В любой области своей деятельности, будь то наука или техника, промышленность или сельское хозяйство, космонавтика или медицина, человеку постоянно приходится сталкиваться с необходимостью измерить ту или иную величину — температуру воздуха или высоту горы, объем тела или • возраст археологических находок и т. д. Иногда необходимые измерения можно выполнить специально для того предназначенными приборами или инструментами. Линейные размеры тела, например, определяют линейкой, рулеткой, микрометром, штангенциркулем; температуру измеряют термометром, массу — с помощью весов. В подобных случаях измерения называются прямыми или непосредственными. Однако значительно чаще вместо непосредственного определения интересующей нас величины приходится измерять совсем другие, а нужную — вычислять затем по соответствующим формулам. Тогда измерения называют косвенными. Так, для определения плотности вещества обычно измеряются масса и объем некоторого тела, состоящего из этого вещества, и первая величина делится на вторую.
Как правило, для измерения величин существуют специально разработанные, «стандартные» методы, примеры которых (измерение длины и плотности) только что приведены. Но бывают случаи, когда обычные приемы измерения оказываются неудобными, а то и вовсе невозможными.
Представьте, что возникла необходимость определить диаметр тонкого капилляра, положим, в обычном
1* а
медицинском термометре. Канал капилляра настолько УЗОК что «залезть» в него линейкой или иным инструментом никак нельзя. К тому ™ линейка которой вы располагаете-чересчур грубый для этих целей прибор. Как же поступить? Оказывается прямое измерение диаметра капилляра уместнозаме нить косвенным, причем можно предложить н! один а множество различных способов. Об одномi из.них вы узнаете, ознакомившись с решением задачи № ,5 в лежащей перед вами книге. Измерение плотности стандар^ьш методом тоже не всегда^ возмс«но. В самом деле, мы сразу же ™™*™^™???. ми, если захотим узнать среднюю *ЛОТН°С1Ь в^?, ва некоторой планеты: ведь на весы ее не положить Приходится придумывать обходные пути примеры которых изложены в решениях задач № № 126i и 130 В части задач, помещенных в этом сборнике, для определения тех или иных величин предлагается вос-поГь?ова?ься, казалось бы, совершенно неподходящими для этой цели приборами и предметам^ Однако, уме™ распорядившись ими, задачу можно решить. Ну а если задача не получается, посмотрите вначале раздел подсказки» и только уж потом, если и это не поможетГзагляните в решения, приведенные в конце книги. Сверьте ответы и в том случае, если вы справились с заданием самостоятельно. Может быть,
• ваше решение окажется более простым и изящным, тогда вы получите особое удовольствие.
В сборнике имеются также задачи, не требующие
- количественного определения каких-либо величин. В этих задачах нужно лишь предложить способ выполнения некоторой операции. С задачами первого ™ последние роднит некоторая необычность-либо начальной ситуации, либо набора предметов .которыми разрешено пользоваться. (Справедливости ради стоит сказать, что необычность некоторых задач-только кажущаяся. Например, средняя плотность вещества Земли была определена именно так, как об этом рассказано в решении задачи № 160.) __
Хотя все задачи имеют экспериментальный характер, важно только указать принципиально правильный путь решения. При этом предполагается, что приборы и инструменты, упомянутые в тексте задачи,
идеально точны, и допускается использование «подручного материала», если не оговаривается обратное. Например, подразумевается, что, находясь дома, вы всегда найдете стакан или катушку с нитками, сможете набрать воды из водопровода или колодца и т.д.
В некоторых, случаях с помощью предложенного набора нужную величину можно определить только приближенно, но иногда и прикидочные результаты представляют большую ценность. Так, к примеру, в настоящее время длины световых волн измеряются с поразительной точностью (напомним, что за 1 метр в Интернациональной системе единиц принимается отрезок, на котором в вакууме укладывается 1650763,73 длин волн оранжевой линии спектра благородного газа криптона, точнее — изотопа криптона с массовым числом 86). Однако довольно грубые опыты английского физика Т. Юнга, произведенные в 1802 г., в которых впервые была определена длина световых волн, имели большое принципиальное значение, поскольку до Юнга не был известен даже порядок этих величин.
Большинство положений, в которое ставит вас условие задачи, выглядит надуманно и вряд ли действительно встретится в жизни, но заранее предусмотреть все случаи нельзя, и надо быть готовым ко всяким неожиданностям. Знакомство с историей науки убедительно показывает, что экспериментаторам часто приходится «хитрить», придумывая различные косвенные, часто очень остроумные способы измерения величин и исследования явлений. Достаточно, пожалуй, вспомнить, что определение заряда электрона, химического состава звезд, структуры атомного ядра и многое, многое другое было произведено именно косвенными методами. Во всех этих случаях ученым помогала фантазия — весьма ценное для естествоиспытателя качество. Полезно и вам проверять свою изобретательность на простых примерах, чтобы не растеряться в более сложных случаях.
Предлагаемая вашему вниманию книга мало напоминает обычный школьный сборник, так как при решении многих задач могут понадобиться сведения из самых различных глав физики. Поэтому автор
решил разбить задачи на разделы по обстановке, в которой предлагается выполнить задание. Внутри каждого раздела задачи расположены в порядке нарастания трудности, хотя, безусловно, мнения автора и читателей о сложности задачи не обязательно должны совпадать.
Большинство из приведенных в книге задач составлено автором и печатается впервые, однако часть заимствована из ранее опубликованных сборников.
В первую очередь книга рассчитана на учащихся старших классов, располагающих уже солидным запасом знаний по физике, но со многими задачами справятся и только что приступившие к изучению этой замечательной науки. По-видимому, книга может оказаться полезной и учителям средней школы и ПТУ, например при составлении викторин для вечера занимательной физики.
При решении некоторых задач рекомендуется пользоваться справочником физических величин. Большинство необходимых сведений можно почерпнуть в приложениях к настоящей книге или к школьным задачникам по физике, но иногда придется заглянуть в более подробные таблицы, имеющиеся, хотя бы, в «Кратком физико-техническом справочнике» («Физматгиз», М., тт. 1 и 2, 1960; т. 3,' 1962 г.).
Пользуясь случаем, автор сердечно благодарит рецензентов книги М. И. Блудова и А. С. Ирисова за доброжелательную и конструктивную критику, а также А. П. Рымкевича за ряд ценных советов.
* * *
Первое издание книги вышло в 1974 году. Вскоре появились переводы на английский, французский, немецкий и эстонский языки. Сочувственное отношение читателей побудило автора работать над настоящим изданием, отличающимся от предыдущего большим числом задач и несущественными изменениями старого текста. Книга несомненно выиграла после устранения неточностей и погрешностей, отмеченных в рецензии на второе издание В. И. Николаевым. Автор выражает ему свою искреннюю признательность зг
тщательное знакомство с рукописью.
В. Н. Ланг(
СОДЕРЖАНИЕ
з
Предисловие ...»..-••!•••• Задачи ....... ........
В чо.машней обстановке.........
12 На прогулке.............
На озере......•.......
Во время путешествия........• ij
В школьной лаборатории........ 17
01
На заводе..............
СП
В космосе..............
Подсказки........,.-.... 2Ь
*U Решения задач............ •>•
1 1Q
Приложения............• "э
