Открытые задачи по физике к экзамену в 7 классе
олимпиадные задания по физике (7 класс) на тему

ОТКРЫТЫЕ ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ ЭКЗАМЕН ПО ФИЗИКЕ 2016-2017

1 .ПАПИН ФОКУС

Пчеловодам часто нужен поплавок. Он размещается на поверхности жидкости в обычной банке для того, чтобы пчелы не тонули при водопое. Я решил сделать поплавок из кружка ДВП (древесноволокнистой плиты). Изготовил кружок и смело кинул его в банку. Какова же была радость моих детей: «Папа! Оказывается, не только мы физику не знаем! Кто же делает поплавок из материала, который тяжелее воды? Тебе не мешает повторить физику!» — смеялись малыши.

«Ну что ж, — отвечаю я, — тогда смотрите фокус!» — и опускаю кружочек в кипящий пчелиный воск. После просыхания кружка у всех на глазах опускаю его в банку с жидкостью. Радости у малышей еще больше: кружек снова потонул. «Папа не знает физику, поэтому у него не получается не только поплавок, но и фокус. А еще говорит, что в школе по физике меньше пятерки не имел!»

Что делать? Как заставить кружок из ДВП стать поплавком? — ломал я голову, глядя на банку с потонувшим кружком. Кружок опустился сначала полностью, однако через мгновение ближний ко мне его край приподнялся. «Ага, — думаю я, — еще не все потеряно». Совершив несколько манипуляций, я снова зову всех смотреть фокус. Малыши с радостью побросали все свои дела, чтобы вновь повеселиться над «папиным фокусом».

Я бросаю кружок в воду, он сначала тонет к общей детской радости. Однако, даже не достигнув дна банки, кружок останавливается, начинает подниматься к поверхности и всплывает. Фокус удался. «Теперь физику, если и надо повторять и изучать, то не мне, а вам!» — победно заключаю я.

Вопрос: какие манипуляции заставили кружок, плотность которого больше плотности воды, всплыть на поверхность и стать поплавком?

Подсказка

Ответ ищите в самой задачке.

2. НЕЗРИМОЕ ПРЕПЯТСТВИЕ

Когда батискаф «Триест» опускался на дно самой глубокой впадины в Мировом океане — Марианской (11022), он трижды останавливался, встречая какое-то незримое препятствие. Как известно, в батискафе бензин играет ту же роль, что в дирижабле — водород или гелий. Чтобы продолжить погружение батискафа, приходилось выпускать некоторое количество бензина, это делало аппарат тяжелее.

Что же мешало батискафу опускаться?

3. ИНДЕЙЦЫ ХОДЯТ БЫСТРЕЕ?

Известный писатель и натуралист Эрнест Сетон-Томпсон во время охоты на оленей вместе с индейцами отметил интересную особенность: индейцы равного с ним роста при одинаковом темпе ходьбы могли двигаться быстрее и обгоняли его.

Э. Сетон-Томпсон невольно задумался: как это у них получается? Как ему самому повысить скорость ходьбы?

Подсказка

И индейцы, и писатель были примерно одного роста и двигались примерно в одинаковом темпе, то есть переставляли ноги с одинаковой частотой, но скорость перемещения индейцев была выше. Увеличить скорость движения можно лишь за счет изменения длины шага, но как это сделать, если длина ног у индейцев и у писателя одинакова?

4. КРОЛИКИ-ГАЗОНОКОСИЛЫЦИКИ

Чтобы подравнивать траву на большой площади, кролики должны иметь возможность свободно перемещаться по газону (пастбищу), но на большой площади газона (пастбища) кролики могут - разбежаться. Найджел Уэйт предложил использовать кроликов для подравнивания газонной травы на большей площади, причем он не боится, что кролики разбегутся.

Что предложил находчивый австралиец?

Нужно еще решить маленькую подзадачу — чтобы кролики двигались не хаотично, а в нужном направлении. На мой взгляд, задача вполне решаемая. Правда, есть другая проблема: кролики не только едят, но и... Как быть?

5. КАК СТРЕЛЯТЬ ТРАВИЛОМ?

Для борьбы со всяческой нечистью жители фантастического города Дит имели на вооружении специальные ружья, стреляющие шариками из травила. Травило — это вещество, проедающее практически все: плоть, одежду, металл...

Как же тогда жители заряжали свои ружья травилом, ведь оно проест и само ружье?

6. 6. ЛАСТОЧКИНА ТАЙНА

Конструктор вертолетов Борис Михайлович Юрьев размышлял о необходимости разбега для взлета. Внимательно наблюдая за полетом птиц, он заметил, что ласточки никогда не садятся на землю.

