Сайт учителя физики Кореневой Светланы Ивановны

ГРЕЕТ ЛИ ШУБА

Купила Таня детям мороженое, да забыла, что у них часто бывает ангина. Потом вспомнила и говорит:
-Придем домой, растает мороженое, тогда его и съедим.
Пришли домой, положила Иришка мороженое на блюдечко и стала ждать, когда оно растает. Леня тоже положил свое мороженое на блюдечко и тоже ждет.
-У меня уже начинает таять! —говорит Иришка.
- Сейчас и у меня растает, — сказал Леня и побежалв коридор.
Оттуда он вернулся с шубой и стал в нее заворачивать мороженое вместе с блюдечком. Укутал Леня мороженое получше и ждет.
У Иришки оно уже начало таять. Сидит она и слизывает растаявшее мороженое с блюдечка. Развернул Леня свое мороженое, а оно как ни в чем не бывало. Еще подождал Леня. Иришка уже ест, потому что у нее почти все мороженое растаяло, а у Лени в шубе оно и не думает таять. Побежал Леня в коридор и принёс еще одну шубу. Завернул он свое мороженое в две шубы и опять ждет. Иришке стало жалко его, она и говорит:
- Ешь мое, пока у тебя не растаяло.
- Да ладно, не надо, — говорит Лёня.
Прошло еще немного времени, развернули обе шубы, а мороженому опять ничего не сделалось.
-Странно, — говорит Иришка, — почему в шубе мороженое не тает?
Таня в это время стояла у плиты. Подняла она руку над горячей плитой и говорит:
- Что нужно сделать, чтобы руку не жгло?
- Убрать ее подальше, — ответил Леня.
- Загородить ее чем-нибудь от тепла, — добавила Иришка, а сама сняла доску, на которой хлеб режут, и держит ее над плитой так, чтобы доска оказалась между плитой и Таниной рукой.
Тепло от плиты через доску не проходит, вот Тане и не жжет руку.
Леня посмотрел на это, сбегал в прихожую и надел рукавичку. Держит он руку над плитой, а ее не жжет.
- Мне тоже не жжет, — говорит Леня.
- Значит, рукавичка не греет...
- ...а задерживает тепло, не пропускает его к руке
- Правильно, — говорит Таня, — так что же получилось у тебя с мороженым в шубе?
Леня подумал и говорит: -
- Когда я мороженое завернул, шуба перестала пропускать к нему комнатное тепло, и от этого в шубе стало холодно, вот мороженое и не растаяло.
-Hy, а зачем человек в мороз шубу надевает?
- Человек вышел из дома, ему жарко, а шуба не выпускае+ тепло на улицу, вот человек и не мерзнет.
- Между прочим, шубы бывают не только из меха, но и из стекла, — сказала Таня наливая чай из термоса.
Услыхав эти слова Лёня широко раскрыл глаза от удивления.
- Это термос, — как ни в чем не бывало продолжала Таня, — стенки у термоса двойные, и между ними пустота, а через пустоту тепло плoxo проходит. А-еще шубы бывают из дерева и
камня.
- Это стены у домов,—догадалась Иришка, —они тоже не выпускают тепло на улицу.

Подумай и ты, какие еще шубы бывают. Где они примеяются? И ответь на вопрос: если настоящая Снегуочка наденет свою лучшую шубу, щапку, шарф и ваенки и пойдет в Африку, растает она там или нет?

От молекулы до Вселенной

...Генри Кавендиш, работы которого по электричеству долгое время оставались неизвестными, установил экспериментально пропорциональность тока напряжению в 1770-е годы, но в свойственной для него манере не удосужился никому сообщить об этом

 ...открытие Ома было скептически воспринято в научных кругах. Это отразилось и на развитии науки — скажем, законы распределения токов в разветвленных цепях были выведены Г. Кирхгофом лишь двадцать лет спустя,— и на научной карьере Ома: ему предложили кафедру в университете лишь в 1852 году, за два года до - смерти.

 ... Ом пытаясь вывести свой закон уже из теоретических соображений, исходил из аналогии между распространением электричества и “теплоты”, причем подтвердил правильность своего предположения.

