами Эри и Онтарио река спускается почти на 100 метров. Причем половину этой высоты она теряет одним буйным прыжком, который и зовется водопадом Ниагара. Могучий многоводный поток шириной в тысячу двести метров разрезан у водопада Козьим островом на две части. Воды огромной реки плавно катятся к скальному уступу и с величавым спокойствием падают в бездну с высоты в пятьдесят метров.
Вопрос. Какие виды движения описываются выше?
1.4. Большая часть поверхности Ледовитого океана и окраинных морей круглый год закована в ледяной панцирь толщиной 2,5-3км. Но это не застывшая в неподвижности гигантская масса льда. Ветер и течения заставляют непрерывно перемещаться ледяные поля. Генеральная линия дрейфа лежит с востока на запад. Именно это обстоятельство привело знаменитого норвежского ученого-полярника Фритьофа Нансена к смелому решению вморозить в лед в районе Новосибирских островов свой корабль «Фрам», чтобы вместе с дрейфующими ледяными полями достичь Северного полюса.
Задание. Покажите на карте предполагаемую траекторию движения экспедиции Нансена.
1.5 Африканские страусы считаются самыми крупными современными птицами. Взрослые самцы достигают высоты 260-275см. Их масса в среднем 50кг, у наиболее крупных особей - до 90кг. Характерной особенностью африканских страусов является наличие на ногах всего двух пальцев, что, впрочем, не мешает им очень быстро бегать. На бегу длина шага этих птиц равна 2- 3м.
Задача. Определите, за какое время африканский страус пробежит стометровку, если его скорость 80км/ч.
1.6 Летать по-настоящему пингвины не умеют, но их умению маневренно и быстро передвигаться в воде позавидовал бы самый лучший летун среди пернатых. Пингвин «летит», быстро работая крыльями, как веслами. Под водой пингвины развивают скорость до 30км/ч. Помимо головоногих моллюсков, пингвин питается рыбой, а здесь без умения хорошо плавать можно и голодным остаться.
Задача. А какое расстояние пингвин проплывет с максимальной скоростью за 5с?
1.7 В результате систематических наблюдений ученые установили, что скорость движения перелетных стай - от 18 до 93км/ч. При этом весной птицы летят со средней скоростью около 50км/ч, осенью - 43км/ч. У серой вороны скорость составляет 50км/ч, у скворца - в среднем 74км/ч, у мелких воробьиных – 50-60м/ч, уток - 72км/ч, гусей - 90км /ч.
Задача. Произведите перевод перечисленных выше скоростей в м/с.
1.8 Иногда птицам приходится без остановки лететь над морем и горами. Так, птицы, преодолевая Северное и Средиземное моря, летят без отдых 600-700километров. Около тысячи километров безостановочно пролетают птицы, пересекающие Мексиканский залив. Наибольший «беспосадочный» перелет в 3300 км совершает кроншнеп и ржанка, летящие на зиму с Северо-Американского материка на Гавайские острова.
Задача. Средняя скорость перелетных птиц 50км/ч. Определите время беспосадочных перелетов птиц.
1.9 Одной из самых быстролетных птиц считается иглохвостый стриж, летящий со скоростью до 50 м/с. Но и это еще не предел. Пикируя на добычу, сокол-сапсан мчится со скоростью около 0,1 км/с. Альбатросы могут лететь (при попутном ветре) со скоростью 100км/ч, ласточки достигают скорости 120 000м/ч.
Задача. Сравните скорости приведенных выше птиц
1.10 Несмотря на маленькие размеры, колибри способны пролетать значительные расстояния. Haпример, рубиновогорлая колибри весной и осенью перелетает Мексиканский залив, преодолевая без остановки примерно 900 км со скоростью 40км/ч. При порхающем полете крылья колибри движутся со скоростью 3000 - 4800 взмахов в минуту.
Задача. Определите время перелета колибри через Мексиканский залив.
1.11. Самыми быстрокрылыми среди птиц считаются ласточки и стрижи. Скорость их полета 100- 150км/ч. А вот кряковые утки им уступают, они летают со скоростью 96км/ч.
Задачa. А какое расстояние пролетают эти птицы за 1минуту?
1.12 Самый быстрый зверь на Земле - гепард. Эта стройная пятнистая кошка на длиннющих ногах развивает скорость 110 км/ч. Но бежит недалеко. Если сразу не догонит жертву, тут же возвращается в засаду.
Задача. Какое расстояние пробегает гепард за 5 с?
1.13 В области гидродинамики млекопитающих до недавнего времени представлялась абсолютно загадочной та быстрота, с которой передвигаются некоторые китообразные. Так, одиночные касатки развивают скорость до 30 узлов. Также очень быстроходны некоторые дельфины, такую же скорость могут развивать и усатые киты-полосатики:финвалы и сейвалы. Чтобы оценить тридцатиузловую скорость, достаточно напомнить, что современные трансатлантические лайнеры ходят со скоростью в 20 узлов и могут развивать скорость до 26 узлов.
Задача. Определите скорость приведенных выше млекопитающих в км/час.
1.14 Французские исследователи использовали радиомаяк для определения дальности и скорости перелета альбатроса. Выяснилось, что за 33 дня птица покрыла расстояние в 15 200 км.
Задача. Определите среднюю скорость движения альбатроса при этом перелете.
1.15 Скорость крови в сосудистой системе приведена ниже в таблице.
сосуды
Внутренний диаметр сосуда, мм
Скорость движения
крови, см/с
аорта
20
50
артерии
5-10
20-50
капилляры
0,01-0,5
вены
10-30
10-20
Задание. Составьте задачи по этим данным.
1.16 Скорости движения в животном мире (ориентировочные значения) представлены ниже.