Выдвиньте гипотезы, которые могут объяснить поведение ласточек.

7. СВАРКА — ДЕЛО ТОНКОЕ

Для облегчения конструкции самолета «Сталь-6» Роберто Бартини решил использовать тонкостенные детали из разных сталей — нержавеющей и хромомолибденовой. Очень тонкие стенки этих деталей решили соединить точечной электросваркой. Однако это оказалось не так-то просто, так как сваривать нужно было по-разному. Нержавеющую сталь — быстро, коротким электрическим ударом большой силы, иначе из расплава успеют выпасть некоторые вещества, делающие сталь нержавеющей и в сварном шве она станет обычной. А хромомолибденовую, напротив, варить надо медленно, слабым током, иначе перегретая точка, быстро охлаждаясь на воздухе, перекалится и станет хрупкой, и шов порвется.

Как быть?

8. СКРИПЯЩИЕ РОБОТЫ

Чтобы привлечь внимание к выставочному стенду с роботами, решили заставить скрипеть и пищать их суставы. Но как это осуществить? Самый простой путь — удалить некоторые маслопроводы. Но тогда трение приведет к износу важных деталей.

Как быть?

9. РЕЗИНОВАЯ БРОНЯ.

Противник атакует самолет очередями зажигательных пуль. Попадание в бензобак — неминуемый взрыв. Ведь бак заполнен взрывоопасной смесью паров воздуха и бензина. Не пускать воздух в бак нельзя — без давления воздуха бензин не сможет поступать в двигатель. Можно вместо воздуха использовать инертный газ — нет кислорода, нет горения и взрыва. Но и инертный газ не спасет, если бензин из пробитого бака растечется по фюзеляжу. Пожаром охватит весь самолет. Чтобы этого не произошло, бензин не должен вытекать из пробитого бака.

Какое решение вы можете предложить?

10. КРЫШКА ЛЮКА

Почему на люках (например, канализационных) крышки делают круглыми?

Кроме геометрических, можно найти и другие объяснения — физические, технологические и т. п.

11. ДАТЧИК РЯБИ

В опыте по наблюдению ряби Фарадея используется вибрирующая чашка с силиконовым маслом. Для измерения ускорения вибрации использовали проволочку, положенную на бортик чашки. Когда ускорение колебаний равно g, проволочка начинает дребезжать и подпрыгивать. Плохо, что она при этом соскальзывает с бортика.

Как улучшить конструкцию датчика ускорения?

Комментарий автора:

Очень простая, даже стандартная задача, но хорошо иллюстрирует инерцию мышления. У нас год шли разговоры типа: «Надо укрепить проволочку, проволочка не годится — это распределенная система...», а задачка решалась в 3 минуты.

12. ПРОТИВ ЗАКОНА АРХИМЕДА

По закону Архимеда любое не находящееся в равновесии тело в жидкости либо всплывает, либо тонет, иного не дано. Однако есть такая жидкость, что если бросить в нее обыкновенное куриное яйцо, произойдет удивительная вещь — яйцо будет периодически всплывать и тонуть.

В чем тут дело и что это за жидкость?

13. ЛОВУШКА ДЛЯ ТАРАКАНОВ

Необходимо наловить живых тараканов для кормления земноводных.

Придумайте конструкцию простой ловушки домашнего изготовления, в которую эти насекомые могли бы попасть, но не смогли бы из нее сбежать.

14. ПОЛЕТ МУХИ

Необходимо исследовать траекторию полета мухи. Придумайте, как это сделать. Выберите самый экономически выгодный способ.

15. ГДЕ ВЗЯТЬ ТЕПЛО?

Насекомые — холоднокровные животные, и температура их тела во многом зависит от внешних условий. А внешняя температура может быть и небольшой. Между тем, для того, чтобы начать полет, температура тела насекомого (и особенно его груди) должна достигнуть достаточно высокого уровня. Например, бабочка крапивница взлетает лишь при температуре крыловых мышц равной 35 градусам. Не всегда бывает столь высокая температура воздуха, но насекомые все-таки летают!

Откуда же они получают необходимое тепло?

16. ВОЕННАЯ ХИТРОСТЬ

Во время Великой Отечественной войны одной из первоочередных задач промышленности стала эвакуация предприятий прифронтовой полосы. Одним из таких предприятий был металлургический комбинат «Североникель». Было принято решение о демонтаже оборудования комбината и перевозке его в Норильск. Стремясь захватить стратегически важное предприятие цветной металлургии целым и невредимым, гитлеровцы не бомбили его, что, разумеется, облегчало эвакуацию оборудования. Однако североникельцы понимали, что стоит немцам узнать об идущем полным ходом демонтаже комбината, как на заводскую территорию обрушатся сотни бомб. Значит, нужно ввести врага в заблуждение.