 ...закон Ома, при всей его значимости, не является фундаментальным законом природы, а лишь следствием, которое, как теперь ясно, вытекает из квантовой теории твердого тела.

 ...впервые исследованием способности янтаря электризоваться занялся знаменитый древнегреческий философ Фалес Милетский. По легенде, его внимание к этому вопросу привлекла дочь, заметившая, как прилипают к янтарному веретену шерстинки во время пряжи.

 ...французский ученый Ш. Дюфе, введший понятие о двух родах электричества, назвал их “стеклянным” и “смоляным”. “Первое, — писал он, — появляется на потертых стекле, кварце, драгоценных камнях, волосах животных, шерсти. Второе — на потертых янтаре, шелке, пряже, бумаге...”

 ...один из первых приборов, позволяющих измерить электрический заряд, — электрометр — изобрел русский физик Г.Рихман. Увы, Рихман погиб при измерении электрометром заряда конденсатора от молнии, ударившей в шест его “громовой машины”.

 ... .научная судьба Б. Франклина, оказавшего огромное влияние на изучение электрических явлений, весьма необычна. Он не был физиком ни по образованию, ни по роду деятельности. Собственно электрическим исследованиям он посвятил всего около семи лет жизни.

 ...о том, что должен существовать наименьший в природе электрический заряд, догадывались давно. Эти подозрения, а также уверенность в том, что “электрические частицы” как-то связаны с атомами, укрепились после опытов М. Фарадея по электролизу. А понятие электрона как минимального неделимого заряда было ведено лет за 25 до открытия электрона как частицы.

 ...весьма чувствительные эксперименты, проведенные для выяснения различия в величинах зарядов протона и электрона, позволяют заключить, что эти заряды равны с точностью до 10^--21.

 ... когда в 1963 году из глубин Исландского моря поднялся вулкан, образовав новый небольшой островок, в темных облаках над вулканом засверкали яркие молнии. Дело было в том, что раскаленная лава, попав в море, поднимала вверх облака положительно заряженного пара. После соответствующего накопления заряда облака разряжались в море, причем, в отличие от обычной молнии, электроны двигались вверх по каналу разряда. ...электростатические эффекты, зачастую служащие помехой, например при транспортировке хлеба в элеватор, могут играть и положительную роль. Так, абразивное зерно помещается под намазанной клеем бумагой и подскакивает, прилипая к ней, благодаря электростатическому притяжению, создаваемому в нужном месте.

 ...с точки зрения электростатики, любой атом как система положительно и отрицательно заряженных частиц не может быть устойчивым. Но так как громадное большинство атомов устойчивы, приходится считать атом системой динамической, т.е. приписать либо протонам, либо электронам непрерывное движение.

 Логике вопреки

 Можно ли из неправильных предпосылок прийти к верным результатам? Конечно, нет. И все же такие случаи бывают. Вот один пример из истории науки.

 Выдающийся отечественный ученый Г. В. Рихман (1711—1753) в одной из работ, посвященных исследованиям электричества, писал: “Я не питаю решительно никаких надежд на создание теории, с помощью которой все явления электричества могли бы быть объяснены так, чтобы не оставалось больше никаких сомнений; я изложу свои размышления только для того, чтобы, может быть дать другим, более способным, заложить основы такой теории, средство приблизиться к цели...”

Далее он излагает свою гипотезу.

 “Мне очень трудно понять отрицательное электричество, если только не принять, как в механизме, что движение материи в противоположном направлении есть движение отрицательное”.

 Это предположение, мягко выражаясь, далеко отстоит от истины, но вот какие из этого допущения делает выводы Рихман: “По обе стороны от мушенброковой банки (первая конструкция конденсатора), производящей электрические колебания, частицы тонкой материи, возможно, будут приводиться во вращательное движение в противоположных направлениях, ибо по одну сторону от банки электричество выходит, а по другую — поступает; вот почему возможно, что, взаимно сталкиваясь друг с другом, они станут приближаться к покою и, таким образом, электричество начнет уменьшаться”. Короче, здесь описан разряд конденсатора с затухающими колебаниями, то есть тот процесс, который впоследствии дал, толчок развитию радиотехники. И ничего здесь не было бы необычного, если бы не дата написания этих строк — 1752 год!

