Билет №17

3. Текст по разделу «Механика», содержащий описание физического явления или процессов, наблюдаемых в природе или в повседневной жизни. Задание на понимание физических терминов, определение явления, его признаков или объяснение явления при помощи имеющихся знаний

«Сквозь толщу Земли»

Известно, что сила тяжести направлена вертикально вниз, к центру Земли. В этом легко можно убедиться, воспользовавшись отвесом – грузиком, подвешенным на нити. Каково же было удивление шотландца Маскелайна, когда в 1775 году он впервые увидел картину, изображенную на рисунке: отвес вблизи большой горы висел неестественно, под углом! Дело здесь, конечно, в присутствии горы – большого, массивного тела. Ведь все тела в мире притягиваются друг к другу, и тем сильнее, чем больше масса этих тел. Массивная гора с такой силой тянет к себе грузик отвеса, что это становится заметным невооруженным глазом и вносит поправку в силу тяжести в этой точке.

А вот во Флоренции влияние Аппенин приводит не к притяжению, а к отталкиванию отвеса. Объяснение этому может быть одно – в горах огромные пустоты.

Точное измерение силы тяжести было положено в основу метода геофизики – гравиторазведки, который позволил ученым заглянуть в недра земли и выяснить, хотя и приближенно, что под землей скрывается. Например, выяснилось, что толща земли под материками составлена из более легких веществ, чем под дном океанов.

Полевой гравитометр измеряет разность между ускорением свободного падения в данной точке и в некотором исходном пункте. Чувствительным элементом гравитометра является кварцевая пружина или нить, на которой подвешена эталонная масса. С помощью специальных устройств грузик приводят в то положение, который он занимал в исходном пункте и по шкале определяют показания. Современный гравитометр может проводить измерения с точностью до 10 g.

Задания.

1. Вопрос. Что называется силой тяжести? Частным случаем какой силы является сила тяжести?

2. Вопрос. Будет ли наблюдаться отклонение маятника около дома в городе?

3. Вопрос. Как будет зависеть отклонение маятника от расстояния от маятника до горы?

4. Вопрос. Каким образом гравитометр позволяет искать месторождения полезных ископаемых?

Билет №18

3. Текст по разделу «Молекулярная физика», содержащий описания опыта. Задания на определение (или формулировку) гипотезы опыта, условий его проведения и выводов «Что такое тепло?»

Что такое тепло? Этот вопрос не так прост, как кажется. Первая теория, которая попыталась объяснить природу тепла, была теория теплорода. Она господствовала в физике до середины 19 века. Теплород представляли как невесомую жидкость, о присутствии которой в теле можно было судить только по температуре тела. Именно эта теория создала такие понятия, как количество теплоты и теплоемкость.

Однако в 1798 году Бенджамин Томсон (граф Румфорд) заставил серьезно усомниться в справедливости этой теории. Он обратил внимание на то, что при сверлении пушечных стволов температура металла повышается. Откуда берется теплород? Может быть, выделяется при образовании стружки, как утверждали некоторые физики? Чтобы проверить это, Румфорд сверлил канал таким тупым сверлом, что стружка практически не образовывалась. Для измерения выделяемого тепла орудие помещали в воду. Если существовавшая тогда теория справедлива, то тепла должно выделиться меньше. Опыт же показал обратное, тепла выделилось больше. Другой опыт, заставляющий усомниться в теории теплорода, поставил другой английский ученый, Деви – он расплавил два кусочка льда трением друг о друга.

Окончательно теория теплорода была «похоронена» после того, как Альберт Эйнштейн и Марианн Смолуховский построили теорию броуновского движения, связав его с ударами хаотичного движения молекул.

Задания.

1. Вопрос. Какова гипотеза опыта Томсона?

2. Вопрос. Какие условия необходимо соблюдать для успешного проведения опыта Томсона?

3. Вопрос. Какой вывод можно сделать из данного опыта?

4. Вопрос. Как объяснить результат опытов Томсона и Деви с точки зрения современного понимания тепла?