Физические задачи (Капица) 1966 год - старые учебники

Скачать Советский учебник

 Физические задачи (Капица) 1966

Назначение: Напечатанные в этом сборнике задачи были составлены мной для студентов Московского Физико-технического института, когда в 1947-1949 гг. я там читал курс общей физики. В этот сборник вошли также задачи, которые давались на экзаменах при поступлении в аспирантуру Института физических проблем Академии наук СССР. Эти задачи собрали вместе и подготовили к печати студенты физтеха, недавно окончившие институт, Л.Г. Асламазов и И.Ш. Слободецкий. При составлении этих задач я преследовал определенную цель, поэтому они были составлены необычным образом. Чтобы их решение для читателя представляло интерес, следует сделать некоторые разъяснения.

© "Знание" Москва 1966

Авторство: Капица П.Л.

Формат: DjVu, Размер файла: 0.4 MB

СОДЕРЖАНИЕ

 К ЧИТАТЕЛЮ!

Эта брошюра — последняя в серии — необычна. Весь год наши читатели получали информацию о новых проблемах физики, астрономии, математики, о последних достижениях и открытиях. А теперь мы даем им возможность узнать о самих себе.

Знаете ли вы физику?» — так можно было бы озаглавить брошюру академика П. Л. Капицы. Но это название, вероятно, оказалось бы слишком упрощенным.

Задачи Капицы иногда очень трудны, и не решить их не значит не знать физику. Но они и не таковы, чтобы их невозможно было решить новичку. Некоторые из них даже довольно просты. Но ни одна не поддастся вам, если вы не умеете вникать в сущность физического процесса. Многие задача настолько содержательны, что подробное их решение с анализом превращается в небольшое научное исследование.

Как видите, полная пестрота. Но попробуйте в ней разобраться. И если это вам удастся, вы сможете заявить:

— Я понимаю физику.

 

 КАК ОТКРЫВАТЬ СКАЧАННЫЕ ФАЙЛЫ?

👇

СМОТРИТЕ ЗДЕСЬ

 

Скачать бесплатный учебник  СССР - Физические задачи (Капица) 1966 года

СКАЧАТЬ DjVu

ОТКРЫТЬ: - отрывок из учебника...

 Предисловие

Хорошо известно, какое большое значение имеет решение задач при изучении точных наук, таких, как математика, механика, физика и др. Решение задач дает возможность самому студенту не только проверить свои знания, но и, главное, тренирует его в умении прикладывать теоретические знания к решению практических проблем. Для преподавателя' задачи являются одним из наиболее эффективных способов проверять, насколько глубоко понимает студент предмет, не являются ли его знания только накоплением заученного наизусть. Кроме того, при обучении молодежи решением задач можно еще воспитывать и выявлять творческое научное мышление. Хорошо известно, что для плодотворной научной работы требуются не только знания и понимание, но, главное, еще самостоятельное аналитическое и творческое мышление. Как одно из эффективных средств воспитания, выявления и оценки этих качеств при обучении молодежи и были составлены эти задачи.

Я стремился осуществить эту цель, составляя большинство задач таким образом, что они являются постановкой небольших проблем, и студент должен на основании известных физических законов проанализировать и количественно описать заданное явление природы. Эти явления природы выбраны мной так, чтобы они имели либо научный, либо практический интерес, и при этом мной учитывалось, что уровень знаний студентов должен быть достаточным, чтобы выполнить задание.

Обычно задачи ставятся так, чтобы подходов к их решению было несколько, с тем чтобы и в выборе решения могла проявиться индивидуальность студента. Например, 4-ю задачу о траектории полета самолета, при которой в кабине была бы невесомость, можно решить стандартным способом, написав уравнение движения самолета в поле тяжести Земли н приравнять нулю равнодействующую сил, действующих на точку, находящуюся в самолете. Другой способ решения более прост: это Припять, что если самолет следует траектории свободно летящего тела, которая в земном поле близка к параболе, тогда тело, находящееся в самолете, может быть в состоянии невесомости. Более любознательный студент может углубить вопрос и выяснить, что требуется при полете самолета для того, чтобы во всех точках кабины самолета было одновременно состояние невесомости. Далее можно разобрать ©опрос, какие навигационные приборы нужны, чтобы пилот мог вести самолет по нужной для осуществления невесомости траектории н т. д. Характерной чертой наших задач является то, что они не имеют определенного законченного ответа, поскольку студент может по мере своих склонностей и способностей неограниченно углубляться в изучение поставленного вопроса. Ответы студента дают возможность оценить склонность и характер его научного мышления, что особо важно при отборе в аспирантуру. Самостоятельное решение такого рода задач дает студенту тренировку в научном мышлении и вырабатывает в нем любовь к научным проблемам.

