Очень простая задача, которую решал каждый добропорядочный школьник.
В стакане плавает однородный кусок льда (без пузырьков и вкраплений инородных тел). Как изменится уровень воды в стакане, когда растает лёд?
Как выяснилось, эта простая задача вызывает кучу споров среди школьников. Одни говорят, что не изменится, другие говорят, что увеличится, третьи — что уменьшится. Масла в огонь подливают горе-экспериментаторы, у которых получается то одно, то другое.
Попробуйте решить самостоятельно, потому что ниже будет аж два решения.
Это задача 10.8 (номер зависит от издания) из сборника задач по физике Н.И. Гольдфарба (первое издание было выпущено ещё в 60-ых годах). Она в той или иной формулировке встречается и в других школьных сборниках и задачниках. И почти во всех учебниках на неё дается один и тот же ответ. Примерно такой:
все мы занем Закон Архимеда, суть которого применительно к данной задаче сводится к тому, что лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Поэтому, когда лёд растает, образуется такое же количество воды и уровень воды не изменится.
Если вы вобьете условие этой задачи в поисковик, то на первых строках выдачи будет всё тот же ответ.
Школьных учителей он целиком и полностью устроит. Более того, именно такой ответ они и ждут.
Но на самом деле можно ответить куда лучше и продемонстрировать свои неординарные познания и понимание физики. Так что если хотите удивить и впечатлить, читайте и запоминайте. В конце расскажу одну интересную историю, связанную с этой задачей.
Решение, которые впечатлит любого профессора
Мы знаем, что тела при охлаждении сжимаются. Вода в этом плане не исключение. Однако она обладает очень интересным свойством, благодаря которому, к слову, глубокие водоёмы не промерзают до дна и это является условием сохранения жизни на Земле. При +4° вода имеет наибольшую плотность, а при дальнейшем охлаждении от +4° до 0°С она расширяется, то есть её объем увеличивается.
Исходя из этого мы можем иметь два варианта развития событий.
- При таянии льда вода охлаждается. Раз охлаждается, значит, сжимается. А раз сжимается, её объем уменьшается. Таким образом, если температура воды после того, как лёд растаял, не опустилась ниже +4°С объем уменьшится. Незначительно, конечно, (обычно этим пренебрегают) но всё же.
- Если же температура воды в результате таяния льда опустится ниже +4°С (но будет всё ещё выше нуля), объём воды из-за описанного выше свойства, увеличится.
Ну а теперь обещанная история, которая уже стала байкой. Был у нас один парень в институте, который все время был на грани отчисления. На очередном экзамене по физике его отправили на пересдачу. Времени подготовиться у него, как обычно, не было, но друзья отличники рассказали ему про эту интересную задачу. Сказали: "если будешь чувствовать, что не выплываешь и отчисление неминуемо, проси экзаменатора ответить на этот вопрос".
Так всё и произошло. На пересдаче был профессор, заведующий кафедрой, и аспирант, ассистент кафедры общей физики. Студент, о котором идет речь, попал как раз к ассистенту. Долго они мурыжили друг друга, но в итоге аспирант уже собрался ставить в зачетку "неуд", как вдруг наш студент попросил его ответить ему на один вопрос. Аспирант, хоть и нехотя, но согласился.
После того как студент озвучил задачу, ассистент расплылся в улыбке и произнес тот самый ответ, который приводится в большинстве учебников о том, что уровень воды не изменится.
Рыбка клюнула на крючок и теперь в игру вступал студент. Он начал со слов: "Позвольте с вами не согласиться..." и дальше с чувством, с толком, с расстановкой, выражением и правильной интонацией произнес выученный накануне вечером ответ о том, что уровень воды либо понизится, либо повысится, либо без дополнительных данных о массах и температурах невозможно дать корректный ответ.
Краем уха этот диалог слышал профессор. И после того, как студент закончил, он спросил ассистента: "Что скажешь?"
— Вроде бы всё верно, — неуверенно ответил аспирант.
— Такого аргументированного, полного и четкого ответа я ещё не слышал, — сказал профессор, теперь уже обращаясь к студенту. — Поставить вам "отлично" на пересдаче я не могу, но уж "четверку" вы точно заслужили.
Если у вас есть подобные истории, пишите в комментариях или ещё лучше — присылайте мне личным сообщением. А вот истории, которые так же должны вам понравиться:
