?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Что-то вспомнил сегодня, что вообще-то я по образованию физик и в молодости даже побеждал на всяческих там олимпиадах по физике. Вот вам, мои уважаемые френды, две КАЧЕСТВЕННЫЕ (качественные -- это не значит очень хорошие, это всего лишь значит что  в них не надо ничего считать или чертить) задачи по школьной физике

Задача 1.
В хорошо изолированной комнате, стоит работающий  холодильник с распахнутой дверкой. Электроэнергия для его работы поступает в комнату  снаружи, больше никакого обмена энергией с этой комнатой нет. Вопрос -- что произойдет с температурой в комнате через например сутки. Она повысится, понизится или останется той же?

Задача 2.
Два металлических, абсолютно идентичных по всем параметрам стержня (одинаковой длины, одинакового диаметра, из одного и того же материала) нагревают в одном и том же диапазоне температур (ну например от +20 до + 120 градусов Цельсия). Одинаковое ли количество энергии уйдет на нагрев, если один стержень стоит на жесткой не нагревающейся и не деформирующейся подставке, а второй висит на жесткой не нагревающейся и не деформирующейся нити. Если не одинаковое, то в каком случае больше -- когда стоит или когда висит?

Задачки были отборочными для участия в региональной олимпиаде ЗФТШ (заочной физико-технической школе) МФТИ по региону Западной Сибири в 1976 году... Господи, 38 лет назад, почему я их до сих пор помню?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ
1. Температура повысится. Согласно закону сохранения энергии, КПД ни одной тепловой машины не может быть равен 1. значит, количество тепла  всегда будет превышать количество вырабатываемого холода.

2. На нагрев стержня, ВИСЯЩЕГО на нити уйдет меньше энергии. Но не из-за обмена теплом с нитью, подставкой или окружающей средой. Эффект более тонок. Дело в том, что при нагревании тело  еще и РАСШИРЯЕТСЯ, что для стержня означает УДЛИНЯЕТСЯ. При удлинении происходит изменение положения центра тяжести стержня. Для висящего на нити стержня центр тяжести ОПУСКАЕТСЯ, а для стоящего на подставке -- ПОДНИМЕТСЯ. На это поднятие тоже расходуется энергия...  
promo torin_kr december 5, 2015 19:43 26
Buy for 200 tokens
Этот пост -- заказной. Меня его попросила написать одна моя хорошая знакомая, с которой мы знакомы такое количество лет. что аж страшно становится. Как говорит в таких случаях мой младший брат -- "Да ну нафиг. Столько и не живут". Живут... к сожалению. Ладно, это было лирическое…

Comments

( 29 comments — Leave a comment )
miru_mir_68
Jun. 10th, 2014 09:29 am (UTC)
1. Температура в комнате возрастет
2. На нагрев подвешенного стержня уйдет меньше энергии
3. "почему я их до сих пор помню?" Потому, что правильно ответил на все вопросы)
torin_kr
Jun. 10th, 2014 10:07 am (UTC)
возможно и поэтому... Все-таки такая победа была -- в школе у меня на тот момент по физике была тройка. Ну не нравился я нашей учительнице по физике...
shardon74
Jun. 10th, 2014 09:32 am (UTC)
1 температура возрастет 2 на нити энергии нужно больше

torin_kr
Jun. 10th, 2014 10:06 am (UTC)
А вот выше пишут, что меньше. Можно развернутую логику?
biakov
Jun. 10th, 2014 10:43 am (UTC)
1 если холодильник "идеальный" то не измениться, а так наверно возрастет, тепло то выделяет не только радиатор но и электромотор холодильника.
2 На нити меньше - он не изолирует торец стержня от нагрева, в отличие от подставки.
torin_kr
Jun. 10th, 2014 10:48 am (UTC)
Ответы понятны...