Кроме проблемного характера этих задач, в большинстве из них есть ещё одна особенность: в и их не заданы численные величины физических констант и параметров, и их представляется выбрать самим решающим.

Так, например, в той же 4-й задаче о невесомости в самолете требуется определить время, в продолжении которого она может осуществляться, и при этом говорится, что выбирается современный самолет. Потолок полета этого самолета и его предельную скорость представляется выбрать самому студенту. Это мы делаем потому, что практика преподавания показывает, что обычно у нас мало заботятся о том, чтобы ученый и инженер в процессе своего учения научились конкретно представлять себе масштабы тех физических величин, с которыми им приходится оперировать: ток, скорость, напряжение, прочность, температуру и пр. и пр.

При решении научных проблем ученому всегда приходится в своем воображении ясно представлять величину и относительную значимость тех физических величин, которые служат для описания изучаемого явления. Это необходимо, чтобы уметь выбирать те из них, которые являются решающими при опытном изучении данного явления природы. Поэтому надо приучать смолоду ученых, чтобы символы в формулах, определяющие физические величины, всегда представляли для них конкретные количественные значения. Для физика, в отличие от математика, как параметры, так и переменные величины в математическом уравнении должны являться конкретными количествами. В моих задачах я к этому приучаю студентов тем, что они сами должны в литературе отыскивать нужные для решения величины. Студенты физтеха с интересом относятся к этим задачам и часто подвергали их совместному обсуждению. Когда эти задачи давались мной на экзаменах, то необходимое условие при решении — дается полная свобода пользоваться литературой. Обычно на экзаменах давалось несколько задач (до 5), так чтобы предоставить экзаменующемуся по своему вкусу выбрать 2—3 из них. По выбору задач тоже можно было судить о склонностях студента. Для аспирантских экзаменов составлялись новые и более сложные задачи, но здесь разрешалось экзаменующемуся не только пользоваться литературой, но и консультацией.

На решение каждой из задач я обычно давал около часа. Задачи должны быть решены в письменном виде, но способности и характер студента в основном выявляются при устном обсуждении написанного текста. Чем ярче способности молодого ученого, тем скорее можно их выявить. Обычно обсуждение всех этих задач не брало у меня больше часа.

Воспитание и обучение молодых ученых теперь является большой и самостоятельной государственной задачей. У нас в стране, кроме физико- технического института, имеется еще несколько высших учебных заведений, которые ставят перед собой задачу воспитания научных кадров. Несомненно, преподавание в таких вузах имеет свою специфику и оно отличается от преподавания в вузах, которые готовят кадры для нашей промышленности и народного хозяйства. Мне думается, что при выработке методов преподавания решение задач-проблем, подобных собранным в этой книге, может быть широко использовано не только при преподавании физики, но и других областей точных наук: математики, механики, химии и пр. Перед тем, как решить крупную научную проблему, ученым надо уметь их решать в малых формах. Поэтому решение задач, аналогичных приведенным в этом сборнике, является хорошей подготовкой для будущих научных работников.

Академик П. Л. КАПИЦА

15/XI 1966 г.

Физические задачи

1. Как затрачивается работа, когда производятся усилия, необходимые, чтобы повернуть гироскоп вокруг оси, перпендикулярной оси маховика?

2. Через соленоид, по которому течет ток, пролетает проводящий цилиндр. Определите условия, при которых магнитное поле не позволит цилиндру пролететь через соленоид. Омическими сопротивлениями цилиндра и соленоида можно пренебречь.

3. Тунгусский метеорит \дарился об землю на широте 60°, и вся его энергия обратилась в тепло, так что он испарился. Принимая, что вес метеорита был 10 000 т и его скорость составляла 50 км/сек, подсчитать, какое предельное влияние этот удар мог оказать на период обращения Земли вокруг ее оси. Можно ли обнаружить это изменение вращения современными часами?

4. По какой траектории должен лететь самолет ТУ-104 для того, чтобы молено было воспроизвести невесомость? Как долго можно воспроизводить невесомость?

5. Каким образом космонавт сможет вернуться на корабль, если трос, соединяющий его с кораблем, случайно оборвется?

