Мы собрали более 7 000 задач по физике. 4 200 из них уже с видеоразборами

«Жизнь сосулек». Во время оттепели, когда влажность воздуха высока, из-под слоя снега на крыше дома капает вода, замерзающая на карнизе крыши в виде быстро растущих сосулек. Когда оттепель кончается, сосульки перестают расти и в мороз медленно меняют свою форму: они становятся всё тоньше, а их концы заостряются. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, процессы, происходящие с сосульками на протяжении их «жизни».

Велосипедное колесо, у которого вместо металлических спиц обод удерживают натянутые резинки, установлено в вертикальной плоскости и может свободно вращаться вокруг своей горизонтальной оси, зажатой в штативе. К неподвижному колесу подносят слева мощную лампу и начинают нагревать резиновые «спицы» (см. рис.). Резина, в отличие от металла, при нагревании не расширяется, а сжимается. Опишите, опираясь на известные физические законы, что будет происходить с резинками, и как колесо будет двигаться.

Зимой по краям заснеженных наклонных крыш домов часто образуются сосульки, которые при не слишком морозной погоде быстро растут и могут сорваться и упасть, представляя большую опасность для проходящих внизу людей. На крышах многих современных загородных домов сосульки, однако, не образуются благодаря специальной конструкции этих крыш: они двухслойные, и между верхним и нижним слоями имеется зазор, в котором воздух может свободно циркулировать и выходить наружу. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, причину образования сосулек в первом случае и их отсутствие во втором случае.

Зимой школьник решил поставить опыт: полностью заполнил две тонкие пластиковые бутылки с практически нерастяжимыми стенками горячей водой (почти кипятком), потом из одной вылил воду, сразу же обе плотно закрыл крышками и выставил бутылки на мороз на всю ночь. В результате одна бутылка лопнула, а другая сплющилась. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, какая из бутылок лопнула и почему.

Зимой школьник решил поставить опыт: налил в две тонкие пластиковые бутылки с практически нерастяжимыми стенками горячую воду (почти кипяток) до самого горлышка, одну плотно закрыл крышкой, а из другой сначала вылил воду и потом сразу же плотно закрыл крышкой, и выставил обе бутылки на мороз на всю ночь. В результате одна бутылка лопнула, а другая сплющилась. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, какая из бутылок сплющилась и почему.

На кухне во время приготовления пищи могут случаться разные неприятности. Например, если сильно перегреть растительное масло на сковороде, поставленной на газовую плиту, то его пары могут воспламениться от газовой горелки, масло в сковороде тоже начнёт гореть, и его надо будет потушить. Спрашивается чем? Оказывается, что при обычной попытке тушения масла вылитой на него водой возникает столб огня, который может поджечь весь дом.
Опишите, основываясь на известных физических законах и закономерностях, процессы, происходящие при такой попытке его «тушения».

В этом году в Подмосковье зима была тёплая и малоснежная. После нескольких небольших снегопадов в январе были длительные оттепели, сменявшиеся морозами, в феврале такая погода продолжилась, и пушистый снег постепенно превратился в жёсткую массу, по которой можно было ходить, не проваливаясь.
Опишите, основываясь на известных физических законах и закономерностях, процессы, происходившие в снегу и приведшие к его затвердеванию.

Опытный турист, как и партизаны в годы войны, разжигая костёр, вначале складывает небольшую кучку сухих листьев, травы и тонких веточек, обкладывает их «пирамидкой» из наклонно стоящих веточек потолще, а затем и толстыми ветками. Неопытный турист просто беспорядочно складывает ветки в кучу и поджигает их. В каком случае костёр будет больше дымить и может вообще потухнуть?
Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

Садоводы осенью и весной часто уничтожают опавшие листья, сжигая их на костре. Разведя костёр, они начинают сыпать на него сверху листья. В каком случае костёр будет лучше гореть и меньше дымить: если листья сухие и бросают их небольшими порциями, или листья сырые и их много? Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

В прочный сосуд объёмом V = 1 л с герметично закрывающейся крышкой налили 800 г воды при температуре T = 0 °C и при нормальном атмосферном давлении p = 1 атм, завинтили крышку и поставили нагреваться на газовую плиту. Когда вода нагрелась до 100 °C, сосуд переместили в морозильник и дождались, когда вода полностью замёрзнет. Какое давление при этом установится в сосуде? Нарисуйте примерный график зависимости давления p в этом сосуде, выраженного в атмосферах, от времени t. Давлением паров воды при температуре T = 0 °C по сравнению с 1 атм можно пренебречь, как и тепловым расширением воды при её нагревании. Значения давления в характерных точках, используемых для построения графика, можно округлять до десятых долей атм. Плотность льда равна 0,9 г/см³.