Но как?

Противоречие:

Завод должен работать, чтобы гитлеровцы не разбомбили его, и не должен, чтобы его можно было перебазировать.

Подсказка

Сформулируем мини-задачу: как сделать так, чтобы мертвый завод гитлеровцы продолжали считать

работающим? Как со стороны гитлеровцы определяют, работает завод или нет? Конечно же, по идущему дыму из труб!

17. УХО ЛЕТУЧЕЙ МЫШИ

Как известно, летучие мыши ориентируются в пространстве при помощи ультразвука. Чтобы «увидеть» слухом маленькие объекты, летучие мыши должны иметь очень чувствительный слуховой аппарат, а чтобы ориентироваться на большие расстояния, они должны издавать ультразвук большой амплитуды. Но при этом мышь оглушала бы сама себя: издаваемый ею звук повреждал бы нервные слуховые окончания.

Какой выход нашла природа?

Противоречие:

Мышь должна иметь чувствительный слуховой аппарат, чтобы улавливать малейшие изменения в ультразвуке, и должна иметь невосприимчивый к звуку слуховой аппарат, чтобы не оглушить саму себя.

Подсказка

Это противоречие можно разрешить во времени: во время отправки ультразвука мышь слышит плохо, а во время приема отраженного сигнала — хорошо.

18. ПЛАВУЧИЕ ЯРМАРКИ

В старину купцы устраивали плавучие ярмарки. На могучих сибирских реках путь был долгим: с ранней весны до поздней осени плыли они на дальний Север, заезжая в каждое богатое село. Баржи оснащали парусами. Течение реки и попутный ветер быстро несли их по назначению. Однако, сильный встречный ветер мешал сплаву: баржи, преодолевая силу ветра, едва двигались «на понизово». Но человеческий опыт знал секрет борьбы.

В чем этот секрет?

19. НЕОБЫЧНЫЕ        «ЧАСЫ»

Жители Тибета не пекут хлеб, издавна его заменяет цзамба. Тибетцы насыпают в деревянную чашку горсть муки из прожаренного ячменя, подливают чаю с маслом и солью, размешивают пальцами это крутое рассыпчатое тесто и едят его сырым. Зерно для цзамбы жарят, соблюдая время выполнения каждого этапа: сначала калят на огне глиняную миску с песком, затем снимают миску с огня, бросают в нее горсть ячменя, перемешивают, снова ставят на огонь, наконец, высыпают песок с зерном на сито.

Как в древности тибетские женщины вели при этом «счет времени» без часов? (Овчинников В. Вознесение в Шамбалу. — М.: Дрофа, 2003. — С. 15, 73.)

20. МУЗЫКА ДЛЯ ЧЕРЕПАХИ

Сен-Санс в музыкальном произведении хочет изобразить черепаху. Здравый смысл подсказывает: необходима медленная музыка (нельзя же изобразить черепаху при помощи быстрой музыки). И не просто медленная, а очень медленная. Но, если очень сильно замедлить музыку, нарушится композиция всего произведения. То есть Сен-Санс хотел изобразить черепаху при помощи медленной музыки, и в то же время музыка должна оставаться относительно быстрой.

Что сделал Сен-Санс?

Жозеф Луи Гей-Люссак и Александр фон Гумбольт занимались в Париже исследованиями газов. Для опытов понадобились тонкостенные пробирки, которые они выписали из Германии. Но оказалось, что пробирки облагались высокой пошлиной, на которую ученые никак не рассчитывали.

Как быть? Великий мыслитель фон Гумбольт быстро нашел практическое решение....

(Журнал «Юный техник», 1963. — № 5. — С. 77.)

22. КОТЕЛ С НОСОМ

К стройке надо подтянуть котел — громадный железный цилиндр «с носом» — выступом в полметра. Если бы не «нос», котел бы просто подкатили, а так нужна специальная техника. Время послевоенное, тягачей и кранов нет, отцепить «нос» по ряду причин невозможно. Положение безвыходное... И тут один изобретательный рабочий предлагает выручить, «если ему дадут человек пять, лебедку и трос».

Что же придумал наш герой?

(Анчаров М. Прыгай, старик, прыгай!)

23. КИТ, Я ТЕБЯ ВИЖУ!

