Проблемные ситуации при довузовской подготовке

С понятием веса тела в большинстве случаев связывают направление вниз, к центру Земли, хотя его исходное определение как силы, действующей на опору или подвес, безусловно, связывает его направление с линией подвеса или действия на опору. При движении по окружности в вертикальной плоскости в верхней точке вес будет направлен вниз и может отсутствовать вовсе (невесомость), а в нижней превышает силу тяжести даже в неподвижной системе отсчета.

Маленькие открытия возможны при изучении жидкостей. Сначала обнаруживается неприменимость закона сообщающихся сосудов для тонких трубок, затем возникает ряд вопросов, требующих разрешения. Например, если в капилляре жидкость поднялась на некоторую высоту, то какой столб этой жидкости может вообще быть удержан в капилляре. Оказывается, его длина будет определяться наименьшей из двух величин: удвоенной высоты поднятия или суммы высоты поднятия с длиной погруженной части трубки; в невесомости ответом будет длина трубки, а объясняется все наличием двух менисков. Сходным образом наличие двух поверхностей в пленке мыльного пузыря объясняет удвоение давления в нем, а зависимость давления от радиуса пузыря - парадоксальное увеличение большого пузыря при соединении его с меньшим.

При измерении температуры возникает противоречие, общее для всех интенсивных величин. Температуру нельзя определить непосредственно, без термометрического тела, которое меняет какое-либо свойство при изменении температуры - давление, объем, длина, сопротивление и т.п., то есть она определяется не только состоянием измеряемого тела, а и характеристиками термометрического вещества.

Законы электростатики, полученные для точечных зарядов, не все и не всегда применимы для реальных заряженных тел. На этом строится довольно много проблемных ситуаций. Так сила взаимодействия между ними при их сближении может даже уменьшаться, если одно из них имеет отверстие (тор), в которое проникает другое (шар). Тела могут притягиваться друг к другу, даже если заряжено только одно из них - благодаря электростатической индукции. Притягиваться могут даже одноименно заряженные протяженные тела на небольшом расстоянии, а сила взаимодействия между ними оказывается меньше, чем между разноименно заряженными при прочих равных условиях. Уже отмечалась зависимость электростатической энергии от размеров заряженных тел и связанные с этим противоречия. Особенно наглядно оно проявляется, если одно из них до соприкосновения с другим не было заряжено, и энергия их взаимодействия была равна нулю, после соприкосновения или соединения проводником стала значительно больше нуля.

Тот факт, что заряды в проводнике находятся только на его поверхности, обычно связывают с их взаимным отталкиванием. Сущность факта значительно глубже, поскольку он возможен только при отталкивании строго по закону Кулона, а при самых малых отклонениях от него не имеет места, что используется во всех нулевых опытах по его проверке, начиная с Генри Кавендиша. Благодаря этому факту в опытах по электростатике проводники можно делать полыми и передавать им огромный заряд порциями изнутри (генератор Ван де Граафа).

В предыдущем разделе обсуждались подробно парадоксы, связанные с изменением энергией заряженных конденсаторов при их соединении. Пожалуй, более важен парадокс, связанный с ее происхождением: ведь энергия каждой пары разноименных зарядов отрицательна, а энергия конденсатора, содержащего разноименно заряженные пластины, положительна. Связано это и в первую очередь с тем, что для зарядов кулевой уровень потенциальной энергии определен на бесконечности, а для пластин конденсатора на нулевом расстоянии, поскольку поле распределенных зарядов не имеет при этом особенностей. Потенциальная энергия взаимодействия в каждом случае определяется как работа поля по перемещению зарядов или пластин в положение с нулевой энергией. Остается сожалеть, что на эти обстоятельства в учебной литературе не обращается внимания, что ведет в рассмотренных ситуациях к острым противоречиям, разрешение которых важно для понимания существа вопроса.

Еще по теме:

Мудрости семейного воспитания
1. Если ты поймал сыну рыбу, ты накормил его на сегодня. Если ты научил сына ловить рыбу, ты накормил его на всю жизнь. Восточная мудрость. 2. Не стреляйте в своё будущее из пистолета, будущее выстрелит в вас из пушки. Народная мудрость. 3. Есть только одна подлинная ценность – это связь человека с ...

Понятие процесса воспитания
В процессе воспитания прошлых эпох (в период античности, в Средние века, в эпоху Возрождения) уже были поставлены многие важнейшие вопросы развития детей. В работах древнегреческих ученых Гераклита, Демокрита, Сократа, Платона, Аристотеля рассматривались условия и факторы становления поведения и ли ...

Причины возникновения РДА
В качестве объяснений возникновения РДА выдвигались различного рода гипотезы, среди которых можно выделить основные предположения, первое из которых было сформулировано Л. Каннером и в некоторых источниках звучит как "теория эмоциональной холодности родителей". Значимость недостаточно нас ...