Скорость, км/ч
акула
40
лев
65
борзая
58
лось
47
гепард
112
майский жук
11
жираф
51
муха
18
кенгуру
48
черепаха
0,5
1.17 Хотя растение банан достигает высоты 10 м и имеет ствол толщиной до 1м, оно является травой. Банан от начала развития до десятиметровой высоты вырастает всего за 8-10 месяцев. Листья банана растут со скоростью 15 смв сутки. Каждое растение дает три урожая в год, что составляет и целом 100 кг плодов.
Задача. Определите среднюю скорость роста банана. Сравните скорости роста листа банана и самого растения.
1.18. Бамбуки - общее название для более чем 100 родов и 600 видов травянистых растений. Их особенностью является быстрый рост. Некоторые виды бамбука растут со скоростью 2 см в час. В начале же роста стебель бамбука прибавляет более 1 мм в минуту.
Задача. Сравните средние скорости роста банана и бамбука (см. задачу18).
1.19 Бамбуки Вьетнама растут со скоростью 2м в сутки. Бамбук, относящийся к семейству злаков, у себя на родине, в Юго-Восточной Азии, может достигать высоты 50м и иметь стебель диаметром до 40 см.
Задача. Определите прирост бамбука за 1 минуту, за 1 час, за неделю.
1.20 Кораллы растут очень быстро. Так, одна личинка фавии за год дает колонию площадью 20мм2 и высотой 5мм. Есть кораллы, растущие еще быстрее. Так, один из кораблей, затонувший в Персидском заливе, за 20 месяцев оброс коркой кораллов толщиной 60 см.
Задание. Составьте задачу по этим данным.
1.21 Максимальная скорость передвижения виноградной улитки (Helix pomatia) -7см/мин.
Вопрос. На какое расстояние переместится улитка, двигаясь с максимальной скоростью, за 10 минут?
1.22 Перелетная саранча способна совершать перелеты до 1500 км. Известны случаи ее перелета через Черное море. Некоторые исследователи считают, что длина беспосадочного перелета саранчи достигает 2200 км.
Задача. За какое время перелетает саранча расстояние 2200 км, двигаясь со скоростью 10 м/с?
1.23 Самая быстрая сухопутная змея - черная мамба. Она может передвигаться со скоростью до 11км/ч.
Задача. Какое расстояние может преодолеть черная мамба за 10 минут?
1.24 Удивительная привязанность голубей к месту гнездования еще в древности натолкнула людей на мысль использовать их для передачи почты. Голубиная почта существует и в наше время. В Великую Отечественную войну, несмотря на совершенство технических средств связи, голуби с успехом использовались для передачи донесений (голубеграмм). Большую пользу голубиная почта принесла советским войскам во время героической обороны Москвы, при освобождении Риги и на других фронтах. Строгие формы, отвечающие самым придирчивым требованиям аэродинамики, скромная окраска, мускулистое сильное тело - главные признаки голубя-почтаря. Современные породы почтовых голубей развивают скорость до 140км/ч, а расстояние, преодолеваемое ими, превышает 3 тысячи километров.
Задача. Определите среднюю скорость голубя-почтаря, если l/З всего расстояния он летел со скоростью 100км/ч, а остальное расстояние - с максимальной скоростью.
1.25 Почти все птицы умеют летать, а у тех, которые летать не умеют (пингвины, страусы, киви), все равно есть недоразвитые или видоизмененные крылья. У пингвинов, например, они служат плавниками, ими птицы гребут в воде, развивая при этом скорость около 10 м/с.
Вопрос. За какое время пингвин может преодолеть расстояние 200 м?
1.26 Многие птицы летают очень хорошо и быстро, преодолевая почти без остановок многие тысячи километров. Например, гнездящаяся на севере России полярная крачка на зиму улетает к берегам Антарктиды, преодолевая дважды в год расстояние в 20-30 тыс. км. Скорость полета птиц бывает очень велика. Одни из самых быстрых летунов-стрижи. Встречающийся в Сибири иглохвостый стриж может развивать скорость до 170км/ч. Быстрые ласточки по сравнению со стрижами «тихолеты»: их скорость не превышает 17 м/с. Скорость до 0,1км/с развивает сокол, пикирующий на добычу.
Вопрос. У какой из вышеперечисленных птиц самая большая скорость?
1.27 В особенно неурожайные годы белки покидают родные места и мигрируют. Они преодолевают сотни километров, двигаясь иногда непрерывно сплошным потоком в течение одного-полутора месяцев фронтом до300км со скоростью 4км/ч.
Вопрос. Определите среднее расстояние, которое смогут преодолеть белки за 1,5месяца.
1.28 Верблюды нетребовательны к пище - едят любые пустынные растения, а алпака и гуанако - даже мхи, пьют солоноватую и соленую воду. Из-за неприхотливости к суровым условиям жизни они незаменимы в пустынях, сухих степях и высокогорьях. До наших дней в арабских странах существует верблюжья кавалерия. Самая большая скорость, которую способен развивать одногорбый верблюд, - 16км/ч.
Вопрос. Какое расстояние может преодолеть верблюд за 8 часов, двигаясь с максимальной скоростью?
1.29 Первые сверхзвуковые пассажирские лайнеры (англо-французский «Конкорд» и советский Ту-144) были созданы еще в 70-х годах, но по разным причинам вскоре их сняли с эксплуатации. Однако в середине 90-х годов они снова стали совершать экспериментальные полеты. В 1995году «Конкорд» в рекламных целях осуществил кругосветный перелет по маршруту Нью-Йорк - Нью-Йорк, покрыв (с шестью посадками) расстояние в 40717 км. Этот перелет занял 31час 27минут 40 секунд. Расстояние от Лондона до Нью-Йорка «Конкорд» преодолевает за 3 часа 40 минут. В России проводятся летные испытания Ту-144 и на его основе создается самолет Ту-244 с крейсерской скоростью 2300—2500 км/ч.