Какое главное событие для истинного эскимоса? Охота на кита! Приближение гиганта желательно как можно раньше увидеть с берега. Но тундра — не лес, высоких деревьев здесь нет. Естественных возвышенностей или дозорных вышек на берегу тоже нет.

Каким же образом китобою высоко подняться над землей?

24. ПОЧЕМУ ПОЛЯРНЫЙ МЕДВЕДЬ БЕЛЫЙ, А НЕ ЧЕРНЫЙ?

Природа «снабдила» полярных медведей белым мехом. С одной стороны, это хорошо, так как позволяет маскироваться во льдах и снегах. С другой — очень неразумно: в полярных областях солнце еле греет, и чтобы полнее использовать скудное солнечное тепло, медведю следовало бы иметь черный мех. Ведь только черные тела поглощают весь падающий на них свет. Но даже если бы у полярного медведя был черный мех, то он, конечно, нагревался бы хорошо, но тепло все равно плохо бы доходило до шкуры — ведь у меха плохая теплопроводность.

Природа решила это противоречие        — разгадайте, как?

(Журнал «Знание — сила», 1990. — № 5. — С. 71.)

25. МЕЧ ПЛАМЕНЕЮЩИЙ

Во время крестовых походов рыцари на себе оценили все достоинства гнутой арабской сабли, их спасало только то, что сабля в отличие от двуручного меча, не разрубала стальных доспехов. По возвращению из походов рыцари поставили задачу передовым оружейным мастерам того времени совместить режущий эффект арабской сабли с мощью большого двуручного меча.

Как бы вы решили эту задачу?

(Санкт-Петербург. Лань, 1994 г. стр.121 (рассказ «Оружейник Тарасюк», глава «Дипломант»),

26. КОТ-ЛЕКАРЬ

Кот может безошибочно определить, где у хозяина больное место. Он ложится прямо на больной сустав и начинает его «лечить». И ведь действительно помогает.

Объясните, что за странное «чутье» и «лекарские» способности у котов?

27. ЗАГАДКА ПОЛЕТА МАЙСКОГО ЖУКА

По всем законам, известным современной аэродинамике, майский жук летать не должен. Крыло жука слишком мало, чтобы поднять массу около 0,9 грамма. Однако «несовершенное» крыло жука на поверку оказалось во много раз эффективнее плоскости крыла современного самолета. Чтобы исследовать этот феномен, при Нью- йоркском университете даже была создана специальная лаборатория, и в 70-х годах прошлого века серьезно стоял вопрос: кто возьмется решить задачу полета майского жука?

Сегодня механизм полета майского жука уже понятен.

Как вы думаете, каким образом майский жук все-таки летает?

Кстати

Интересно, что птицы летают благодаря движению их крыльев вниз, колибри получают 25 процентов подъемной силы от движения крыльев вверх и 75 процентов — от движения вниз, а некоторые насекомые, используя аэродинамические «уловки», получают 50 процентов подъемной силы от движения крыльев вверх и 50 процентов — от движения крыльев вниз. http://www.membrana.ru/lenta/74787

28. РЕКОРДНАЯ ПРЫГУЧЕСТЬ

Блоха — очень прыгучее насекомое. Если бы человек мог так же хорошо прыгать, то легко бы без разбега перемахнул через 40-этажный дом. Исследователи обнаружили, что скорость сокращения мышц блохи не может обеспечить требуемую дальность и высоту прыжков, а крыльев у блохи нет.

Как вы думаете, благодаря какому механизму блоха может так высоко и далеко прыгать? Кстати

Лучшим прыгуном среди насекомых считается кошачья блоха (Cteneocephalides fellis). Она может подпрыгнуть вверх на 34 сантиметра. При микроскопических размерах этой блохи — это абсолютный рекорд.

http://www.apus.ru

29. ЧУДО УПАКОВОЧНОГО ИСКУССТВА

Китайский город Кантинг издавна славился своими ярмарками и был известен как центр экспорта брикетного чая, который очень популярен в Тибете. «Пища в Тибете имеется не в таком изобилии, как в других частях мира, и поэтому тибетский чай должен быть не только питьем, но и чем-то вроде супа. Он представляет собой довольно своеобразную смесь, содержащую чайные листья вместе с веточками, соду, селитру и несколько других компонентов. Приготовленную смесь прессуют в брикеты, которые делаются такого размера, чтобы их было удобно перевозить сначала на лошадях, а затем — на яках, которые доставят их через высокие горные перевалы в Лхасу, а после продажи на рынке — в самые отдаленные уголки Тибета. Чайные брикеты должны быть особым образом упакованы: если лошадь споткнется во время пересечения горного ручья, с грузом ничего не должно случиться, даже если он окажется в воде».

