Страница 70 из 107
• указание точных ссылок на книги и журналы, в которых находится ответ на заданный вопрос,
• пересылка рекомендованной литературы (в электронном виде) в случае необходимости,
• предоставление необходимых разъяснений и комментариев, если при чтении рекомендованной литературы возникают трудности.
Сейчас работают два отделения «Дистанционного консультационного пункта» — по физике и по биологии, которые за полгода работы получили свыше 500 вопросов от старшеклассников и преподавателей средних школ, имеющих доступ к электронной почте.
Для этой публикации мы отобрали наиболее часто встречавшиеся вопросы по физике. Стиль и орфография вопросов сохранены в оригинальном виде. Авторы оригинального ответа указаны после ответа. Если ответ на вопрос дан по литературным источникам, фамилии составителей ответа не указаны. Если при составлении ответа использованы фрагменты из книг или статей, это указано в конце ответа.
Мы будем очень признательны за указания на ошибки и неточности в ответах.
Как воспользоваться услугами «Дистанционного консультационного пункта»
Любой старшеклассник или преподаватель средней школы, интересующийся наукой, может послать нам свои вопросы:
• по физике по адресу phys0ssl.nsu.ru,
• по биологии по адресу biol0ssl.nsu.ru.
Наши эксперты постараются ответить на любые вопросы, кроме вопросов:
• по "альтернативной" науке — для тех, кого интересуют "альтернативные" идеи, не принимаемые широкой научной общественностью, существует много специальных newsgroups,
• объявленных в заочных конкурсах, олимпиадах и т. п., до истечения срока отправления решений.
Смело пишите нам, но помните, что, возможно, Вам еще предстоит затратить усилия для того, чтобы разобраться в полученных ответах и убедиться в их правоте. Уважайте факты! Мнения могут отличаться, но факты — нет. Поэтому, если Вам кажется, что ответ экспертов неверен и можно дать другой ответ — еще раз взвесьте доводы экспертов.
Старайтесь также не посылать задачи и вопросы, полученные от своих преподавателей, в надежде на то, что кто-то сделает за Вас домашнюю работу. Сделайте свою собственную домашнюю работу сами — это будет очень полезно. С другой стороны, мы готовы ответить на любые вопросы, которые возникли у Вас при выполнении домашней работы.
Если ответ нашего эксперта на Ваш вопрос почему-либо не удовлетворит Вас — напишите нам об этом. В переписке, общаясь с учеными, Вы сможете лучше понять стиль и методы рассуждения профессионалов и приблизиться к научной истине.
* * *
• ВОПРОС № 1: Есть утверждение: «Субъективная характеристика Звука громкость соответствует объективной характеристике звука интенсивности». Я думаю, что это утверждение не верно, так как субъективная громкость зависит так же от частоты. Но мой преподаватель считает, что она верна. Кто из нас прав?
ОТВЕТ: В «Физической энциклопедии» т.1 (Москва, «Советская энциклопедия, 1988), на стр. 539–540, написано: «Громкость звука зависит главным образом от интенсивности звука, но также и от распределения энергии по шкале частот… В определенных пределах при одинаковой частоте и интенсивности двух звуков более короткий кажется менее громким…» Там же приведены кривые равной громкости в зависимости от частоты, используемые при работе шумомеров.
В этом вопросе тесно перепутаны физика и физиология. В физике все аккуратно: звуковое давление, интенсивность звука и т. д. Все меряется. В физиологии возникают субъективные ощущения.
Очень подробно про это написано в «Справочнике по акустике» (Иофе, Корольков, Сапожков, Москва, Связь, 1979). Например, на стр.31: «Условились за уровень громкости любого звука (или шума) принимать уровень в децибеллах равногромкого с ним чистого тона 1000 Гц.» При этом громкость неточно характеризует субъективное ощущение, т. к. есть масса особенностей восприятия составных звуков, шумов, импульсных Звуков и т. д. и т. п.
Приведем несколько примеров, взятых из этих книг:
• При плавном увеличении интенсивности звука слуховое ощущение нарастает скачками по мере увеличения числа возбужденных нервных окончаний.
• В условиях тишины слышно тиканье часов, а в условиях шума можно не услышать даже громкий разговор.
• При прослушивании сложного Звука его громкость меньше суммы громкостей всех составляющих (это при не очень широком спектре звука).
• При прослушивании импульсного звука его громкость определяется произведением интенсивности импульса на его длительность (это до 100 Гц).
• В громкой передаче даже после отфильтровывания всех частотных составляющих ниже 1000 Гц человек воспринимает («слышит») низкочастотные составляющие с достаточно высоким уровнем ощущения.
Тем не менее, понятие громкости часто оказывается удобным.
• ВОПРОС № 2: У меня вопрос относительно того, почему гудят высоковольтные провода. Чего только не читал: у Асламазова, что это связано с ветром, у Тарасова, что с коронными разрядами, так же о взаимодействии с магнитным полем Земли. В чем же причина?
ОТВЕТ: Смотря о Звуке какой частоты идет речь. Если есть ветер, то f = kv/d, где f — частота звука, v — скорость ветра, d — диаметр провода, к — коэффициент, определяемый экспериментально. Это закон Струхала, к около 0,2 (Л.Г.Лойцянский, «Механика жидкости и газа», 1987).
Коронный разряд есть почти всегда. Он горит вокруг острых частей тел (например, огни «святого Эльма»): вблизи поверхности провода достигается пробойная напряженность электрического поля (пробой происходит в воздухе). Из-за коронного разряда на обычных высоковольтных проводах частота Звука 100 Гц, хотя может быть и высокочастотная составляющая от 10000 Гц до радиочастот (Ю.П.Райзер, «Физика газового разряда», 1987). Магнитное поле Земли тут ни при чем: по проводам течет переменный ток, который взаимодействует с магнитным полем Земли, но эффект очень мал, т. к. магнитная индукция Земли меньше 0,0001 Тл.
• ВОПРОС № 3: Решал я задачки по физике, а в вопросе такие данные — 1 тА достаточно для человека, чтобы почувствовать ток, 5 mА — будет больно, выше 15 mА — человек теряет контроль над мышцами, 70 mА… С сухой кожей сопротивление тела от одной руки до другой равно 1∙105 Ом, с мокрой — 5∙103 Ом. Правильны ли эти числа? Если нет, то интересно бы узнать правильные.
ОТВЕТ: В монографии В.Е. Манойлова «Основы электробезопасности» (Энергоатомиздат, 1991) приводятся следующие значения электрического сопротивления тела человека от ладони к ладони (площадь поверхности контакта около 10 см2):
При напряжении сети до 65 В… 4400 Ом
При напряжении сети до 220 В… 1600 Ом
При напряжении сети свыше 220 В… 1200 Ом
Международная электротехническая комиссия (МЭК) рекомендует следующие значения сопротивлений (рука — ноги) при частоте 50 Гц:
Согласно учебнику «Основы техники безопасности в электроустановках» П.А.Долина (Энергоатомиздат, 1984) увлажнение сухих рук сильно подсоленной водой снижает сопротивление тела на 30–50 %. Там же приводятся следующие данные о действии тока на человека:
• ВОПРОС № 4: Я слышал про ионные двигатели. Используются ли они на ракетах?
ОТВЕТ: В энциклопедии "Космонавтика" (Москва, 1985) написано, что летные испытания ионных ракетных двигателей проводились в СССР по программе Янтарь в 1966-70 гг, в США по программе СЕРТ в 1964 и 1970 гг, по программе Снапшот — в 1965 г.