Задание. Составьте по данным задачу и решите ее.
1.30 Мировой рекорд скорости поезда принадлежит Франции. Здесь в 1955г. была достигнута скорость 331км в час, в 1981 году - 380км/ч, а в конце 80-х годов - 515км/ч. Однако это рекордные показатели. Обычно поезда-экспрессы развивают скорость 200-300км/ч. Лишь самый быстрый поезд в мире на линии Париж-Бордо перевозит пассажиров со скоростью 350км в час.
Задача. За какое время самый быстрый поезд преодолеет расстояние от Парижа до Бордо?
1.31 Соглашение о сооружении тоннеля под Ла-Маншем было подписано в 1986 году, а вступило в эксплуатацию в 1994 году. Проложены два параллельных железнодорожных тоннеля длиной 50км (в том числе 37км под водой). Скоростные поезда теперь преодолевают расстояние между Лондом и Парижем за 3 часа, причем сам проезд под Ла-Маншем занимает только 30 - 35 минут.
Задание. Составьте задачу по исходным данным.
1.32 Арктика - обширная область северного полушария. Большая часть Северного Ледовитого океана и окраинных морей: Баренцево, Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское и др. – круглый год закована льдом, который дрейфует с востока на запад. Ледяные поля движутся то медленно, едва преодолевая 1-2км в сутки, то за 24 часа покрывают расстояния в 40-45км.
Вопрос. Определите средние скорости передвижения ледяных полей.
1.33 Это явление в России происходит сравнительно редко, а в США торнадо возникает до 640 раз в год. Особенно часто их наблюдают на равнинах штатов Техас, Оклахома. Канзас и Небраска. Живущие там люди имеют в своих домах укрытия, защищающие их от проносящегося смерча. Образуются смерчи на равнинах Северной Америки, когда небольшие области разреженного воздуха очень быстро поднимаются вверх и создают огромные воздушные вихревые «трубы», которые скачком перемещаются по поверхности Земли. Все, что попадает на их пути, они всасывают в себя. При вращении воздуха со скоростью 100м/с создается воздушная воронка диаметром не менее 200 м с разреженным внутри ее воздухом. Центробежные силы отгоняют к краям воронки тяжелые капли воды и града и создают стенки толщиной 10-20м. В России смерч в 1984г. обрушился на Ивановскую и Костромскую области. Он произвел невероятные разрушения, раскидывал постройки, как спички, ломал вековые деревья, погнул рельсы железной дороги. Диаметр этого смерча достигал 2км.
Задача. По данным, приведенным выше, вычислите центростремительное ускорение, период вращения, угловую скорость торнадо.
1.34 Самый разрушительный из всех известных нам торнадо пронесся в США 18 марта 1925 года. Страшный вихрь прошел 352км при ширине 1-1,5км;. Погибло 689 человек. В полосе, охваченной торнадо, полностью были разрушены жилые дома и хозяйственный постройки. Имеются случаи, когда поезда сходили с рельсов, иногда на 150-200метров от места нахождения отбрасывало грузовые машины и даже железнодорожные вагоны.
Задача. Определите период обращения торнадо, его частоту и угловую скорость, если скорость воздушного потока на периферии достигала 35м/с.
1.35.1 Массы в живой природе (средние значения)
название
масса
Пиявка
2 г
Голиаф самая крупная лягушка
3,3 кг
Вета, самое большое насекомое
80 г
Комодский варан
200 кг
Скат морской дьявол манта
1,5 т
Слоновая черепаха
150 кг
Белуга самая крупная пресноводная рыба
1,4 т
Дрофа самая тяжелая летающая птица
20 кг
Задача. Какое из этих живых существ имеет наибольшую массу? Наименьшую массу?
1.36 В 1905 году при строительстве Сучанской железной дороги был найден корень женьшеня - чрезвычайно редкого и ценного лекарственного растения массой 600 г. Он был продан во Владивостоке за 1800 рублей золотом, а потом в Шанхае за 5тысяч долларов.
Задание. Выразите массу корня в кг и мг.
1.37 Чего только не находили в желудках акул - консервные банки, почтовые посылки, подковы и дамские шляпы, ручные гранаты, поплавки от сетей и даже примусы. Однажды у берегов Сенегала в брюхе тигровой акулы обнаружили туземный барабан тамтам. Размеры его были весьма внушительны: длина - 27см, ширина - 25см, а масса составила 7000г.
Задача. Определите объем цилиндрического барабана тамтама и его плотность по данным задачи. Выразите массу в системе СИ.
1.38 Природа порой ставит животное в условия, которые требуют от него особых, кажущихся сверхъестественными, выносливости, ловкости и силы. Такими качествами обладает белый медведь. Масса самых старых самцов достигает тонны, а в среднем масса животного 300-500кг.
Вопрос. Во сколько раз масса старого зверя больше массы средних белых медведей?
1.39 Крот - маленький слепой зверек с широкими ладошками, вывернутыми наружу, действительно трудяга. Длиной всего 10-15см и весом 100г, он выносит на поверхность на 1гектаре березового леса за 1 год до 10 тонн земли.Настоящая миниатюрная землеройная машина.
Вопрос. Какой объем земли переносит крот, если плотность земли 2000 кг/м3?
1.40 Средние значения плотностей древесины в кг/м3, абсолютно сухой, приведены в таблице.
Древесная порода
Плотность, кг/м3
бальса
110-120
Красное дерево
540
Бакаут (железное дерево)
1300
Сосна обыкновенная
400
дуб
550
Пробковое дерево
127
кедр
350
Черное дерево
1160
Задание. По этим данным составьте задачи.