 Лишь 90 лет спустя американский физик Дж. Генри установил, что разряд конденсатора представляет собой колебательный процесс. И только в 1858 году В. Феддерсену с помощью вращающегося зеркала и фотосъемки удалось изучить эти колебания. Полученные данные, а также теоретические разработки В. Томсона позволили Г. Р. Герцу и А. С. Попову создать первые работающие радиоустановки.

 До сих пор неясно происхождение загадочных предметов, найденных археологами в отвердевшем иле неподалеку от берегов Тигра, южнее Багдада. Этим предметам — несколько тысяч лет. Небольшие сосудики из обожженной глины, соединенные последовательно, содержат внутри необычную начинку: разъеденные медные цилиндрики и бруски, а также битум. Анализ показал, что разъедание цилиндриков скорее всего объясняется воздействием уксусной или лимонной кислот, хорошо тогда известных. Электрический элемент? Это подтверждается рядом косвенных данных. Электрический элемент за тысячи лет до Вольта?!

Эксперимент наряду с теорией - один из двух столпов физической науки. Это не просто созерцание происходящих вокруг явлений, а наблюдение за процессом, проте­кающим в определенных, заданных экспериментатором условиях; по определению Френсиса Бэкона, это «вопрос природе». Эксперимент, как говорил российский фи­зик теоретик академик Аркадий Бейнусович Мигдан, «испытывает предсказания тео­рии на прочность. Когда теория, наконец, не выдержит, строится новая, с учетом ста­рых фактов и тех, что появились при проверке».

 Существуют как великие теории, так и великие эксперименты. Они не только ос­таются в лабораторных отчетах и научных журналах, но и изменяют, прямо или кос­венно, нашу повседневную жизнь. За них получают премии. О них рассказывают ис­тории и складывают легенды.

 Пожалуй, первый великий эксперимент был проведен Архимедом из Сиракуз. Исто­рия с короной царя Герона не только сделала его «отцом криминалистики», но и показала, как исследователь в ходе происков ответа на один вопрос может найти решение совсем иные проблемы. Однако важнее другое: Архимед был, наверное, первым ученым, опиравшимся на теорию, и на эксперимент. Его закон плавания тел - результат наблюдений и экспери­мента, закон рычага - итог размышлений и догадок. Из механики Архимеда в большей мере, чем из умозрительных рассуждений Аристотеля, выросла физическая наука.

 Каждое открытие появляется на свет по-своему: в результате поиска или по при­хоти случая. Предсказанные открытия можно буквально пересчитать по пальцам, зато в этом ряду есть такое яркое событие, как создание лазера: в 1953 г. научились исполь­зовать эффект, предсказанный Альбертом Эйнштейном еще в 1916 г. Также в резуль­тате целенаправленного поиска немец Йоханнес Георг Бедхорц и швейцарец Карл Александер Мюллер обнаружили высокотемпературную сверхпроводимость.

 Гораздо больше в физике открытий случайных, возникающих как будто «на пус­том месте». Но великий французский биолог Луи Пастер однажды сказал, что случай помогает только подготовленному уму. Яркий тому пример - открытие другого фран­цуза, Антуана Анри Беккереля. Исследуя люминесценцию различных веществ, уче­ный предполагал, что она не только вызывается рентгеновскими лучами, но и может порождать их. Проведенные на основе ошибочной идеи эксперименты, тем не менее, закончились в 1896 г. открытием радиоактивности.

 Иногда новое не замечают, проходят мимо него. Ведь ученый может просто не увидеть того, что не укладывается в привычную ему картину мира. Немецкий физик Кунце в 1933 г. наблюдал в камере Вильсона частицу в 200 раз тяжелее электрона. Это был мю-мезон. Од­нако, поскольку такие частицы не были известны, он счел свое наблюдение ошибкой опыта. Повторно мезон открыли в 1938 г. американцы Карл Дэвид Андерсон и С. Неддермейер.