В прочный сосуд объёмом V = 2 л с герметично закрывающейся крышкой налили 1,71 кг воды при температуре T = 0 °C и при нормальном атмосферном давлении p = 1 атм, завинтили крышку и поставили нагреваться на газовую плиту. Когда вода нагрелась до 100 °C, сосуд переместили в морозильник и дождались, когда вода полностью замёрзнет. Какое давление при этом установится в сосуде? Нарисуйте примерный график зависимости давления pв этом сосуде, выраженного в атмосферах, от времени t. Давлением паров воды при температуре T = 0 °C по сравнению с 1 атм можно пренебречь, как и тепловым расширением воды при её нагревании. Значения давления в характерных точках, используемых для построения графика, можно округлять до десятых долей атм. Плотность льда равна 900 кг/м³.

Согласно предположению И. Ньютона, которое он проверил экспериментально, тепловая мощность, отдаваемая нагретым до температуры Т телом в окружающую среду с более низкой температурой Т₀, пропорциональна разности температур тела и среды. Отсюда следует, что скорость охлаждения тела dT/dt = -k(T-T₀).  Это уравнение можно решать численно, действуя следующим образом. Разобьём время охлаждения тела на одинаковые интервалы ∆t,
 в течение каждого из которых будем считать разность температур T_i−T₀ постоянной. Затем найдём величину  ∆Ti=-k(Ti-To) — это изменение температуры тела за интервал времени ∆t.
 Продолжая такую процедуру, можно определить ход зависимости T(t).
Пусть старинный чугунный утюг массой m = 1,8 кг остывает от 200 °С до 100 °С в воздухе с температурой Т₀ = 20 °С. Выберем ∆t = 3 мин. Удельная теплоёмкость чугуна c = 500 Дж/(кг°С)
 коэффициент k = 0,05 мин⁻¹. Рассчитайте, чему будет равна температура утюга через 3 мин, 6 мин, 9 мин и т. д. с момента начала остывания до момента достижения конечной температуры.
1. Постройте по найденным точкам график зависимости температуры T утюга от времени t.
2. За какое время t₀ утюг остынет от 200 °С до 100 °С?
3. Чему равна средняя мощность теплоотдачи утюга во внешнюю среду за время остывания t₀? Поясните ответы на эти вопросы, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали при решении задачи.

Согласно предположению И. Ньютона, которое он проверил экспериментально, тепловая мощность, отдаваемая нагретым до температуры Т телом в окружающую среду с более низкой температурой Т₀, пропорциональна разности температур тела и среды. Отсюда следует, что скорость охлаждения тела dT/dt = -k(T-T₀).  Это уравнение можно решать численно, действуя следующим образом. Разобьём время охлаждения тела на одинаковые интервалы ∆t,
 в течение каждого из которых будем считать разность температур T_i−T₀ постоянной. Затем найдём величину ∆Ti=-k(Ti-To) — это изменение температуры тела за интервал времени ∆t.
 Продолжая такую процедуру, можно определить ход зависимости T(t).
Пусть стальной чайник с кипятком общей массой m = 3 кг остывает от 100 °С до примерно 40 °С в воздухе с температурой Т₀ = 20 °С. Выберем ∆t = 4 мин. Удельная теплоёмкость чайника вместе с водой равна c = 3000 Дж/кгК, коэффициент k = 0,05 мин⁻¹. Рассчитайте, чему будет равна температура чайника через 4 мин, 8 мин, 12 мин и т. д. с момента начала остывания до момента достижения конечной температуры.
1. Постройте по найденным точкам график зависимости температуры T чайника от времени t.
2. За какое время t₀ чайник остынет от 100 °С до примерно 40 °С?
3. Чему равна средняя мощность теплоотдачи чайника во внешнюю среду за время остывания t₀? Поясните ответы на эти вопросы, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали при решении задачи.

Зима в этом году оказалась необыкновенно снежной, с частыми сильными снегопадами и редкими оттепелями. На фотографиях видны торцы пластов снега на крышах в конце февраля 2021 г. По этим фотографиям можно идентифицировать процессы, влияющие на изменение толщины слоя снега с течением времени. В интернете также можно найти неполные данные о высоте снежного покрова h в Москве и о его приросте ∆h на разные календарные даты (см. таблицу). Постройте приблизительно график зависимости высоты h снежного покрова в Москве от времени t (в днях) за три месяца зимы — декабрь, январь и февраль 2020/21 года, и объясните ход этого графика. Объяснения должны базироваться на физических процессах, происходящих в снегу после его выпадения под действием вышележащих слоёв, оттепелей и дождей. Используя построенный график, оцените среднюю скорость роста толщины снежного покрова за зиму.

