Летняя викторина. 11 класс. Ответы.

1. Если тело находится внутри жидкости, плотность которой равна плотности этого тела, то сила тяжести уравновешивается выталкивающей силой. Можно ли считать, что это тело, подобно телам внутри искусственного спутника, обращающегося вокруг Земли, находится в состоянии невесомости?
Ответ. Нет. Состояние невесомости характеризуется отсутствием в теле внутренних напряжений (т.е. отдельные слои тела не давят друг на друга) и давления на опору. В теле, плавающем внутри жидкости, внутренние напряжения, существующие в нем за счет силы тяжести, не исчезают; кроме того, тело давит на жидкость, являющуюся в данном случае опорой.

2. Какова причина образования наблюдающегося иногда облачного следа за высоко летящим самолетом?
Ответ.
При спокойном воздухе и безоблачном небе в верхних слоях атмосферы (на высоте 3-6 км) нередко возникает такое состояние, когда количество водяного пара превышает то, которое необходимо для насыщения воздуха при данной температуре. Такое неустойчивое состояние пара называют пересыщенным. Пролетающий самолет оставляет за собой множество мельчайших частиц копоти, являющихся центрами конденсации пара. При конденсации пара на этих частицах образуются капельки воды или, если температура ниже нуля, кристаллики льда, из которых и состоит след самолета.
3. Будет ли кипеть вода в кастрюле, плавающей в кастрюле большего размера, в которой кипит вода?
Ответ. Когда температура воды во внутренней кастрюле будет 100 градусов С (т.е. равна температуре воды во внешней кастрюле), теплообмен прекратится. А так как для кипения необходим приток тепла, то вода во внутренней кастрюле кипеть не будет.
4. Приведите примеры использования сил поверхностного натяжения в мире живой природы.
Ответ. Поверхностная пленка воды играет роль опоры для многих организмов. Например, водяное насекомое – водомерка
– опирается на воду только конечными члениками широко расставленных лапок, которые не смачиваются водой. Под ее лапкой поверхностный слой немного прогибается. Водомерка не только скользит по воде, но и делает громадные прыжки, не прорывая поверхностного слоя. Более подробно о водомерке Вы можете прочитать здесь>>
Личинка комара
подвешивается снизу к поверхностной пленке с помощью особых крючков, окружающих ее органы дыхания. Если залить поверхность воды тонким слоем нефти, то прочность поверхностного слоя уменьшается, он не может удержать личинку, она тонет и, лишившись возможности дышать, погибает. Более подробно о личинке комара Вы можете прочитать здесь>>

5. Что Вам известно о причинах возникновения следующих световых явлений в атмосфере: горных призраков, нижних и верхних миражей, световых столбов, гало и полярных сияний?
А) Громадные призрачные человеческие фигуры, окруженные многоцветным кольцом, которые иногда наблюдают альпинисты в горах, казались прежде суеверным людям выходцами неземного, потустороннего мира. Между тем, это тени тех людей, которые находятся на вершине горы. Они возникают в том случае, если с одной стороны от альпинистов находится освещающее их Солнце, а с другой достаточно густые облака. Тогда на облаках, как на экране, появляются огромные тени. Цветные круги около теней возникают из-за разложения солнечных лучей в кристалликах льда и капельках воды, из которых состоят облака.
Б) Перевернутое изображение предметов (нижний мираж) появляется обычно в жаркий безветренный день, когда слои воздуха, расположенного ближе к почве, нагреваются больше, чем расположенные выше слои, и поэтому обладают меньшей плотностью. В этом случае идущие от предметов лучи света, попадая из верхних, более плотных слоев в нижние, будут падать на каждый последующий слой все более полого. Достигнув, наконец, некоторого слоя, под углом больше предельного, они испытывают полное внутреннее отражение, идут снизу вверх и попадают в глаз наблюдателя. Последний увидит перевернутое изображение предмета, а также сам предмет, посылающий в глаз прямые лучи света. Голубое небо, расположенное впереди наблюдателя, отражается также словно от зеркала, создавая иллюзию голубоватой водной поверхности.
В)Верхний мираж чаще наблюдается зимой, когда снежная или ледяная поверхность способствует сильному охлаждению слоев воздуха,а верхние слои, не столь сильно охлаждаемые снегом или льдом, могут оказаться более нагретыми (и менее плотными), чем нижние. Поэтому верхние миражи могут наблюдаться в полярных странах даже в летнее время года: льды охлаждают прилегающие к ним слои воздуха, а незаходящее Солнце нагревает воздух, расположенный над ними. Причина образования верхнего и нижнего миража одна и та же.
Г) Светящийся круг (гало) вокруг Солнца или Луны возникает в результате преломления света в шестигранных ледяных кристаллах, образующих полупрозрачную пелену облаков, застилающих светило. Кристаллы рассеивают лучи неравномерно; наибольшей интенсивностью обладают лучи, отклоненные кристаллом на 22 градуса от начального направления. Когда такой луч попадает в глаз наблюдателя, последний видит светило смещенным на 22 градуса от истинного положения. При непрерывном движении кристаллов облака огромное их число оказывается в благоприятном положении относительно глаза. Поэтому наблюдатель видит около светила круг.

Д)Ледяные шестигранные кристаллики плавают иногда в воздухе верртикально. Лучи воздуха, отразившись от боковых граней таких кристаллов попадают к нам в глаза. Но наши глаза не могут обнаружить искривления световых лучей, поэтому мы видим изображение Солнца не там, где оно находится, а на прямой линии, идущей от глаз. Эти изображения, сливаясь, образуют круг, параллельный горизонту.
Е) В атмосфере при определенной температуре и влажности образуется иногда полупрозрачная пелена, состоящая из миллионов ледяных кристаллических пластинок, которые, совершая колебания, медленно опускаются на землю. Многие из этих пластинок занимают такое положение, что солнечный луч, отразившись от них, попадает в глаз наблюдателя. Совокупное действие этих лучей производит на глаз впечатление светового столба, расположенного под или над Солнцем.

Более подробно можно прочитать здесь>>
Ж) Полярные сияния

наблюдаются преимущественно в высоких широтах северного и южного полушарий Земли на высоте от 100 до 300 км и даже выше. Они отличаются чрезвычайным разнообразием форм и переливанием цветов и поражают своей красотой. Полярные сияния иногда имеют форму световой разноцветной занавеси или голубой дуги, возвышающейся над горизонтом, или веера, состоящего из световых лучей. В настоящее время доказано, что полярные сияния имеют электрическую природу и представляют собой свечение верхних разреженных слоев атмсферы под влиянием потока быстрых заряженных частиц - электронов и ионов, излучаемых Солнцем. Такие частицы, попадая в магнитное поле Земли, движутся вокруг силовых линий этого поля и устремляются к полюсам. На высоте 90-95 км в сравнительно плотных слоях атмосферы скорость ионов замедляется, они полностью поглащаются этими слоями.Более подробно можно прочитать здесь>>
,