Мы часто любим задавать детям простые задачки с хитрым решением, которое обычно спрятано в самом условии и надо быть просто, чуть более внимательным, чтобы решить такую задачку.
Что больше весит, килограмм железа или килограмм пуха?
Ребенок не задумываясь отвечает, что железо весит больше и узнав ответ расстраивается, что не заметил простого решения. Но если рассмотреть данную задачу в подобной трактовке, то решение не столь легкое, как может показаться. Если говорить о том, что весит больше, то будем подразумевать вес тела, а не его массу. А как известно, вес – это сила, с которой тело действует на опору, и сила эта будет зависеть не только от массы тела, но и от его объема. На больший объем в воздухе будет действовать большая сила Архимеда
(та самая сила, которая заставляет подниматься воздушные шары, и чем больше объем шара, тем большую полезную нагрузку он может нести). Так как пух у нас имеет больший объем, то на него будет действовать большая сила Архимеда и он будет весить меньше чем килограмм железа.
Данная ошибка связана с тем, что в обычной жизни мы не различаем понятия веса и массы, но при этом понимаем, что масса космонавта на орбите больше нуля (скажем 75 кг), а вес можно считать равным нулю.
Следует отметить, что данное решение справедливо только для подобной постановки условия задачи, но с вопросом "что тяжелее", то же не все гладко.
Кто сильнее слон или муравей?
И опять ребенок будет считать, что слон сильнее, он же переносит огромные бревна, а муравей травинки. Как всегда, взрослый его разочарует, говоря о том, что муравей тащит травинку, которая в 10 раз тяжелее муравья, а слон тащит бревно, которое в 10 раз его легче.
На самом деле, все чуть сложнее. Есть закон квадрата-куба, который был сформулирован Г. Галилеем. Если линейные размеры объекта увеличиваются, то площадь его увеличится по квадратичной зависимости, а объем по кубической зависимости. При увеличении линейных размеров животного в 2 раза получается, что его объем и масса возрастут в 2^3=8 раз, а поперечное сечение мышц только в 2^2= 4 раза, а именно от поперечного сечения (толщины) зависит сила. Получается, если увеличить животное в 2 раза, то оно окажется в 2 раза слабее к своему первоначальному размеру. По этой же причине кости крупных животных по отношению к телу гораздо толще, чем у мелких представителей фауны, чтобы на поперечное сечение выдерживать большие нагрузки. У крупных животных масса скелета в процентном соотношении больше чем у мелких. Например, масса скелета лошади достигает 30% от общей массы, овцы – 18%, кролика – 15%, а у мыши только 6%.
Следовательно, сравнивать силы животных разных размеров некорректно.
Если слона в его пропорциях уменьшить до размеров муравья, то он окажется невероятно силен, и десяток муравьев не смогут с ним совладать. Если же муравья увеличить до размеров слона, то он не будет способен даже передвигаться, настолько слабы окажутся его мышцы. Поэтому слон однозначно сильнее.
Интересно по этому закону квадрата-куба рассчитать массу точной копии башни Эйфеля. Известно, что башня (без шпиля антенны) имеет высоту около 300 м, а массу порядка 7600 тонн. Так вот точная копия этой башни (из того же материала) высотой 50 см (в 600 раз ниже), будет иметь массу не 12,7 т (7600/600), а всего 35 грамм. При этом конструкторы утверждают, что на подобную башню в XXI веке требуется в 3 раза меньше материала, т.е. металлическая конструкция высотой 50 см будет иметь массу всего лишь 12 граммов, а 3-х метровая конструкция будет иметь массу около 2,5 кг
Где находится Солнце?
Оказывается, что встречаются люди, которые не знают, где находится Солнце. Данный вопрос редко, но все же задают детям. А дети смотрят удивленными глазами и говорят: «так вот же оно, на небе болтается». После этих слов, взрослый с умным видом начинает объяснять ребенку, что до Солнца целых 150 млн. км и свет идет от него больше 8 минут. Мы видим Солнце не там, где оно есть, а где оно было 8 минут назад, а за это время светило уже переместилось по небосводу.
Все бы это было так, если бы не одно «но» … Движение Солнца по небосводу лишь кажущееся. В первом приближении Солнце покоится в центре Солнечной системы, а Земля вместе со своими товарками вращается вокруг него, а не наоборот. (для некоторых Коперник не авторитет). Это означает, что, если мы наблюдаем восход Солнца, то это наша Земля поворачивается к нему. Человек как наблюдатель попадает в пространство уже заполненное солнечным светом. Действительно свет шел от светила больше 8 минут, но мы в момент начала его путешествия были от него отвернуты, а когда он подошел к Земле, та успела нас подставить под него. Представьте себе, что жарким летним днем ребенок будет обливаться водой со шланга и будет то поворачиваться к нему, то отворачиваться от него, но шланг от этого своего места положения не поменяет.
С Луной как раз-таки все наоборот, так как Луна вращается вокруг Земли (если быть честным, система Земля-Луна вращаются вокруг общего центра масс).
А какие задачи знаете вы в которых общепринятый ответ не является правильным?