1.41 Японский селекционер Томоюки Оно вывел сорт арбузов, имеющих кубическую форму. Он утверждает, что не пользовался при этом никакими механическими приспособлениями или химическими препаратами. Новый сорт арбузов очень удобен для хранения и транспортировки.
Задача. Оцените массу такого арбуза, если его сторона равна 15см, а плотность арбуза близка к плотности воды. На сколько увеличится масса арбуза, если он подрастет еще на 5см?
1.42 Кегельные шары изготавливаются из гваякового дерева, растущего в Центральной и Южной Америке. Древесина этого дерева очень твердая и плотная, плотность около 1,2 г/см3.
Задача. Определите массу кегельного шара, если его радиус примерно 10 см.
1.43 Все дикие верблюды из-за хищнического истребления стали редкими в природе; и государства, на территории которых они встречаются, взяли их под строгую охрану. Дикий двугорбый верблюд и викунья занесены в международную Красную книгу. Удивительно, что верблюды могут пить и соленую и пресную воду. Причем за один раз верблюд может выпить до 57литров воды.
Вопрос. Как изменяется масса верблюда при питье? (Плотность соленой воды 1020кг/м3, плотность пресной воды 1000 кг/м3.)
1.44 В озерах, не имеющих стока и расположенных в засушливых районах, вода расходуется преимущественно на испарение. В таких озерах накапливаются соли и содержание их повышается. Соленость озерных вод увеличивается. Так, например, в озере Иссык-Куль содержание солей достигает почти 9 г/л, что делает воду солоноватой; в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря - 280 г/л, в озере Эльтон (на востоке Волгоградской области) - 265 г/л. Воды в соленых озерах перенасыщены минеральными веществами: по их содержанию они существенно превосходят морские воды, средняя соленость которых составляет 35 г/л. На дне таких озер пластами осаждается кристаллическая соль.
Задача. Определите массу солей в 1 м3 воды, взятой из каждого водоема.
1.45 Диаметр паутинки составляет в среднем 0,5-4мкм. Масса паутины, равной по длине экватору земного шара, составляет примерно 340г. Из паутинных бородавок одного паука можно вытянуть до 4 км паутины. В 1900 году в Париже на Всемирной выставке демонстрировался канат из паутины для удержания воздушного шара. Масса каната составляла всего 300 г.
Задание. Сделайте чертеж и покажите все силы, действующие на паутину при действии на нее воздушного шара.
1.46 В организме человека насчитывается около 600 различных мышц. Если бы все мышцы человека напряглись, они бы вызвали силу, равную приблизительно 0,25МН.
Задача. Какую силу вызывают все мышцы в ньютонах?
1.47 Согласно исследованиям французских невропатологов, у плачущего человека задействованы 43 мышцы лица, в то время как у смеющегося - всего 17. Таким образом, смеяться энергетически выгодней, чем плакать. Кстати, самые сильные мышцы те, что расположены по обе стороны рта и отвечают за сжатие челюстей. Они способны развивать усилие около 700 Н.
Задача. Груз какой массы равномерно смог бы поднять человек, действуя такой силой?
1.48 Самой тяжелой птицей нашей страны считается дрофа. Масса самца этой птицы - 16 и даже 20 кг, при длине тела около метра и размахе крыльев в 275 метра. Дрофы не только хорошо летают, но могут и очень быстро бегать. Живут эти птицы в степной полосе, питаются зернами различных злаков, травами, мышами и полевками.
Задача. Определите силу тяжести, действующую на эту птицу.
1.49 Самая маленькая птица - королек (масса всего 5г.) и крапивник (масса 10г.). Обитают обе эти крохи в лесах, причем крапивники гнездятся обычно в низких кустарниках, а корольки - в вершинах хвойных деревьев.
Задача. Определите силу тяжести, действующую на эту птичку.
1.50 Крот, этот маленький слепой зверек с широкими ладошками, вывернутыми наружу, настоящий трудяга. Всего 10-15см длиной и 1Н весом, он выносит на поверхность на 1 гектаре березового леса за 1 год землю весом 100 кН.
Задача. Определите массу крота и массу земли, которую он выносит за 1 год.
1.51 В горбах верблюда содержится 100-120 кг жира, который при распаде может дать 40-50кг воды. После длительного водного голодания верблюд может выпить, не отрываясь, 130л воды. Но рекорд способности обходиться без воды принадлежит не верблюду (14 дней), а скалистой белке из Южной Мексики. Этот небольшой зверек может жить без воды до ста дней.
Задача. Какую массу воды может выпить верблюд, не отрываясь, после длительного водного голодания? Как при этом изменяется сила тяжести, действующая на него?
1.52 Наш язык имеет массу всего 50г, а его длина - 9см. Но в нем не менее 17мускулов. В процессе еды он производит 80 движений в минуту. При вкушении любого продукта 4000 осязательных пластинок с 50 рецепторами каждая передают в мозг полученную информацию.
Задача. Какая сила тяжести действует на язык?
1.53 На одном гектаре почвы биомасса дождевых червей достигает 2-4 тонн. Эти черви перерабатывают ежегодно от 50 до 600 т почвы, превращая ее в мелкие, обогащенные гумусом почвенные агрегаты. Дождевые черви могут закапываться в землю на глубину до 8 м.
Задача. Сколько вагонов потребуется, чтобы увезти переработанную этими червями землю, если известно, что один вагон может перевезти землю весом 600кН?
1.54 Мозг кита-финвала имеет массу 7кг, масса мозга слона - 5кг, человека - 1400г, лошади - 500г, коровы - 350г, свиньи - 150г, собаки - 100г, гиббона - 89г, кошки -32г. У обыкновенного ежа масса мозга 3,2г.
