URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Ланге В.Н. Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи: Механика. Молекулярная физика. Термодинамика Обложка Ланге В.Н. Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи: Механика. Молекулярная физика. Термодинамика
Id: 317371
499 р.

Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи:
Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Кн.1. Изд. стереотип.

2024. 222 с.
Типографская бумага

Аннотация

В предлагаемой читателю книге приведены физические софизмы и парадоксы, различные по тематике и степени трудности. Цель книги — показать, что даже в наше время стремительного прогресса науки в поисках удивительного и необычайного вовсе не обязательно отправляться куда-то далеко (например, в космос!). И в обыденной жизни нас окружают загадочные явления, над которыми мы не задумываемся лишь потому, что они привычны.

Физические парадоксы... (Подробнее)


Оглавление
top
Предисловие10
Несколько замечаний о роли софизмов и парадоксов в формировании и развитии физической науки13
Глава 1. Кинематика, или форономия19
1.1. Ахиллес и черепаха19
1.2. Удивительные приключения пассажира метро23
1.3. Кто прав?26
1.4. Неувязка со скоростями27
1.5. Что быстрее?29
1.6. Какова скорость лодки?31
1.7. Странный результат сложения скоростей35
1.8. Чему равна средняя скорость?37
1.9. К механике буерного спорта40
1.10. Тише едешь — скорее приедешь!43
1.11. Дольше едешь — меньше проедешь46
1.12. Как правильно?48
Глава 2. Динамика50
2.1. «Вопреки» закону инерции50
2.2. Две тележки50
2.3. Почему пушинку нельзя забросить далеко?51
2.4. Может ли инерция тел быть отрицательной?52
2.5. Прав ли был Аристотель?54
2.6. Сдвинется ли с места брусок?56
2.7. Несостоявшийся рекорд57
2.8. Как движется тело под действием силы, периодически меняющей свое направление на противоположное?58
2.9. Каково ускорение центра тяжести?60
2.10. Должна ли вода оказывать давление на дно сосуда?62
2.11. Вес тепловоза равен весу вагонов64
2.12. Износ стенок цилиндра двигателя внутреннего сгорания65
2.13. Задача о стопке тетрадей66
2.14. Загадка сил всемирного тяготения67
2.15. Какие приливы должны быть сильнее?69
2.16. Осуществим ли такой двигатель?71
2.17. Как меняется скорость падающего тела?72
2.18. В какую сторону при резком повороте должен опрокидываться автомобиль?74
2.19. Необычайное поведение палки74
2.20. Один ответ на три вопроса75
2.21. Как сдвинуть брусок с места?79
2.22. Куда будет двигаться брусок?82
2.23. Почему цилиндр движется замедленно?87
2.24. Как движется автомобиль?90
2.25. Как происходит торможение автомашины?91
Глава 3. Равновесие сил93
3.1. Гидростатический парадокс93
3.2. Почему нет комфорта на подводных лодках?95
3.3. Вечный двигатель по Архимеду98
3.4. Ошибка физика99
3.5. Будет ли двигаться вагонетка?100
3.6. Загадочный рычаг102
3.7. С какой силой давят ножки стола?104
3.8. Трение качения должно равняться нулю106
3.9. Капризная катушка109
3.10. Почему концы осей, лежащие в опорных подшипниках, затачивают «на конус»?110
3.11. Парадокс кирпичной кладки111
Глава 4. Законы сохранения в механике116
4.1. По примеру Мюнхгаузена116
4.2. Как зависит работа от силы и пути?117
4.3. Таинственное исчезновение энергии120
4.4. Где источник энергии?120
4.5. Какая сила приложена к телу?121
4.6. «Нарушение» закона сохранения энергии123
4.7. Стремительный велосипедист124
4.8. Обруч и горка128
4.9. Удар бильярдных шаров131
4.10. Почему 90⁰ ?135
4.11. Проследим за упражнениями с обручем137
4.12. Ловушка для змей140
4.13. Принцип Галилея и закон сохранения энергии142
4.14. Кинетическая энергия тела в разных системах отсчета144
4.15. Изворотливая кошка146
4.16. Волчок-акробат148
Глава 5. Молекулярная физика (газы, жидкости, твердые тела — их строение, свойства и взаимные превращения)154
5.1. Достигают ли дна затонувшие корабли?154
5.2. Как в закрытую бутылку попадает вода?155
5.3. О давлении в шинах автомобиля156
5.4. Что тяжелее?156
5.5. Парадокс зеркального блеска157
5.6. Какова температура на большой высоте?159
5.7. Отрицательная длина160
5.8. Вопрос студентке161
5.9. Можно ли обжечься льдом и расплавить олово в горячей воде?161
5.10. Отчего испаряется вода?163
5.11. Как выгоднее кипятить воду163
5.12. Кипяток на морозе164
5.13. Загадка капиллярных явлений167
5.14. Разборчивые спички167
5.15. Зачем шлифуют вал?168
5.16. Эффект Иоффе169
5.17. Как производится волочение?170
5.18. Снег и соль171
5.19. Почему в соленом море плавает пресный лед?172
5.20. Как пользоваться термометром?175
5.21. Авария пресса и котла176
Глава 6. Термодинамика179
6.1. Сколько топлива сэкономится?179
6.2. Торможение двигателем180
6.3. Всегда ли справедлив закон сохранения энергии?181
6.4. За счет чего совершается работа?184
6.5. Почему тепловая изоляция не всегда эффективна?185
6.6. Обладает ли потенциальной энергией сжатый газ?185
6.7. Куда исчезает энергия?186
6.8. Снова исчезновение энергии187
6.9. Парадокс ракетных двигателей188
6.10. Сколько стоит запуск спутника?189
6.11. Какой будет температура смеси?196
6.12. Можно ли повысить температуру тела, не подводя к нему теплоты?198
6.13. Из чего делать паяльники?200
6.14. Вопреки тепловым законам200
6.15. Какая шкала выгоднее?205
6.16. Кипяток охлаждает лед206
6.17. Может ли быть теплоемкость газа отрицательной?208
6.18. Сколько у железа теплоемкостей?209
6.19. Зачем топят печи?210
6.20. Почему не построят такую машину?212
6.21. Когда КПД автомобиля больше?214
6.22. Возможен ли «демон» Максвелла?215
Глава 7. Несколько разных задач218
7.1. Загадка чердачных окон218
7.2. Отчего скорости различны?219
7.3. «Странное» поведение ракетного снаряда220

