Инженерная эвристика - Нурали Латыпов

№ 57

При опускании полена в лодку, она должна сильнее погрузиться в озеро, вытеснив некий объём воды, пропорционально изменению своей массы. Но уровень воды в самой лодке должен измениться точно также, как если бы вместо полена мы долили в лодку воды той же массы, что и масса полена, и объёмом тем же, что и погружённая часть плавающего дерева. Мысленно уберём полено и заполним пустоту эквивалентным объёмом воды. Уровень воды в лодке не изменится. Такой же объём воды вытесняет лодка из озера, если бросить в неё полено. Уровень воды в лодке будет совпадать с уровнем воды в озере, если пренебречь толщиной стенок судна. А если стенки толстые, будет несколько выше уровня воды в озере.

№ 58

Если пренебречь сжимаемостью воды и материала шара, то глубина погружения не изменится. Если сжимаемость шара велика в сравнении сжимаемостью воды, шар будет погружаться при увеличении внешнего давления (Задачник по физике журнала «Квант», № 714).

№ 59

Чтобы уменьшить потери воды на марше, то есть снизить в дальней перспективе жажду и интенсивность потовыделения. Ионы натрия, содержащиеся в пищевой соли, легче прочих притягивают к себе молекулы воды, образуя вокруг себя толстую гидратную оболочку, препятствующую проходу самого натрия через мембрану клеток.

Потребление соли способствует созданию определённой концентрации ионов натрия в плазме крови, то есть во внеклеточном пространстве, если за клетки принимать эритроциты. Разность же электрохимических потенциалов, возникшая благодаря ионам натрия, является источником энергии для доставки питательных веществ клетке (Терлецкий, 1986).

№ 60

Поверхность флага не является абсолютно плоской и гладкой. Какие-то участки флага вогнуты, а какие-то выпуклы. В точке вогнутости давление воздуха будет больше, чем в точке выпуклости. За выпуклостью, если смотреть по направлению потока воздуха, давление меньше, чем перед ней. Таким образом, выступ-выпуклость будет смещаться по направлению движения ветра — к концу флага. Поскольку вся поверхность состоит из таких зон, мы и наблюдаем эффект «полоскания» (Задачник по физике журнала «Квант», № 59).

№ 61

Если тело не перемещается относительно воды, двигаясь вместе с потоком горизонтально, то действия трения со стороны воды нет. Поскольку поверхность реки наклонная, то сила тяжести (её составляющая, параллельная поверхности воды) будет разгонять тело, пока не произойдёт уравновешивания силой трения. При этом тело будет плыть со скоростью большей, чем скорость течения. Но не стоит забывать, что течение имеет профиль и меняет его как в зависимости от ширины течения, так и глубины. Скорость увеличивается ото дня до поверхности и от берегов к середине реки. Таким образом, тело будет плыть по наклонной плоскости со скоростью больше минимальной скорости воды в реке, но всё же меньше максимальной. Тело не материальная точка, и будет тормозиться (разворачиваться и тереться о воду) за счёт своей пространственной протяжённости относительно меняющегося профиля течения (Задачник по физике журнала «Квант», № 95).

№ 62

Пар как на улице, так и в комнате при закрытых форточке и двери насыщен. Но температура на улице ниже, чем в помещении. Таким образом, давление пара на улице ниже, чем в комнате. При открывании форточки пар из кухни будет выходить наружу. То есть пар в комнате будет ненасыщенным. Бельё будет сохнуть быстрее (Слободецкий, Орлов, 1982, № 33).

№ 63

При беге центр тяжести человека испытывает вертикальные перемещения в значительной степени большие, чем при езде на велосипеде, когда тот, фактически, движется параллельно земле и ездок не затрачивает мощность на подъём центра масс. А сила упругости мышц человека бегущего должна быть равной или большей mg. Да и сила трения-качения шин меньше, чем сила трения подошв о поверхность (Там же, № 17).

№ 64

Нужно достать всего лишь один, любой, фрукт из коробки, на которой написано «апельсины и груши».

№ 65

На чём утром ходят, днём сидят, вечером отдыхают, а ночью спят?

По тому, как сформулирована задача, можно подумать, что речь идёт об одном и том же предмете. Но этого прямо не сказано. Преодолейте же барьер недоговорённости и назовите четыре разных предмета: пол (ноги), стул, диван, кровать (Кедров, 1987, С. 168).

