Шаг 2 "Силы и литература"

 

Задача №1

Почему веник труднее сломать, чем отдельные прутики? 

 

 

Древняя притча

У одного старика было три сына. И они никак не могли ужиться вместе. Старику очень хотелось, чтобы после его смерти сыновья жили в мире. Он решил научить их этому.

Однажды, отец позвал их к себе и попросил разломать пополам веник. Сначала попробовал старший сын, но, сколько он не старался — ничего не получилось. Такие же неудачи постигли среднего и младшего. Тогда отец развязал веник, и попросил каждого сына разломать по несколько соломинок. Это, конечно же, им с лёгкостью удалось.

Тогда отец сказал:

— Вот также и в жизни. Если вы будете вместе, то вас никто не сломит, а по отдельности вас также легко      победить, как и сломать пару соломинок.

                

Почему ломаются вещи? Почему вообще материалы обладают прочностью? Эти вопросы издавна интересовали человечество.

Причина кроется в атомном

 строении вещества!!!

Представления об атомном строении материи были впервые сформулированы Демокритом (460–370 гг. до н.э.). Затем, они были существенно развиты Лукрецием (95–55 гг. до н.э.), намного опередившим свое время. Но эта теория была целиком построена на догадках, об убедительных экспериментальных свидетельствах не приходилось и думать. И все же Лукреций представлял себе существование проблемы сцепления, или когезии, он предположил, что атомы имеют какие-то связывающие их воедино зацепки.

Что, наконец, представляется нам затверделым и плотным,

То состоять из начал крючковатых должно несомненно,

Сцепленных между собой наподобие веток сплетенных,

В этом разряде вещей, занимая в, нем первое место.

О природе вещей. Лукреций

 

Какую пищу нашему уму дает созерцание сил сцепления!?!

Прежде всего, чтобы ответить 

на вопрос задачи разберемся...

 

Из чего делают веники?

 
Хозяйственные (бытовые)  веники для подметания — удобный инструмент для сметания пыли и прочего мусора с поверхности пола наших домов и квартир. Каждый из нас хоть раз в жизни брал в руки это чудо веничной промышленности.

Веники делают из сорго технического – растения, солома которого высоко ценится за упругость и прочность. После того как сорго созрело, стебли срезают – им предстоит просушиться. Исходя из этого делаем вывод, что ПРУТ сорго находится в твердом состоянии. 

Почему же веник так трудно сломать???
Чтобы разломить прут, нужно разрушить связи, существующие между молекулами. Но, чтобы сделать веник связывают от 25 до 30 прутьев сорго. Следовательно, сила сопротивления  увеличивается в 25-30 раз (в зависимости от количества прутьев в венике). Твердое тело, как известно, трудно сломать. Это можно  объяснить, тем, что между молекулами тела существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе соседние молекулы и сама притягивается к ним.

Так же, можно объяснить с помощью понятия «напряжение». Напряжение - это нагрузка, отнесенная к единице площади, то есть σ= P/S. Напряжение может быть выражено в килограммах на квадратный миллиметр (кг/мм²), килограммах на квадратный сантиметр (кг/см²), ньютонах на квадратный метр (Н/м²). Если прут один, то площадь поперечного сечения мала, и при приложении определенной силы напряжение возрастает, что приводит к разлому прута. В венике площадь поперечного сечения в 25- 30 раз больше, следовательно, при той же самой нагрузке, напряжение уменьшается, поэтому сломать веник становится труднее.

Интернет-ресурсы:

1. Книга: Почему мы не проваливаемся сквозь пол

2. Из чего делают веник 

3. Притча о венике  

4. Рисунок к притче 

 Задача №2

Оценить, при каком минимальном объёме бревна зайцы могли на нём плыть

(массу зайцев задайте сами).

Мимо бревно суковатое плыло;
Сидя, и стоя, и лёжа пластом,
Зайцев с десяток спасалось на нём.
«Взял бы я вас – да потопите лодку!»
Жаль их, однако, да жаль и находку –
Я зацепился багром за сучок
                                                  И за собою бревно поволок…

                                                                         

                                                     Н.А.Некрасов

 

 

 

1.Так как в произведении Н. А. Некрасова "бревно суковатое плыло", мы предположили, что это может быть сосна, плотность которой 400кг/м3.(из таблицы плотностей твёрдых тел)   

2.Мы изучили следующий дополнительный материал, для правдоподобности задачи:

   а) Посмотрели в толковом словаре Ожегова значение слова "суковатый" - имеющий много суков, сучков. Суковатый ствол. Суковатая палка

  б) Из справочника по лесоматериалам определили, что количество, размеры и расположение сучков зависят от породы дерева, условий его роста и зоны ствола. Стволы теневыносливой породы — ели имеют больше сучков, чем стволы сосны.

  в) Изучили информацию о зайцах-русаках. и выяснили, что их средняя масса может составлять 4-6 кг, редко-до 7кг. Для решения задачи выберем массу 1 зайца равную 5 кг.  

  И так, составим задачу:

        Мимо проплывало суковатое еловое  бревно. На нём спасались десять зайцев массой 5 кг. Найдите, при каком минимальном объёме бревна зайцы могли на нём плыть?

Решение: (мы его сделали в гугл- рисунках и загрузили  в блог)

В ходе решения нам пришлось вспомнить ряд законов и формул:

1. 2 закон Ньютона: Результирующая сил, действующих на тело прямо пропорциональна массе и ускорению, возникающему в результате действия сил. Считаем, что по реке бревно плыло равномерно(с постоянной по модулю скоростью), следовательно ускорение было равно 0!

2. Сила тяжести уравновешивается силой Архимеда (сумма сил, направленных вдоль вертикальной оси равна 0)

3. Закон Архимеда

На тело, погружённое  в жидкость (или газ, или плазму), действует выталкивающая сила (называемая силой Архимеда)

где ρ — плотность жидкости (газа),  — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.
Тело, помещённое в воду,   плавает, если сила Архимеда уравновешивает вес тела.

4. Условия плавания тел: 

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести и силы Архимеда , которые действуют на это тело. Возможны следующие три случая:

•  — тело тонет;
•  — тело плавает в жидкости или газе;
•  — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать. 

5. Сила тяжести: 

 

6. Формула нахождения массы по плотности

 

  

Прокоментированные работы команд:

1. "В яблочко!"

2.  "ФОТОНЫ"

3." Лучистые"