В чем состоял секрет такой надежной упаковки?

30. КАК ПРОБИЛИ «НЕУЯЗВИМУЮ» БРОНЮ?

Когда на военно-морском флоте появились броненосцы повышенной прочности, для пушек создали снаряды с особо прочной головкой. Вслед за этим немцы получили новый сорт стали с закаленным наружным слоем, который выдерживал непосредственный удар твердой головки бронебойного снаряда, и предложили его перед русско-японской войной 1904 г. царскому правительству. При подготовке образцов к испытаниям плиты ошибочно закрепили неправильно — незакаленной, мягкой поверхностью наружу, поэтому они были легко пробиты первым же снарядом. И, пока кайзеровские инженеры ездили за новыми образцами, присутствовавший при стрельбах крупнейший флотоводец адмирал С.О. Макаров, усовершенствовал снаряды так, что при повторных испытаниях они, и при должной установке плит, прошили хваленую двухслойную сталь насквозь.

В чем секрет бронебойной силы усовершенствованных снарядов?

31. КАК ОСЛИКАМ ПЕРЕЙТИ РЕЧКУ?

Как-то раз два ослика возвращались домой с рынка. Один нес мешки с солью, а другой — мешки с поролоном. По дороге им нужно было перебраться через речку. Да вот какая задача: по мостику мог пройти только один ослик: мост был очень старый, и на нем висела предупреждающая табличка: «После того,        как по мостику кто-нибудь пройдет, он развалится».

Ослик, который нес соль, очень устал и решил, что для него будет лучше, если он перейдет речку по мостику, а ослик с поролоном заупрямился, как настоящий осел, и, хотя ему очень хотелось порезвиться в воде, наотрез отказался переходить речку вброд.

Как осликам решить, кому из них идти по мосту? Помогите им найти правильное решение.

32. КАК СПРАВИТЬСЯ СО СНЕЖНОЙ СЛЕПОТОЙ?

Для северных народов существует проблема переосвещенности, с которой мы сталкиваемся только в начале весны, когда солнце уже начинает хорошо припекать, а снег с его отражательной способностью еще не растаял. Естественно, что высокая освещенность очень вредна для глаз.

Как эта проблема решена у северных народов? Предложите свои гипотезы: как северные народы решали эту проблему задолго до того, как к ним пришли современные темные очки?

33. ЛЕДЯНОЙ СКЛАД

Для хранения овощей и других пищевых продуктов широко распространен ледяной склад системы советского ученого М. М. Крылова. Ледяной склад устраивают в земле в зимнее время. Склад имеет ледяной пол толщиной 60 см, внутренняя глубина склада 2,3 м. Стенки и свод делают изо льда толщиной 1,5 м. Для защиты склада от нагревания теплым воздухом в летнее время ледяной свод укрывают сверху теплоизоляционными материалами — торфом, мхом, шлаком с опилками и др. толщиной в 0,5 м. Поверх этого укрытия укладывают дерн или насыпают слой земли. Однако эти меры недостаточны для устранения таяния льда. Летом тепло все же проникает в склад при открывании дверей. Кроме того, продукты, вносимые в ледяной склад, при охлаждении отдают свое тепло льду.

Как устранить таянье льда?

34. О ЛЫЖНОЙ ГОНКЕ

Однажды организаторы 15-километровой лыжной гонки на знаменитом стадионе Холменколлен, что в пригороде Осло, запретили использовать коньковый ход в начале дистанции. Перед участниками гонки встала нелегкая задача: с одной стороны, традиционная техника хода, которую им предстояло использовать в начальной, запретной зоне дистанции, требовала нанесения на лыжи смазки, а с другой стороны, намазанные лыжи во многом снизили бы эффект от конькового хода там, где им можно пользоваться, то есть на ключевой, последней части дистанции.

Швед Томас Вассберг разрешил это противоречие и одержал победу в данной лыжной гонке. Каким образом?

35. О ЗОЛОТОЙ ЦЕПОЧКЕ

Процесс изготовления золотых цепочек на современном ювелирном заводе включает в себя пайку колечек, составляющих цепочку, на высокоточных станках-автоматах. После пайки цепочки очень прочны: даже самую тонкую и изящную цепочку разорвать руками не получается. Однако ювелиры специально слегка распаивают одно из звеньев цепочки. В результате самой распространенной услугой ювелирных мастерских является восстановление разорванных цепочек.

С какой же целью ювелиры ослабляют одно из звеньев золотой цепочки?