 Обстоятельность может не только помочь в открытии нового, но и помешать. Ан­глийский физик Даниэль Колладон в 1825 г., за шесть лет до открытия явления элек­тромагнитной индукции Майклом Фарадеем, проводил очень похожие эксперименты. Так же, как и Фарадей, он подключал к чувствительному гальванометру катушку, в которую вдвигал магнит, - в этот момент по катушке протекал электрический ток. Но предосторожностей иногда бывает слишком много: чтобы уменьшить влияние магнита на гальванометр, Колладон располагал приборы в разных комнатах. Пока он не спеша доходил от магнита к измерительному прибору, стрелка успокаивалась. Не ожидая столько кратковременного эффекта, ученый не смог сделать открытия, кото­рое удалось Фарадею, - тому помогал ассистент.

 Некоторые исследователи находились на пороге открытия, но им не хватало малень­кого шага. Первый высокотемпературный сверхпроводник был получен за несколько лет до открытия Беднорца и Мюллера. В 1979 г. российский ученый И. С. Шаплыгин с соавторами из Института общей и неорганической химии АН СССР исследовал прово­димость соединений лантана, меди, кальция, стронция и бария, в том числе и таких, которые соответствовали сверхпроводящему веществу. Однако проводимость в облас­ти низких температур просто не догадались измерить.

 Экспериментатор ищет ответы там, где другие не видят вопроса. Открытие Исааком Ньютоном составного характера белого света произошло потому, что исследователь поставил вопросы, до которых ранее никто не додумался. Экспери­мент действительно искусство задать вопрос природе, сделав это остроумно и изящно.

 Однако мало получить ответ, его необходимо еще и понять. Ведь результат может оказаться парадоксальным, не укладывающимся в сложившуюся систему научных представлений, и тогда исследователю нужны смелость, чтобы признать его, и твер­дая уверенность в правильности результата. Такие эксперименты изменяют наши по­нятия о мире и облике цивилизации.

Это интересно

Спортивную дистанцию 1,5 км хороший бегун пробегает примерно за 3 мин. 50 сек. (мировой рекорд 1958 г. – 3 мин. 36,8 сек.). Для сравнения с обычной скоростью пешехода – 1,5 м в секунду – надо сделать маленькое вычисление; тогда окажется, что спортсмен пробегает в секунду 7 м. Впрочем, скорости эти не вполне сравнимы: пешеход может ходить долго, целые часы, делая по 5 км в час, спортсмен же способен поддерживать значительную скорость своего бега только короткое время. Пехотная воинская часть перемещается бегом втрое медленнее рекордсмена; она делает 2 м в секунду, или 7 с лишком километров в час, но имеет перед спортсменом то преимущество, что может совершать гораздо большие переходы.

********

Можно ли в 8 часов утра вылететь из Владивостока и в 8 часов утра того же дня прилететь в Москву? Вопрос этот вовсе не лишен смысла. Да, можно. Чтобы понять этот ответ, нужно только вспомнить, что разница между поясным временем Владивостока и Москвы составляет девять часов. И если самолет сможет пройти расстояние между Владивостоком и Москвой за это время, то он прибудет в Москву в час своего вылета из Владивостока.

********

Для нас, привыкших мерить время на свою человеческую мерку, тысячная доля секунды равнозначна нулю. Такие промежутки времени лишь недавно стали встречаться в нашей практике. Когда время определяли по высоте Солнца или длине тени, то не могло быть речи о точности даже до минуты; люди считали минуту слишком ничтожной величиной, чтобы стоило ее измерять. Древний человек жил такой неторопливой жизнью, что на его часах – солнечных, водяных, песочных – не было особых делений для минут. Только с начала XVIII века стала появляться на циферблате минутная стрелка. А с начала XIX века появилась и секундная стрелка.

**********

В парижских газетах появилось однажды объявление, обещавшее каждому за 25 сантимов указать способ путешествовать дешево и притом без малейшего утомления. Нашлись легковерные, которые прислали требуемые 25 сантимов. В ответ каждый из них получил по почте письмо следующего содержания:
“Оставайтесь, гражданин, спокойно в своей кровати и помните, что Земля наша вертится. На параллели Парижа – 49-й – вы пробегаете каждые сутки более 25 000 км. А если вы любите живописные виды, откиньте оконную занавеску и восхищайтесь картиной звездного неба”.