Предисловие
top
Памяти Ольги Николаевны и Николая Ивановича Ланге

В настоящей книге, адресованной самому широкому кругу любителей занимательной физики, в первую очередь из числа учащихся старших классов, приведены физические софизмы и парадоксы, различные по тематике и степени трудности.

"Софизм" и "парадокс" – слова греческие. Софизм означает рассуждение, формально кажущееся совершенно безупречным, но содержащее на самом деле ошибку, в результате которой конечный вывод оказывается абсурдным. Одним из типичных софизмов, дошедшим до нас с древнегреческих времён, является следующий: "То, что ты не терял, ты имеешь; ты не терял рогов, следовательно, ты рогат".

В парадоксе, наоборот, умозаключение, кажущееся неверным, противоречащим "здравому смыслу", на самом деле справедливо. Например, выражаясь словами популярной поговорки, "невероятно, но факт", что при сложении скоростей, направленных в одну сторону, результирующая скорость будет меньше арифметической суммы скоростей (этот вывод следует из частной теории относительности).

Несколько более подробные сведения о парадоксах и софизмах приведены в небольшой главке, следующей за предисловием.

Размышления над софизмами и парадоксами не нужно считать пустой тратой времени. Не случайна любовь к ним таких выдающихся учёных, как Г.Лейбниц, Л.Эйлер, А.Эйнштейн. Гости Эйнштейна видели в книжном шкафу хозяина, весьма разборчивого в приобретении книг, целую полку, забитую математическими забавами и головоломками. Может быть, именно ранняя любовь к нешаблонным задачам развила у него способность к нестандартному мышлению, без которого никакое открытие невозможно. Анализ многих парадоксов сыграл важную роль в развитии современной физики. Знакомство с задачами-парадоксами и задачами-софизмами, попытки разрешить их самостоятельно – прекрасная тренировка для пытливого ума. Автор надеется, что знакомство с задачами, приведёнными в этом небольшом сборнике, окажется полезным для читателей и предостережёт их от некоторых часто допускаемых ошибок.