6. По какой траектории полетит пуля, выпущенная из спутника вперед (назад, в сторону)?

7. Космонавту, находящемуся в состоянии невесомости, необходимо вырыть яму. Как он может это сделать?

8. Как изменить направление полета спутника на 2°? Вес спутника 100 кг, радиус орбиты 400 км. Опишите принципиально возможные способы, с помощью которых можно осуществить этот маневр.

9. Определить предел точности измерения интервала времени катодным осциллографом.

10. На дне стакана, стоящего на весах, сидит муха. Муха взлетает. В какой момент весы начнут чувствовать, что муха улетела?

11. Подсчитайте, насколько изменится температура Земли, если на нее упадет Луна. Принять теплоёмкость Луны и Земли равной 1 кал/см2- град.

12. Перечислите и опишите все методы, с помощью которых можно производить звук. Какой из этих методов наиболее экономичен?

13. Какая часть энергии переходит в звук при разряде Лейденской банки?

14. С какой скоростью должен лететь теннисный мяч, чтобы он разбил стекло?

15. Почему щиты, установленные вдоль дороги, предохраняют дорогу от заносов снега?

16. У автомобиля, участвующего в гонке, лопается шина. С какой скоростью должен ехать автомобиль, чтобы шина не сминалась?

17. Во сколько раз можно увеличить высоту прыжка акробата однократным применением трамплина?

18. Каким путем закон, соединяющий длину маятника и период времени, может быть получен без вычислений?

19. Объяснить, как мальчик на качелях увеличивает амплитуду качения?

20. Какие движения должен совершать человек, чтобы вертеть на туловище обруч?

21. Мотоциклист едет по стенке бочкообразного кольца. Разберите, когда это движение устойчиво.

22. Определить затухание колебаний маятника в разреженном газе.

23. В маятнике полая чечевица заполняется вязкой жидкостью. Количественно оцените влияние присутствия жидкости на период и затухание колебаний.

24. Перечислите факторы, которые сказываются на точности хода карманных часов. Оцените относительные значения этих факторов.

25. Нейтроны легко проходят через блок свинца, но задерживаются в таком же объеме парафина, воды или другого соединения, в состав которого входят атомы водорода. Чем это объяснить?

26, Объясните, почему для данного размера лука существует определенный размер стрелы, которая будет иметь наибольшую дальность полета.

Оцените этот размер для лука данной конфигурации.

27. В бочкообразном открытом резонаторе возбуждаются волны типа «шепчущей галереи». Положим, что резонатор вращается вокруг своей оси. Спрашивается, как повлияет это вращение на распространение волн по вращению и против. Возникнут ли при этом биения и какой частоты?

28. Объясните, почему человек может бежать по очень тонкому льду и не может стоять на нем не проваливаясь.

29. Оцените порядок скорости, с которой человек должен бежать по воде, чтобы не тонуть.

30. Определить искажение поверхности жидкости, производимое силой тяготения шара. Разобрать возможность экспериментального наблюдения этого эффекта для определения

постоянной тяготения.

31. Укажите, какими опытными путями можно было бы определить скорость распространения мирового тяготения. Объясните, какие экспериментальные трудности мешают это осуществить.

32. Объясните, почему бывали случаи, когда во время выстрела из артиллерийского орудия целиком отлетал передний конец дула.

 

Рис. 1. К задаче 29.

 

33. Поверхность реки образует наклонную плоскость. Может ли тело свободно плыть по реке со скоростью, превышающей максимальную скорость течения?

34. Опишите искажения земной орбиты, производимые давлением солнечного света.

Оцените эти величины.

35. Четыре гироскопа помещены в стороны квадрата. Концы гироскопов соединены между собой шарнирами. Квадрат подвешен за одну из вершин, можно нагружать (гиропружина Кельвина). Определить момент количества движения гироскопов, чтобы при длине сторон квадрата в 30 см и грузе в 1 кг диагональ квадрата удлинилась на 1 см. Как будет двигаться система без нагрузки, если квадрат сохраняет свою форму?

36. На качелях помещен гироскоп, так что его ось может противоположную вершину

 

 

★ ЕЩЕ УЧЕБНИКИ ИЗ РАЗДЕЛА "ФИЗИКА"

ВСЕ УЧЕБНИКИ ИЗ РАЗДЕЛА "ФИЗИКА"

Полное или частичное копирование материалов сайта разрешается только при указании активной ссылки : Источник материала - "Советское Время"

Яндекс.Метрика