А если предположить что стержень касается подставки ровно в одной точке -- то есть изоляция от нагрева одинакова, тогда как?
biakov
Jun. 10th, 2014 11:07 am (UTC)
тогда наверное все равно.
torin_kr
Jun. 10th, 2014 11:19 am (UTC)
увы, но ответ неправильный...
(Deleted comment)
torin_kr
Jun. 10th, 2014 11:03 am (UTC)
Первую задачку все решают правильно -- видимо закон сохранения энергии хорошо помнится. А вот по второй спектр ответов потрясающий... и ни одного правильного.
(Deleted comment)
torin_kr
Jun. 10th, 2014 11:18 am (UTC)
:))
(Deleted comment)
torin_kr
Jun. 16th, 2014 02:01 pm (UTC)
Если хотите, можно взять конкретные цифирки и посчитать. Ну там теплопроводность стержня, температуру воздуха, коэффициент расширения. Но эта работка на полдня, можно я ее до выходных отложу?
(Deleted comment)
torin_kr
Jun. 16th, 2014 03:12 pm (UTC)
Ну давайте так: будет у меня время и желание -- я сделаю. Не будет -- оставим так как есть...
(Deleted comment)
afalina13
Jun. 10th, 2014 12:43 pm (UTC)
Физику я никогда толком не учила, но интересно же...
Ну, с первой задачкой всё ясно - все её решили - холодильник старый, целый день открытый, мотор уработался, перегрелся, пожар... кислород закончился, но теплообмена нет - сильно повысилась температура)))
А вот со второй... Вот стоит этот стержень на ненагревающейся поверхности, а сам нагревается... а эта подставка она за счёт чего не нагревается - что за колдунство и магия? - объясните... Предположу, что ей наверное надо больше энергии чтоб нагреться... ну а тогда она энергию забирает у стержня, соответственно стоящий стержень требует больше энергии... но это как-то просто слишком... и при чём здесь висит-стоит...
Да, весь этот комментарий просто чтоб ответ узнать))
torin_kr
Jun. 10th, 2014 12:58 pm (UTC)
Re: Физику я никогда толком не учила, но интересно же...
Ответ будет тока завтра. Сегодня могу только подсказку -- стержень при нагревании еще и расширяется...
afalina13
Jun. 10th, 2014 01:20 pm (UTC)
Re: Физику я никогда толком не учила, но интересно же...
это слишком сложно... можно предположить, что висячему легче расширяться - он же не только в ширь расширяется... Но колдунство ненагревающейся фигни не даёт мне покоя... Жду завтра ответов на свои глупые вопросы и эту мудрёную задачку...
torin_kr
Jun. 10th, 2014 02:04 pm (UTC)
Re: Физику я никогда толком не учила, но интересно же...
Ок, завтра до обеда будет Вам ответ...
afalina13
Jun. 11th, 2014 09:03 am (UTC)
Re: Физику я никогда толком не учила, но интересно же...
ай, блин, я изначально неправильно условие прочитала - мне казалось, что нить нагревается - вот от туда у меня и первое предположение выросло. Но всё равно задачки классные. Спасибо за возможность пошевелить мозгой)))
torin_kr
Jun. 11th, 2014 09:17 am (UTC)
Re: Физику я никогда толком не учила, но интересно же...
Пожалуйста. Заходите еще...
shardon74
Jun. 10th, 2014 02:53 pm (UTC)
на нити площадь с которой остывает больше.
shardon74
Jun. 10th, 2014 02:54 pm (UTC)
да и вентиляция лучше когда висит, и воздух снизу свободно подходит.
torin_kr
Jun. 10th, 2014 07:25 pm (UTC)
Я уже писал там выше -- стержень не только нагревается, он еще и расширяется...
ivan_psycho
Jun. 10th, 2014 04:11 pm (UTC)
Я очень далёк от физики, мне даже хотелось ответить на первый вопрос, что уменьшится, но, поразмыслив, и почитав комментарии)), я понял, что в целом в комнате станет больше энергии, а значит, она должна куда-то уходить).
Но вот со стержнями я никак не могу понять, почему у них может возникать разница в необходимой энергии для нагрева? И подставка её не заберёт, и нить. Должно быть одинаково вроде).
А вообще - столько обоснованных ответов, люблю грамотных людей!
torin_kr
Jun. 10th, 2014 07:24 pm (UTC)
По второй задаче ответ будет завтра...
torin_kr
Jun. 11th, 2014 07:22 am (UTC)
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ
1. Температура повысится. Согласно закону сохранения энергии, КПД ни одной тепловой машины не может быть равен 1. значит, количество тепла всегда будет превышать количество вырабатываемого холода.

2. На нагрев стержня, ВИСЯЩЕГО на нити уйдет меньше энергии. Но не из-за обмена теплом с нитью, подставкой или окружающей средой. Эффект более тонок. Дело в том, что при нагревании тело еще и РАСШИРЯЕТСЯ, что для стержня означает УДЛИНЯЕТСЯ. При удлинении происходит изменение положения центра тяжести стержня. Для висящего на нити стержня центр тяжести ОПУСКАЕТСЯ, а для стоящего на подставке -- ПОДНИМЕТСЯ. На это поднятие тоже расходуется энергия...
( 29 comments — Leave a comment )