Решение задачи «Физический детектив»

Ниже представлены решения для игры «Физический детектив», оформленные для записи в тетрадь. Дело №1: «Немая сирена» Ответ: Да, это возможно. Объяснение: Если полицейская машина движется со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе \( v > v_{зв} \), то звуковые волны от сирены не могут обогнать саму машину. В этом случае водитель впереди идущего автомобиля не услышит звук до тех пор, пока машина не поравняется с ним или не обгонит его. Также здесь проявляется эффект Доплера: при приближении источника на сверхзвуковой скорости звуковой фронт достигает наблюдателя мгновенно в виде ударной волны. Физическое явление: Сверхзвуковое движение и звуковой барьер. Дело №2: «Загадка горячего катка» Ответ: Смотритель не совсем прав. Объяснение: Скольжение коньков по льду происходит благодаря образованию тонкого слоя воды (смазки) из-за таяния льда под давлением лезвия. Если залить каток очень горячей водой в сильный мороз, верхний слой замерзает слишком быстро, не успевая выпустить пузырьки воздуха. Лед получается пористым и «рыхлым». Кроме того, при очень низких температурах твердость льда возрастает, и давления конька может быть недостаточно для образования достаточного слоя водяной смазки, из-за чего возникает эффект «липкости». Физическое явление: Зависимость температуры плавления льда от давления и теплопроводность. Дело №3: «Призрачный разряд» Ответ: Это не призрак, а физическое явление. Объяснение: При трении шерстяного свитера о тело или другую одежду происходит перераспределение электрических зарядов. Накопленное статическое электричество создает высокую разность потенциалов. Когда человек снимает свитер, происходят искровые разряды. Голубоватое свечение — это коронный разряд или ионизация воздуха в сильном электрическом поле. Физическое явление: Электризация трением и искровой разряд. Дело №4: «Самозакрывающаяся дверь» Ответ: Причина в разности давлений. Объяснение: В современных зданиях часто работает мощная система приточно-вытяжной вентиляции. Если в офисе создается область пониженного давления по сравнению с коридором (или наоборот), то на большую площадь тяжелой двери начинает действовать сила давления воздуха: \[ F = \Delta p \cdot S \] где \( \Delta p \) — разность давлений, а \( S \) — площадь двери. Даже небольшая разница давлений создает значительную силу, которая заставляет дверь захлопываться. Физическое явление: Разность давлений воздуха. Дело №5: «Ошибка робота-пылесоса» Ответ: Мешает явление зеркального отражения. Объяснение: Датчики робота-пылесоса (лидары или ИК-датчики) работают по принципу испускания луча и приема отраженного сигнала. Если ножка стула хромированная или полированная, она работает как зеркало. Луч падает на нее под углом и отражается в сторону, не возвращаясь обратно в приемник датчика. Робот «не видит» препятствие, так как не получает отраженного сигнала, и считает, что путь свободен. Физическое явление: Зеркальное отражение света.