После формулировки каждой задачи дается решение к ней. Разумеется, не нужно спешить знакомиться с ним, чем большую работу читатель проделает самостоятельно, тем больше будет ценить достигнутый успех и тем большее удовлетворение получит. Ответ полезно прочитать как в тех случаях, когда справиться с задачей самостоятельно оказалось трудно, так и для проверки своего решения.

Цель книги – показать, что даже в наше время стремительного прогресса науки в поисках удивительного и необычайного вовсе не обязательно отправляться куда-то далеко (например, в космос!). И в обыденной жизни нас окружают загадочные явления, над которыми мы не задумываемся лишь потому, что они привычны; нужно чаще и внимательнее осматриваться вокруг, стараясь увидеть в очевидном невероятное, и старания непременно будут вознаграждены – открытиями или изобретениями. Хотелось бы надеяться, что знакомство со сборником поможет читателям увидеть привлекательные стороны физической науки и будет способствовать пробуждению интереса и любви к этой важной области человеческих знаний.

Первое русское издание книги появилось в 1963 году. В 1967 и 1978 годах были выпущены второе и третье издания. Книга вызвала интерес и за рубежом, о чём свидетельствуют её переводы на более полутора десятков различных языков (в том числе два издания в Японии и семь – в Германии). Автор отмечает этот факт отнюдь не в целях "саморекламы" (хотя слово "реклама", кстати говоря, в наше время уже не используется как бранное!), а для того, чтобы читатель имел возможность убедиться в том, что в его руки попала апробированная книга, выдержавшая проверку временем. По ряду причин новое издание книги выходит значительно позже предыдущего. В него включено много новых парадоксов и софизмов, большинство старых переработано, часть же – вообще исключена. Практически возникла совершенно новая книга, в связи с чем представилось необходимым несколько изменить её название; кроме того, она разбита на две части: данная повящена проблемам механики и молекулярной физики, во второй изложен материал, касающийся электричества, оптики, теории относительности.

Автор с сердечной благодарностью отмечает большой конструктивный вклад, внесённый в создание книги, как официальных, так и неофициальных рецензентов, в том числе К.А.Путилова, Д.И.Сахарова, М.И.Блудова, П.В.Маковецкого, П.А. и А.П.Рымкевичей, В.А.Фабриканта, Б.Ю.Когана и А.З.Синякова. Дальнейшие советы и критика будут также приняты с признательностью.

Замечание для преподавателей

Решение физических задач, в качестве каковых можно рассматривать физические софизмы и парадоксы, всегда выступало на уроках и как средство, и как цель обучения, но в разных случаях акценты расставляются по-разному.

При "традиционном" обучении решение задач рассматривается, главным образом, как цель: задачи решаются для того, чтобы закрепить теоретические знания, сделать их практически значимыми; задачи следуют за теоретическим материалом.

В проблемном обучении центр тяжести переносится на другой аспект решения задач – они выступают чаще как средство создания проблемной ситуации, предваряя теоретическое рассмотрение вопроса. Здесь задача является весьма эффективной формой изложения материала, в которой данный материал включается в процесс обучения.

Физические парадоксы и софизмы, приведённые далее, – это, в сущности, своеобразные физические задачи, особенно пригодные для создания ярких проблемных ("конфликтных") ситуаций, активно побуждающих школьников к самостоятельной познавательной деятельности. Эти их возможности отмечали ещё в середине сороковых годов, в частности, физик академик Л.И.Мандельштам и профессор психологии С.Л.Рубинштейн.

Автор

Опечатка
top

Стр. 101, строка 15 снизу

Напечатано: "задач 38 и 40" Следует читать: "задач 3.1 и 3.3"


Об авторе
top
photoЛанге Виктор Николаевич
Кандидат физико-математических наук, крупный специалист по методике преподавания физики. После окончания Ленинградского государственного педагогического института работал учителем физики в средней школе. После защиты диссертации работал в институтах Барнаула, Уссурийска, Кишинева. В 1967 г. переехал в Ленинград, где преподавал физику в Военно-морском училище им. С. О. Макарова, а затем заведовал кафедрой физики в Ленинградском институте водного транспорта (ЛИВТ, ныне Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций).

Всю жизнь В. Н. Ланге занимался популяризацией науки и даже после выхода на пенсию вел факультативный курс по физике в Санкт-Петербургской гимназии. Особое внимание он обращал на решение нетиповых физических задач. Его книги переведены на английский, немецкий, французский, болгарский, испанский и японский языки.