Задача. Определите силу тяжести, действующую на мозг различных животных и человека.
1.55 Отмечено, что наиболее эффективно мышцы работают в 13 часов 30 минут. Современный спортсмен-тяжелоатлет за одну тренировку поднимает 40-60 тонн груза, что составляет более 4 тысяч тонн в год.
Задача. Сколько вагонов можно было бы загрузить железом, которое поднимает в год тяжелоатлет, если вагон может увезти груз, на который действует сила тяжести 600кН?
1.56 В открытом море подъем водной поверхности во время прилива не превышает 1м. Значительно большей величины приливы достигают в устьях рек, проливах и в постепенно суживающихся заливах с извилистой береговой линией. Наибольшей величины приливы достигают в заливе Фанди (Атлантическое побережье Канады). У порта Монктон в этом заливе уровень воды во время прилива поднимается на 19,6м. В Англии, в устье реки Северн, впадающей в Бристольский залив, наибольшая высота прилива составляет 16,3м. Ha Атлантическом побережье Франции, у Гранвиля, прилив достигает высоты 14,7м, а в районе Сен-Мало - до 14м. Во внутренних морях приливы незначительны. Так, в Финском заливе, вблизи Санкт-Петербурга, величина прилива не превышает 4-5см, в Черном море доходит до 8см.
Задача. Определите период приливов, связанных с Луной.
1.57 Лось - парнокопытное млекопитающее, самый крупный вид семейства оленей. Длина тела самцов достигает 3 м, высота в холке 2,3 м, они имеют массу 250-570 кг. У самцов есть рога, у самок их нет. Лоси широко распространены в лесной и лесостепной зонах.
Вonpoc. Определите силу тяжести, действующую на лося.
1.58 Уклон Амазонской низменности настолько мал, что влияние океанских приливов заметно здесь даже за 1000км от устья реки. Особенностью амазонских приливов является знаменитая поророка. От столкновения могучей реки с идущей навстречу приливной волной на Амазонке образуется высокий вал, увенчанный пенистым гребнем. Он катится вверх по реке с огромным гулом, сметая все на своем пути. Горе судну, которое не успеет заблаговременно укрыться в боковой протоке или в бухте, - ревущая шестиметровая водная стена перевернет и потопит его. Индейцы с незапамятных времен испытывали суеверный страх перед этим загадочным явлением, представлявшимся им каким-то жутким чудовищем. Отсюда и название грозного вала — поророка (гремящая вода.)
Вопрос. Объясните образование приливных волн. Оцените, с какой силой Луна действует на Землю.
1.59 Туристы, расположившиеся на палубах судов, часами любуются величественным зрелищем крутых скалистых берегов Скандинавских фьордов, с высоты которых прямо в море срываются пенные струи водопадов. Здесь сосредоточены все высочайшие водопады Европы, превосходящие своей мощью и фантастическим рисунком струй прославленные водопады Альп и Пиренеев. Самый высокий из них - Утигард - падает с высоты 610 метров. Это четвертый по высоте водопад мира после Анхеля в Венесуэле (1054 м), Тугелы в ЮАР (933 метра) и Йосемитского в США (727м). Немногим уступают Утигарду и его соседи: Киле (561 м), Мардальфосс (297 метров), Рьюканфосс (271 метр) и Ветифосс (260 м). Еще, по крайней мере, десяток водных потоков имеют высоту падения более 100метров.
Задача. За какое время падает вода с этих высот? С какой скоростью она касается водной пучины? Силу сопротивления воздуха не учитывать.
1.60 Есть на острове Исландия своя долина гейзеров - Хаукалдур. Она располагается в сотне километров от Рейкьявика, у подножия ледника Лаунгийекудль. Именно здесь находится знаменитый Большой Гейзер, поразивший в свое время первопоселенцев Исландии. Это был первый природный горячий фонтан, который увидели европейцы. Впоследствии его именем стали называть все фонтанирующие горячие источники. Трехметровое жерло Большого Гейзера открывается посреди чашеобразного бассейна из белого известкового туфа. Оно заполнено кипятком бирюзового цвета, который то выплескивается на дно чаши, то опять уходит в отверстие. Наконец, гейзер собирается с силами и трижды подряд выбрасывает в небо мощную струю высотой в 40-60 метров. Десять минут длится этот «салют», а затем вода и пар как бы втягиваются назад в жерло. В последнее время Большой Гейзер извергается все реже. Зато его сосед - гейзер Штоккр - еще полон сил и пунктуально радует туристов своими струями взлетающими на 30-40м вверх.
Задача. С какой скоростью вырывается вода из жерл, Большого Гейзера и гейзера Штоккр? Сколько времени длится «полет»?
1.61 Гоби - царство солнца и ветра, просторных равнин и невысоких гор и сопок. Лишь вершины Гобийского Алтая поднимаются иногда до трех с половиной километров. Пасмурные дни здесь редкость, и летом жара достигает порой 45°С. Лошади и верблюды едва могут устоять на ветру и то, повернувшись хвостом к ветру. Брошенный же вверх камень падает не вертикально вниз, а под углом градусов в шестьдесят, приземляясь в 5-7метрах от «места старта». Осенью ураганы сопровождаются дождем и градом, и бывает, что огромные, с куриное яйцо, градины наповал убивают баранов или коз.
Задача. Сравните время полета камня в безветрие и во время урагана.
1.62 Пустынные ландшафты в пустыне Гоби расположены ближе к ее южной и западной окраинам, рядом с настоящими жаркими пустынями Алашань и Такла-Макан. Ветер, почти не встречающий преград в степи, способен здесь разгуляться не на шутку. Достигая иной раз силы урагана, он поднимает в воздух тучи пыли и песка и обрушивает на селения и торговые караваны страшные песчаные бури. Особенно опасны они в Джунгарской и Гашунской Гоби, где ветер срывает крыши с домов, в клочья рвет палатки геологов, опрокидывает и уносит легкие юрты кочевников порой за три-пять километров, а отдельные предметы, вроде халатов или ковров - и за двадцать километров.