№ 66

Загвоздка в следующем: «Как вы определите, что к чему притянулось? Ведь притягивается как железо к намагниченному железу, так и намагниченное железо к железу?» Значит, надо не просто приставить торец одного стержня к середине другого, а перемещать торец одного стержня относительно всей длины второго стержня, создавая переменное магнитное поле. И следить за поведением стержней. Есть вариант: положить стержень горизонтально на кончик другого стержня — намагниченный повернется подобно стрелке компаса, не намагниченный останется на прежнем месте в равновесии. Такое решение предложили молодые специалисты сборной команды филиалов «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» на интеллектуальных состязаниях под г. Нижний Новгород на открытии «Академии молодого инноватора». В качестве судей мы засчитали ответ, хотя вес стержней может помешать осуществить это на практике, но мысленный эксперимент вывел ребят на красивое решение.

№ 67

Пар повалит как на улицу, так и внутрь бани. Содержание паров воды в бане можно считать насыщенным. Точка росы при высокой температуре выше, чем при низкой. Если открыть форточку, то тёплый воздух ринется наружу. Пары воды, которые он унесёт с собой на морозе, сконденсируются. Человек с улицы увидит пары, поднимающиеся из форточки вверх. Через ту же форточку в баню будет проникать холодный воздух. Соприкасаясь со слоями встречного тёплого воздуха, холодный будет на границе между ними конденсировать водяные пары. Холодный воздух тяжелее тёплого, поэтому наблюдатель внутри бани увидит, что клубы пара из форточки «падают» на пол (Задачник по физике журнала «Квант»,№ 594).

№ 68

Поставим мысленный эксперимент. Что бы вы сами сделали, чтобы изготовить часы, не требующие механического завода? Где взять такой ресурс энергии, который бы действовал постоянно, в течение неограниченного времени, и сам бы «подзаводил» часы?

«Тепло, ветер, посетители, атмосферное давление. Тепло и ветер исключаются, так как часы расположены в закрытой комнате. Посетители могут открывать двери, давить своим весом на какие-то рычаги в полу. Но если их нет? Остаётся предположить, что использовались перепады атмосферного давления. Изменение высоты столба ртути большого ртутного барометра заводило часы» (Злотин, Зусман, 1991, № 34).

№ 69

«Чудеса» объяснялись довольно просто: картина была написана кобальтово-никелевыми красками. Во время показа Парацельс незаметно подогревал картину. Смесь хлористого кобальта с хлористым же никелем почти бесцветна. При её нагревании теряется содержащаяся в этих солях кристаллизационная влага, и цвет комплексного соединения сразу же меняется (Терлецкий, 1986).

№ 70

Молоко свернулось в пластмассовом ведре. Металлическое ведро сыграло роль экрана. Процесс сворачивания объясняется денатурацией белков молока, то есть изменением пространственной формы молекул белка. В молекулах действует несколько типов взаимодействия, включая электростатическое, по закону Кулона. Молоко можно принять за равновесную систему, но во время грозы воздух насыщается электрическими зарядами — электризуется.

По закону Шарля Кулона «сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению величины этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними». Если вспомнить школьный курс физики, то коэффициент этой пропорциональности записывается так:

где «эпсилон без нуля» — относительная диэлектрическая проницаемость среды. Она во время грозы растёт, сила кулоновского взаимодействия снижается, происходят пространственные превращения молекул белка.

Пластик — изолятор, зато металлическое окружение, особенно, если ведро поставлено на землю, — хороший «громоотвод». Экранный эффект не позволяет молоку преждевременно испортиться во время грозы. Ива нужна, чтобы исключить попадание в молоко дождя.

№ 71

Один из весьма красивых вариантов решения проблемы можно найти в журнале «Наука и жизнь», 1989, № 9. А как решить аналогичную задачу для условий российской тундры?

№ 72

Парадоксальный, но вполне научный ответ можно найти в мировом бестселлере — книге «Физический фейерверк» (Уокер, 1989, № 6.14,С. 153, 251).

№ 73

Разгадка этого «чудесного» явления дана в журнале «Наука и техника», 1987, № 11.