Задачи экологического содержания
материал по физике

Задачи экологического содержания

7–11-й классы

Тема «Скорость. Путь. Время»

• Чёрный стриж летит из места гнездования в район охоты и обратно со скоростью 1 = 160 км/ч. Сколько времени затратит он на свой полёт, если вдоль траектории полёта дует ветер со скоростью 2 = 40 км/ч? Расстояние между «пунктами» перемещения стрижа 600 км.
• Какое животное развивает самую большую скорость? Самое быстроходное из живых существ – кальмар. Спасаясь от хищников, он вылетает из воды со скоростью 750 км/ч. Сравните его скорость со скоростью чёрного стрижа.
• Скорость ласточек 70 км/ч. При выкармливании птенцов «рабочий день» родителей иногда длится 18 ч. Сколько километров за это время они пролетают?

Тема «Давление. Архимедова сила»

• Кашалот, имеющий массу 60 т, достиг глубины 1000 м. Рассчитайте, какое давление на этой глубине он испытывает, если плотность морской воды 1030 кг/м3. Определите выталкивающую силу, действующую на животное. Почему кит может держаться на глубине? Сможет ли он находиться на суше?

Тема «Механическая работа и мощность»

• Рассчитайте работу, совершённую штангистом, толкнувшим штангу массой 217,5 кг на высоту 2,3 м. Определите развитую им при этом мощность, если время подъёма 0,2 с.
• Голубь весом 3 Н набирает высоту 100 м в течение 20 с. Какую мощность он развивает?

Тема «Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения энергии. Механическая работа, мощность»

• Какой потенциальной энергией относительно уровня океана обладает, взлетев из воды на высоту 5 м, гигантский кальмар массой 300 кг? С чем связаны особенности поведения физического тела в воде?
• Направляя своё тело в глубину океана могучим движением хвоста, мощность которого 360 кВт, кит при скорости 36 км/ч достигает глубины 1000 м. Какая совершается при этом работа? Почему кит не тонет в воде?
• Что вы знаете о слонах? Какой энергией обладает бегущий со скоростью 40 км/ч африканский слон, масса которого 4,5 т?

Тема «Импульс. Закон сохранения импульса»

• «Разъярённый» носорог массой 2 т преследует со скоростью 50,4 км/ч мотоциклиста, движущегося со скоростью 25 м/с, в течение 5 с. Догонит ли он мотоциклиста? Чему равен импульс носорога в ходе преследования?

Тема «Сообщающиеся сосуды»

• В России есть два моря, представляющие собой сообщающиеся сосуды, – Азовское и Чёрное, причём одно почти пресное, а другое солёное. Не может ли вода, перетекающая из одного моря в другое через Керченский пролив, пагубно отзываться на жизни морских обитателей?

Ответ. Азовское море пополняют пресной водой реки Дон и Кубань, но перетекание из него воды в случае подъёма её уровня не представляет опасности для обитателей Чёрного моря. В засушливые же годы это пополнение ослабевает, уровень воды в Азовском море понижается, солёная вода из Чёрного моря частично перетекает в Азовское и губит в нём пресноводную рыбу.

Тема «Плотность»

• Сколько кубометров газа выделяет в городе, загрязняя среду, автомобиль-такси, расходуя за день 20 кг бензина? Плотность газа при  t=0 °С равна 0,002кг/м3.

Ответ.

Тема «Тепловые явления»

• Что для земледелия экологически «выгоднее» – снежная или малоснежная зима?

Ответ. Снежная, т.к. снег укрывает озимые посевы от вымерзания и при таянии весной хорошо увлажняет почву.

Тема «Электрический ток. Закон Джоуля–Ленца»

• Прилипание мокрого снега к проводам линий электропередачи может привести к их обрыву, что создаст опасность для жизни. Можно ли быстро избавиться от прилипшего снега?

Ответ. Можно, пропустив кратковременно по проводу сильный ток, чтобы расплавить снег.

Тема «Работа и мощность тока»

• Для удаления льда с электрических проводов железнодорожной магистрали, образующегося во время гололёда, по проводу пропустили ток силой 450 А. Сколько льда при t=0 °С плавилось каждую минуту? Напряжение в линии 600 В. КПД приведённого способа очистки провода 50%.

Ответ. Примерно 24 кг.

Тема «Агрегатное состояние вещества»

• На одном из заводов для охлаждения стали требовалось 340 м3 воды. Попробовали охлаждать кипятком – расход воды уменьшился в 22 раза. Почему?

Ответ. [Необходимо, чтобы охлаждающая вода как можно быстрее превратилась в пар, поскольку теплота парообразования значительно больше количества теплоты, идущего на нагревание воды до точки кипения. К тому же на это требуется время. – Ред.]

• Питьевой воды на Земле во многих местах не хватает. Её приходится получать из морской воды – либо выпариванием, либо вымораживанием. Какой способ выгоднее?

Ответ. Зимой – вымораживанием, летом – выпариванием.

• Как объяснить такое достаточно грозное природное явление, как сползание снежных лавин с гор?

Ответ. Так как температура плавления вещества с увеличением давления повышается, то в первую очередь весной начинает плавиться подошва лавины, и последняя устремляется по склону горы вниз с большой скоростью.

Тема «Виды теплопередачи»

• В цехе завода всегда должен быть свежий воздух. Где нужно установить вытяжной вентилятор: ближе к полу или к потолку, если в цехе возможно скопление водяного пара, хлора, аммиака? Есть ли смысл открывать форточки, если за окнами холодно и идёт дождь?

Ответ. Вытяжной вентилятор устанавливается в зависимости от плотности удаляемого вещества: для пара и аммиака – ближе к потолку, для хлора – ближе к полу. Форточки открывать целесообразно: давление пара в цехе всегда больше (температура выше), поэтому он будет выходить, и воздух станет суше.

Тема «Тепловые двигатели»

• Д.И.Менделеев говорил, что сжигать нефть и бензин – всё равно что сжигать ассигнации. Сейчас на улицах появились автомобили «на водороде». Каковы преимущества этого горючего?

Ответ. Водород дешевле, добывается из воды, которой на Земле много, при сгорании не даёт ядовитых отходов, его можно хранить в больших количествах в специальных баках и перекачивать по трубопроводам на значительные расстояния.

Тема «Производство и передача электроэнергии»

• Почему ветровые и солнечные электростанции не получили пока широкого распространения в нашей энергетике? Присущи ли экологически нежелательные факторы гидроэлектростанциям?

Ответ. Ветровые и солнечные электростанции маломощны и работают нестабильно: первые зависят от силы ветра, вторые – от яркости светила и не работают ночью или в пасмурную погоду. Отрицательные факторы при сооружении ГЭС: под водохранилище отводится большая площадь пахотной земли; осложняется воспроизводство рыбы – плотина мешает её свободному передвижению по реке; искусственное море изменяет местный климат, при этом не всегда в лучшую сторону.

Тема «Спектр электромагнитных излучений»

• При сообщении по телевидению информации о погоде на экране иногда показывают земной шар и облако циклона на его фоне. Как метеорологи получают такое изображение?

Ответ. При помощи инфракрасной съёмки с ИСЗ; излучательные способности Земли и циклона различны (различна их температура).