Задача. Считая действие ветра кратковременным, определите начальную скорость ветра, если скорость ветра направлена под углом 45° к горизонту
1.63 В Австрии растет маленький полукустарник, носящий название дорикниум. Солнечные лучи согревают плоды этого растения, и из соплодий происходят выстрелы этих семян. Растения стреляют для того, чтобы как можно дальше разбрасывать свои семена, ведя борьбу с себе подобными за место под солнцем.
Задача. С какой скоростью растение горизонтально стреляет своими семенами, если высота кустарника 70см, а расстояние, на котором обнаружили семена, равно 2м?
1.64 Некоторые рекорды достигаются длительной тренировкой. Как пишет западногерманский журнал «Штерн», некий Эрден Чэмпен из США в 1980году бросил виноградину на расстояние 97,43м и точно попал в рот своему партнеру.
Задача. С какой скоростью необходимо было запустить эту виноградину под углом 45 градусов к горизонту? На какую максимальную высоту она поднялась? Силы сопротивления отсутствуют.
1.65. При равномерном полете самолета в тумане или в облаках у пассажиров, смотрящих в окно, создается впечатление, что самолет не движется. Почему?
1.66 Почему, когда машина рывком трогается с места, пассажиры падают назад?
1.67 Самым воинственным растением является «бешеный огурец». В диком виде этот «артиллерист» часто встречается в Крыму. От обычного его можно отличить по щетинкам, покрывающим его поверхность. И листья, и плод, и цветки – как у обычного огурца. В «бешенство» он приходит, когда полностью созревает. Происходит это внезапно и может серьезно испугать человека или животное. Огурец с треском отрывается от своей ножки, подпрыгивает, вертится волчком. А из отверстия, где только что была ножка плода, бьет на 6-8м струя липкого сока, смешанного с семенами. Оказывается, пока плод зреет, внутри него накапливаются газы. К моменту созревания их давление в его полости достигает трех атмосфер.
Задача. С какой скоростью должна вырываться струя сока с семенами, чтобы достичь указанной выше высоты? Какие изменения энергии происходят при этом?
1.68 У кенгуру большие, крепкие задние ноги. Поэтому кенгуру перемещается прыжками, при этом равновесие удерживается с помощью жесткого хвоста. Самый длинный прыжок, зарегистрированный учеными, составляет 13м 63см. Рекордный прыжок в высоту равен 3м 20см.
Задача. С какой скоростью кенгуру должен отрываться от земли, чтобы достигнуть максимальной высоты? С какой скоростью должен прыгать кенгуру, чтобы преодолеть расстояние 13м 63см (примите, что кенгуру совершает прыжок под углом 30 градусов к горизонту)?
1.69 Ребёнок сидит на заднем сиденье автомобиля и держит на нитке воздушный шарик, заполненный гелием. Что произойдет с шариком при ускорении машины вперёд?
1.70 В Черном море обитает рыбка-летучка, которая способна пролетать над волнами до 100 м. Другая летучая рыба - тихоокеанский долгопер - пролетает еще больше, до 200 м, поднимаясь при этом на высоту 5м.
Задача. С какой скоростью должна двигаться рыбка долгопер, чтобы достичь максимальной высоты через 1 секунду, двигаясь под углом 30° к горизонту?
1.71. Рекордсменка по прыжкам среди лягушек - южноафриканская лягушка тонкотелый прыгун (Маgalixalus leptosomus). Имея длину туловища всего 5см, она способна прыгать на 10м.
Задача. Определите максимальную высоту при прыжке, если лягушка прыгает под углом 45°.
1.72 Самая крепкая паутина у пауков-нефил, живущих в Африке, дальних родственников наших крестовиков. На Мадагаскаре женщины собирают нефил, тянут из их брюшка золотистые нити, а затем ткут из них красивые ленты. В большой круговой ловчей сети паука запутываются не только насекомые, но и птицы.
Задача. Чему равен коэффициент жесткости этой паутины, если при силе натяжения 5 Н она растягивается на 2 мм?
1.73 Пресноводными акулами называют у нас старых, замшелых щук, достигающих 1,5м и массы 50кг. В Ладожском озере вылавливали осетров длиной 2,6м и массой 128кг. В реках тропической Америки живет самая большая из костных рыб - арапайма, длина ее 4м, масса 200кг. Но всех этих рыб перещеголяли сомы. В Днепре ловили сомов длиной до 5м и массой 300кг.
Задача. На сколько удлинится капроновая нить, коэффициент жесткости которой равен 10кН/м, при равномерном поднятии этого сома?
1.74 Кость - композиционный материал и состоит из двух совершенно различных компонентов - коллагена и минерального вещества. Известным примером композиционного материала служит стеклопластик, представляющий собой смесь стеклянных волокон и смолы. Как это ни удивительно, но кость по своей прочности уступает только твердым сортам стали и оказывается гораздо прочнее ставших образцами прочности гранита и бетона.
Задача. Каков коэффициент жесткости берцовой кости, если масса человека 80кг, а кость сжимается на 0,3мм?
1.75 В 1861 году экипаж французского судна «Алектон» пытался поймать кальмара длиной в 6-7 метров и выдержал с ним трехчасовой бой. Когда в животное всадили гарпун, его не удалось поднять на борт, так как оно весило 2-3 тонны. Об этом случае знал Жюль Верн, описавший в своей книге «20 тысяч лье под водой» нападение гигантских кальмаров на подводную лодку «Наутилус».