Чтобы крыша дома не рухнула под тяжестью снега, можно, например, расплавить его горячей водой или с помощью электронагревателей. Сравните затраты на расплавление площади S = 1 м² слоя слежавшегося снега толщиной h_с = 70 см, находящегося при температуре T_с = –10 °C и имеющего плотность 400кг/м3, этими двумя способами. Горячая вода из-под крана имеет температуру T_в = +60 °C и стоит сейчас 205,15 руб/м³, а электроэнергия — 5,66 руб/(кВт · час).

Зима в этом году оказалась необыкновенно снежной, с частыми сильными снегопадами и редкими оттепелями. На фотографиях видны торцы пластов снега на крышах в конце февраля 2021 г. По этим фотографиям можно идентифицировать процессы, влияющие на изменение толщины слоя снега с течением времени. В интернете также можно найти неполные данные о высоте снежного покрова h в Москве и о его приросте ∆h на разные календарные даты (см. таблицу). Постройте приблизительно график зависимости высоты h снежного покрова в Москве от времени t (в днях) за три месяца зимы — декабрь, январь и февраль 2020/21 года, и объясните ход этого графика. Объяснения должны базироваться на физических процессах, происходящих в снегу после его выпадения под действием вышележащих слоёв, оттепелей и дождей. Используя построенный график, оцените среднюю скорость роста толщины снежного покрова за зиму.


Чтобы крыша дома не рухнула под тяжестью снега, можно, например, расплавить его горячей водой или с помощью электронагревателей. Сравните затраты на расплавление площади S = 100 м² слоя слежавшегося снега толщиной h_с = 70 см, находящегося при температуре T_с = –10 °C и имеющего плотность 400кг/м3, этими двумя способами. Горячая вода из-под крана имеет температуру T_в = +60 °C и стоит сейчас 205,15 руб/м³, а электроэнергия — 5,66 руб/(кВт · час).

Под прозрачный колпак вакуумного насоса помещён смоченный водой комок ваты и напущено немного дыма от горящей спички. Если включить насос и начать откачивать воздух, то становится видно, что через небольшое время под колоколом образуется туман. В отсутствие дыма от спички этот опыт не получается. Почему при откачивании воздуха под колоколом появляется туман? Какую роль в процессе его образования играет дым от спички? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Под прозрачный колпак вакуумного насоса помещён смоченный водой комок ваты и напущено немного дыма от горящей спички. После включения насоса и откачивания части воздуха под колоколом образуется туман. Если после этого прекратить откачку и напустить под колокол воздух, то туман почти мгновенно исчезнет. Опыт показывает, что в отсутствие дыма от спички туман под колоколом при откачивании воздуха не образуется. Почему при напускании под колокол воздуха туман исчезает? Какую роль в процессе образования тумана играет дым от спички? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Известно, что сжиженные газы с низкими температурами кипения при нормальном давлении (например, метан, азот, кислород, водород, гелий) нельзя хранить в герметично закрытых сосудах, даже если они имеют хорошую теплоизоляцию. При хранении в открытых теплоизолированных сосудах, сообщающихся с атмосферой, потери таких газов на испарение, отнесённые к единице объёма жидкости, тем меньше, чем больше объём сосуда.
Объясните причины вышеизложенного, основываясь на известных физических законах и закономерностях.

Известно, что сжиженные газы с низкими температурами кипения при нормальном давлении (например, метан, азот, кислород, водород, гелий) хранят в открытых теплоизолированных сосудах, сообщающихся с атмосферой. При таком хранении потери на испарение, отнесённые к единице массы сжиженного газа, уменьшаются при увеличении объёма сосуда.
Объясните причины вышеизложенного, основываясь на известных физических законах и закономерностях.

Высоко в горах в хорошую погоду при низкой температуре воздуха поверхность снега на ярком солнце постепенно покрывается слоем «снежных цветов», состоящих из больших ледяных кристаллов-снежинок (см. рис.). Такое явление наблюдается только тогда, когда снег очень чистый. Каким образом и почему это происходит?
Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения.

Для каждого из участков определите, отдавал или принимал теплоту газ. Масса и состав газа оставались постоянными.

Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах p – n, где p — давление газа, n — его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдаёт в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

Каким образом зависит от температуры удельная теплота испарения жидкостей: она увеличивается, остаётся неизменной или уменьшается с ростом температуры? Ответ поясните на основании известных явлений и закономерностей, касающихся поведения жидкостей и их паров в зависимости от температуры.

Каким образом зависит от температуры удельная теплота испарения жидкостей: она увеличивается, остаётся неизменной или уменьшается при понижении температуры? Ответ поясните на основании известных явлений и закономерностей, касающихся поведения жидкостей и их паров в зависимости от температуры.

1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах V–T, где V — объём газа, Т — абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p—V, где р — давление газа, V — объём газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика. Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2–3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4–1.