Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра - [191]
.
Маленькая лампа равномерно сжигает спирт. Она потребляет 2 кг спирта в течение 24-часового дня. Ее пламя окружено свернутой кольцами медной трубкой, по которой непрерывно течет вода, входящая в трубку при температуре 16 °C и выходящая из нее при температуре 24 °C. По трубке протекает 11 кг воды за 10 мин. (Трубка очень тесно окружает пламя, так что охлаждение исключается, и все устройство в целом укутано асбестом, т. е. можно считать, что утечка тепла в воздух пренебрежимо мала.)
Фиг. X.
35. Предположим, что в процессе исследования вам понадобилось знать удельную теплоемкость какого-то масла и вы решили оценить ее с помощью маленькой электрической нагревательной спирали. Опишите коротко измерения, которые вы должны проделать, и скажите, как можно вычислить удельную теплоемкость. Предполагается, что у вас есть любой прибор, включая подходящую нагревательную спираль и батарею, но нет вольтметра. (Если вам хочется, можете использовать омметр.) (~>1/>2 страницы.)
36. В цепи, показанной на фиг. XI, R>1, R>2, R>3 — проволоки одного и того же типа и равной длины. Сопротивление каждой 1 ом. В качестве батареи включена 6-вольтовая автомобильная батарея. Сопротивлением всех соединяющих проводов и батареи можно пренебречь. Пусть Р и Q — простые измерительные приборы, включаемые для чувствительных измерений.
а) Какой тип прибора Р следует использовать?
б) Какой тип прибора Q здесь нужен?
в) Если переключатель S выключен («открыт»), что покажут Р и Q?
г) Когда переключатель S включен, что покажут Р и Q?
д) Если переключатель S включен, но проволока R>1 удалена или разорвана, что покажут приборы?
Фиг. XI.
37. «В построении областей науки теория и эксперимент часто играют дополнительные роли». Внимательно обсудите это утверждение, иллюстрируя ваше обсуждение примерами из книги.
38. Что подразумевается под законом в науке? (~2 страницы.)
(Очевидно, что на этот вопрос нет единого «правильного ответа».) Вас приглашают высказать свое собственное мнение и замечания, скажем, интеллигентному, но не занимающемуся наукой человеку, который задает такие вопросы: что такое законы, почему приборы (или природа) подчиняются им, как они используются, справедливы ли они? Если можно, дайте примеры из этого курса.
39. а) Что вы должны иметь в виду как ученый, если вы характеризуете эксперимент как хороший, или успешный (~1 страница)? (Очевидно, что на этот вопрос нет единого «правильного ответа». Вас приглашают высказать свое мнение и заключения, скажем, интеллигентному человеку, не занимающемуся наукой, который говорит: откуда вы знаете, экспериментируете вы или просто играете с приборами, и какая разница между исследованием и обычными техническими измерениями? (Дайте, если хотите, примеры из какой-либо работы, проделанной вами при изучении этого курса.)
б) Несколько лет назад Автодорожное управление разметило несколько необычной системой белых линий полотно дорог, имеющих плохие обочины на поворотах, и расставило знаки: «Автодорожное управление. Экспериментальная маркировка дорог». Обсудите смысл «успеха» такого эксперимента.
40. Напишите реферат на тему одной из предлагаемых пар видов деятельности. Сравните в ваших рассуждениях: используемые методы, ценность того, что вы достигаете, предмет и цель деятельности.
1) Физика и поэзия.
2) Физика и история.
3) Физика и критика (литературная, музыкальная и т. п.).
41. Каковы, по вашему мнению, основные задачи и функции теоретической физики?
При ответе на этот вопрос обсудите некоторые из следующих примеров:
— Резерфордовская картина атома.
— Кинетическая теория газов.
— Теория относительности.
— Ранние работы по радиоактивности или рентгеновским лучам (из самостоятельного чтения).
42. Обратитесь к книгам:
«A History of Science» by sir William Dampier,
«Out of My Later Years» by Albert Einstein,
«Experiment and Theory in Physics» by Max Born,
«The Edge of Objectivity» by Charles Gillispie
и другим книгам по философии науки. Затем напишите короткий реферат, отвечающий своими словами на вопрос: какие задачи у теоретической физики?
43. а) Как научное знание приходит в физику? Обсудите роли, которые играют наблюдения, эксперимент и математика. Дайте примеры.
б) Может ли только одна математика дать новые знания о реальном мире? Если это так, укажите пример и критически проанализируйте его. Если нет, объясните, почему математика важна, если она может только воссоздать то, что мы уже узнали из эксперимента.
в) Посоветуйтесь с людьми, которые изучают биологию, геологию или физиологию, и установите, как в одной из этих наук получают знания. Сравните методы, используемые в этой науке с методами в физике.
44. «Ньютоновская теория всемирного тяготения создала грандиозную умозрительную схему для солнечной системы и Земли». Что это за теория, каковы ее достижения, и почему она так грандиозна? (При обсуждении достижений нужно не просто перечислить их, но и аргументировать их.) Однако вам не нужно тратить время на то, чтобы дать полные математические выкладки, за исключением, может быть, одного достижения, которое вы выберете.