Задача. Возможно ли было поднять кальмара на тросе, изготовленном из стали с коэффициентом жесткости 10кН/м? Максимальная сила, которую выдерживает трос на разрыв, равна 18 кН.
1.76 Предки современных эскимосов, населявшие арктическое побережье Северной Америки в районе залива Коронации и Медной реки, еще во второй половине первого тысячелетия нашей эры научились строить хижины ... из льда! В большинстве это были небольшие хижины иглу на семью из четырех человек (общественные постройки эскимосов для игр и праздников могли вмещать до 100 человек). Эти хижины имели куполообразную форму. Внутренний диаметр обычной хижины составляет около 3 м при высоте от пола до потолка до 2 м. Куполообразная форма придает хижине повышенную прочность и сводит до минимума тепловые потери через внешнюю поверхность
Задача. Почему куполообразная форма придает повышенную прочность зданиям и сооружениям. Приведите примеры, где используется сферическая форма тела для увеличения прочности конструкции.
1.77 Меч - это костяной отросток верхней челюсти рыбы. Он легко рассекает воду и значительно улучшает гидродинамическую характеристику тела рыбы. Вот рыба-меч и устанавливает рекорды по скорости передвижения под водой -130км/ч. Но чего бы стоил меч, если бы не белковая смазка-муцин, сводящая на нет трение рыбы о воду.
Задача. Как уменьшают рыбы силу сопротивления о воду?
1.78 Почему при прополке сорняки не следует выдергивать из земли слишком резко
1.79 Как падает человек, когда споткнется и когда поскользнется?
1.80 Почему бегущий человек, стремясь быстро и круто обогнуть столб дерева, обхватывает его рукой?
1.81 Форма тела у птиц обтекаемая, поэтому при полете они встречают лишь небольшое сопротивление воздуха. У птиц компактный череп и обычно обтекаемый, заостренный клюв. Расположение перьев обеспечивает гладкую поверхность крыла. Хвост короткий, что увеличивает маневренность и уменьшает сопротивление. Ноги у птиц в полете прижаты к телу.
Вопрос. Приведите примеры, где человек использует обтекаемую форму тел.
1.82 Речь пойдет о многократном победителе мировых, региональных, российских, затем всесоюзных чемпионатов по классической борьбе среди супертяжеловесов Хаджи-Мукане Мунайтпасове (1871-1948). Родившись в бедной крестьянской семье в ауле Карауткель (Акмолинской области), Мукан с ранних лет приобщился к тяжелому наемному труду. Работая у купца О. Масликова, как-то зимой по велению хозяина он поехал за сеном. На обратном пути степь внезапно завьюжила, и начался сильный буран. Дорога отяжелела, лошади выбились из сил, а одна, не устояв на ногах, упала и больше не вставала. Тогда Мукан погрузил ее на сани поверх сена, а вторую привязал сзади, сам же, впрягшись вместо тягловой силы, приволок все домой. Тогда юноше было 18 лет от роду.
Задача. Какую силу прикладывал Мукан к саням, если масса саней с сеном 500кг, масса лошади 500кг, а коэффициент трения равен 0,002?
1.83 Необходимым условием перемещения животных является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заострениями на конечностях (когти, острые края копыт, подковные шипы), либо мелкими неровностями (щетинками, бугорками, чешуйками). У многих растений и животных имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений, хобот у слона, цепкие хвосты). Все они имеют форму, удобную для захвата, и шероховатую поверхность для увеличения коэффициента трения.
Задача. Определите коэффициент трения между змеей и землей, если змея массой 100г движется равномерно со скоростью 1 м/с, при этом сила трения равна 0,15Н.
1.84 Изменение сопротивления при движении в различных направлениях наблюдается у многих водоплавающих. Так, плавательные перепонки на лапках уток или гусей используются подобно веслам. При движении лапок назад утка paспрямленной перепонкой загребает воду, а при движении вперед утка сдвигает пальцы - сопротивление уменьшается, в результате чего утка продвигается вперед.
Задача. От чего зависит сила сопротивления? Приведите примеры из жизни, где необходимо увеличивать сопротивление, а где уменьшать.
1.85 Меч-рыба известна как рекордсмен среди морских пловцов. Ее скорость может достигать 110-140км/ч, а ее меч способен пробивать дубовую обшивку судна. Сама же меч-рыба от такого удара не страдает. Оказывается,в ее голове у основания меча имеется гидравлический амортизатор - небольшие полости в виде сот, наполненные жиром. Они и смягчают удар. Хрящевые прокладки между позвонками у меч-рыбы толстые, подобно буферам у вагонов, они уменьшают силу толчка.
Задача. Определите силу сопротивления дубовой обшивки, если меч-рыба, двигаясь с максимальной скоростью, прошила обшивку толщиной 20 см за 0,5 с. Масса меч-рыбы 10кг.
1.86 Лося можно использовать для транспортных перевозок под седлом и вьюком. Он проходит в труднодоступных лесных и болотистых местах. Лоси свободно поднимают вьюк массой 80-120 кг, а в санной упряжке везут и все 500кг.
Вопрос. Определите силу трения, действующую на санную упряжку, если коэффициент трения саней о лед равен 0,002. Рассмотрите случаи, если упряжка движется равномерно, равноускоренно с ускорением 1 м/с2.
1.87 Территория Гоби занимает всю южную половину Монголии, а заодно прихватывает изрядную часть Китая. На картах до сих пор она значится как «пустыня», хотя это и не совсем верно. Очень часты в Гоби песчаные бури. Твердые песчинки, переносимые бурей, способны превратить прозрачное стекло в матовое за одну-две недели, пока свирепствует ветер. А вершины хребтов и отдельные скалы они буквально отшлифовывают, придавая каменистым возвышенностям самую фантастичную форму.
