Условие задачи. Паровой котел, имеющий водоспускной кран ниже уровня наполняющей его воды, работает при давлении в 8 атм.

Будет ли при этом давлении вытекать вода из открытого водоспускного крана? Почему кран называется водоспускным?

Решение и пояснения

38. (6-й кл.) Выходит пар с брызгами воды. При давлении 8 атм вода в котле имеет температуру около 170° С.

Каждому грамму воды, находящейся при комнатной температуре (20° С), можно дополнительно сообщить не больше 80 кал (100°–20°) для того, чтобы вода не начала кипеть при нормальном давлении.

В паровом же котле каждый грамм воды получил дополнительно 150 кал, т. е. почти в два раза больше того количества тепла, которое доводит его до температуры кипения.

Водоспускной кран применяется для удаления из остывшего котла воды.

СВЕТ.

Точечный источник света.

Установка. К большой пробке или к деревянной дощечке прикреплена вертикально гребенка, так что ее зубья расположены горизонтально (рис. 14). Керосиновая семилинейная лампочка с плоским фитилем. Вертикальный экран.

Условие задачи. Зажгите керосиновую лампочку, подождите немного, пока пламя не разгорится, выкрутите до нормы фитиль горелки и, поставив лампочку за гребенкой на расстоянии от нее в 20 см, спроектируйте ее тень на экран, установленный примерно в 10 см от гребенки. Тень от зубьев гребенки будет сильно размытая.

Как сделать тень от зубьев гребенки четкой, не меняя расстояния между экраном, гребенкой и лампой и не касаясь гребенки и экрана?

Дополнение. Почему при приближении гребенки к экрану, ее тень становится все более и более четкой? Поясните чертежом.

Решение и пояснения

39. (7-й кл.) Прикручивается фитиль лампы так, чтобы возможно сильнее уменьшить его размеры. (Опыт очень нагляден, если проводится в затемненной комнате.)

Дополнение. Вопрос из курса физики.

Колпачок горелки имеет глубоко прорезанную щель. Наиболее отчетливый результат получается в том случае, если щель горелки направлена на экран.

Чертеж тени и полутени учащиеся делают, конечно, для одного зуба гребенки.

Гребенка должна иметь редкие зубья. Если гребенка частая, то следует выломать все нечетные зубья. Разумеется, только опыт может указать на необходимость этой операции.

Линейный источник света.

Установка. Описание установки дано в задаче 39. Гребенка укреплена горизонтально, зубьями вверх.

Условие задачи. Зажгите керосиновую лампу и выкрутите до нормы ее фитиль.

Поставьте ее за гребенкой на расстоянии от нее приблизительно в 20 см и спроектируйте тень гребенки на экран, поставленный приблизительно на расстоянии 10 см от гребенки.

Пламя семилинейной лампы плоское. Установите лампу так, чтобы плоскость пламени была параллельна плоскости гребенки. Вы получите при этом на экране размытую тень гребенки. После этого установите лампу так, чтобы плоскость пламени была расположена перпендикулярно к плоскости гребенки. При таком расположении пламени тень от гребенки получается на экране четкой. Почему?

Решение и пояснения

40. (7-й кл.) Ответ содержится в теме задачи.

Тень и полутень.

Установка. Описание установки дано в задаче 39.

Условие задачи. Зажгите керосиновую лампочку и выкрутите до нормы фитиль ее горелки. Поставьте ее на расстоянии приблизительно 20 см от гребенки и спроектируйте тень гребенки на экран, поставленный на расстоянии примерно 10 см от гребенки. Тень от зубьев гребенки получится сильно размытая.

Как сделать тень от зубьев гребенки четкой, не меняя расстояния между лампой, гребенкой и экраном и не касаясь лампы и экрана?

Дополнение. Почему, если к гребенке приближать керосиновую лампочку, то тень гребенки на экране делается все более размытой? Поясните чертежом.

Решение и пояснения

       41. (7-й кл.) Повернуть гребенку в вертикальной плоскости на 90° так, чтобы ее зубья расположились вертикально.

Дополнение. Вопрос из курса физики. Чертеж тени и полутени делается для одного зуба гребенки.

Отражение и преломление.

Установка. Маленькая колбочка, емкостью 50 см⁸.

Условие задачи. Поставьте колбу так, чтобы на нее падали солнечные лучи. Колбу требуется наполнить сначала одной жидкостью, а затем, вылив ее, другой.

Какими жидкостями следует ее наполнить, для того чтобы получить от колбы в одном случае сходящиеся, а в другом – расходящиеся лучи солнца? Как убедиться в этом на опыте?

Необходимое для опыта попросите у учителя.

Дополнение. Почему в „Условии задачи" говорится о лучах солнца, а не о лучах иного источника света?

Решение и пояснения

42. (7-й кл.) В первом случае колба наполняется водой, во втором – ртутью. Во втором случае при любом расстоянии от колбы до экрана (стена, лист бумаги и т. п.) получается на последнем световой круг большего диаметра, чем диаметр колбы.

В первом случае при удалении экрана от колбы обнаруживается световой круг уменьшающегося диаметра.

Дополнение (дается вместе с задачей). Солнечные лучи упомянуты в условии задачи потому, что только при параллельном пучке лучей преломленные лучи будут всегда сходящимися. Если не подчеркнуть этого, задача не будет иметь однозначного решения, так как лучи, прошедшие сквозь колбу с водой, могут быть и расходящимися, если источник света помещен между фокусом и оптическим центром колбы.

Согласно условию задачи, ее можно решать только в том случае, если через окно класса или комнаты проходят солнечные лучи. Это обстоятельство значительно ограничивает реальную возможность решения задачи, особенно в условиях данного класса и урока. Однако преподаватель имеет полную возможность, внеся соответствующее изменение в текст задачи (вместо „солнечные лучи“ – „параллельные лучи“), получить с помощью самых примитивных средств (сферическое зеркало, линза) пучок приблизительно параллельных лучей.

Так как задача, прежде всего, должна быть решена теоретически, то она может быть предложена учащимся в качестве домашней работы, которая затем проверяется на опыте в школе.

Если в школе не окажется ртути (50 см³!), то все же задача не потеряет своего значения.