Задача. Какое же действие оказывают песчинки на поверхности?
1.88 Самое крупное млекопитающее на Земле - голубой кит (блювал), его длина 33м и масса 160 тонн. А самое маленькое млекопитающее - летучая мышь-бабочка, живущая в известковых пещерах в Таиланде. Она достигает чуть более 2,5см и имеет массу 2г.
Задача. Сравните силу тяжести и вес голубого кита и мыши-бабочки
1.89 Исследования палеонтологов показали, что самый крупный ископаемый ящер - сейсмозавр (сотрясатель земли), достигающий 40 метров в длину и массы 40 тонн. Ему немного уступает суперзавр. Длина его тела более 33 метров. Оба найдены в отложениях Нью-Мексико (США).
Задачa. Чему равна масса (в кг) и вес сейсмозавра?
1.90 На водопое залпом верблюд может выпить 57- 60 литров воды. А один подопытный верблюд, который шел 17 дней при 35-градусной жаре, на водопое выпил почти 100литров!
Задача. Как при этом изменилась масса подопытного верблюда? А вес?
1.91 Первое, с чем сталкивается космонавт при взлете, это ускорение, когда космический корабль быстро набирает скорость. Во время выведения корабля на орбиту искусственного спутника Земли в течение почти 5 минутускорение движения космонавта может изменяться от g до 7g. Значительное изменение ускорения происходит и при входе в плотные слои атмосферы во время его возвращения на Землю. Естественно, что увеличение веса космонавта затрудняет его движения. Поэтому в периоды воздействия перегрузок на старте корабля и его торможении большинство операций, связанных с его управлением, должно быть автоматизировано.
Задача. Средняя масса космонавта 70 кг. Как изменится масса и вес космонавта при выведении космического аппарата на околоземную орбиту?]
1.92 Некий капитан Биддинг из США решил проверить, какую перегрузку он может выдержать. Он привязал себя к саням с ракетным мотором и понесся вниз по наклонной плоскости. Стремительно спускаясь, Биддинг внезапно остановил сани. На мгновение ускорение изменилось в 82,6раза. Напряжение продолжалось 1/400 секунды, но человек мгновенно лишился зрения, остановилось сердце, он находился в глубоком обмороке. Этим поступком Биддинг увековечил свое имя.
Задача. Во сколько раз при этом увеличился вес Бидинга?
1.93 Ускоренная киносъемка показала, что, когда лесной лекарь ищет насекомых или готовит дупло под гнездо, то его клюв может долбить дерево при ударе со скоростью 7м/с. Полный цикл удара клювом длится всего 0,001с, при этом возникают бешеные нагрузки, однако мозг птиц никогда не травмируется. Секрет заключается в том, что голова дятла перемещается только вперед и назад в одной плоскости, без каких-либо боковых смещений.
Задача. Определите перегрузку, которую испытывает голова дятла при ударе.
1.94 Среднее яйцо африканского страуса имеет длину 15-20см, что по объему равно примерно двум дюжинам куриных яиц, и весит 16-18 Н. Чтобы сварить такое яйцо, требуется 40минут. Но самое трудное - это очистить его, ведь скорлупа толщиной 1,5см выдерживает нагрузку 127кг.
Задача. Определите массу яйца страуса и массу одного куриного яйца.
1.95 С возрастом масса мозга уменьшается. В 20 лет его масса в среднем равна 1,4кг, в 70лет – 1,3кг, а в 80 лет -1,2кг. Следует иметь в виду, что нет никакой связи между размером мозга и умом. «Компьютер», принадлежащий Тургеневу, был особо крупных размеров – 2,012кг, а у Анатоля Франса всего 1,017кг. У М. Монро его масса составляла целых 1,422кг. В головном мозге содержится три четверти всех нервных клеток организма. Он увеличивается до 15лет и функционирует лучше всего, начиная с этого возраста и до 25лет. С 45лет он начинает деградировать.
Задача. Определите вес головного мозга Тургенева, Франса и Монро. Считайте, что мозг находится в покое.
1.96 Все косточки нашего тела весят примерно 170 Н. Но в скелете ребенка не менее 300 костей. Некоторые кости «спаиваются» в процессе его роста. В результате сохраняется минимум 198, а максимум - 214. Такое отличие связано с тем, что некоторым людям природа добавляет шейные или поясничные позвонки, а у других остается «неспаянный» крестец. Кстати, в научных кругах первый шейный позвонок называют «атлантом» - по имени мифического героя, в чью задачу входило поддержание на своих плечах небесного купола
1.97 Одно дерево бразильской гевеи ежегодно дает около 30 литров латекса, из которого можно получить 30кг каучука. Определите вес всего каучука, полученного от 100гевей. Где используется каучук? Какими особенными свойствами он обладает?
1.98 Неудивительно, что птицам нужно много корма, нередко вес съеденной пищи за сутки в 1,5-2 раза превышает их собственный! Например, пеночка, которая имеет массу 8-10г, съедает за день до 17г насекомых.
Вопрос. Как изменяется при этом вес пеночки? А ее масса?
1.99 Семь видов оленей живет на территории России. Самый маленький из них - кабарга, обитатель глухой горной тайги, имеет массу всего 10-17кг. Лось весит до 6кН. А обычный благородный олень, его разновидности - кавказский, европейский, бухарские олени, марал, изюбрь - достигают 75-340кг.
Вопрос. Сравните вес и массу оленей разных видов.
1.100 Дикие кошки различаются по окраске, величине и внешнему облику. Их разделяют на малых, средних и больших. Самые маленькие представители семейства длиной всего 46см и массой 2,5кг, самые крупные - около 4м и массой 400кг. Почти все они хищники.
Вопрос. Как отличается вес в покое самой большой кошки от самой маленькой?