Физика

Взяться же за исследование школьных учебников физики я решился после того, как увидел в школьном чате радостный отчет о некоем мероприятии физической направленности, который прошел в одной из школ Екатеринбурга.

Я не знаю, кто конкретно помогал ученикам готовить эту "физическую стенгазету", вероятно, это был учитель труда или физкультуры. Примерно половина перечисленных на иллюстрации "фактов" попросту неверны, а вторая половина требует определенных уточнений. Судите сами.

Скорость распространения звука напрямую зависит от плотности среды

Не вдаваясь в детали того, как именно распространяется звук в газах, жидкостях и твердых телах, отмечу только, что в формуле скорости звука плотность среды находится в знаменателе и под корнем. То есть, скорость звука в среде обратно пропорциональна квадратному корню из плотности. Для газов эта зависимость описывается формулой Лапласа, никакой прямой зависимости там нет даже близко:

 ____

с = √γP/ρ

Другое дело, что скорость звука в газе зависит еще, как минимум, от двух параметров, а именно от давления P и характеристики, именуемой адиабатическим коэффициентом среды γ. Если взять газ и начать его сжимать, то скорость звука в нем увеличится, откуда, собственно, и делается ошибочный вывод о прямой зависимости скорости звука от плотности. На самом деле вырастет не только плотность, но и давление, причем, в случае реального газа давление вырастет сильнее, чем плотность. Увеличению плотности будет мешать отталкивание между молекулами газа.

Для случая идеального газа, в котором мы пренебрегаем взаимодействием между молекулами, давление можно расписать по формуле Менделеева-Клапейрона, после чего плотности сократятся, останется температура и три константы.  

 ____        ________        ______

с = √γP/ρ  = √γρRT/Mρ = √γRT/M ,

где R - универсальная газовая постоянная, γ - адиабатический коэффициент среды, а M - молярная масса газа.

Какой вывод? Скорость звука в идеальном газе вообще не зависит от его плотности.

Северное сияние представляет собой взаимосвязь солнечного ветра с верхними слоями атмосферы

Взаимосвязь солнечного ветра с верхними слоями атмосферы... Надо ж так сформулировать. Не взаимосвязь, а результат взаимодействия заряженных частиц солнечного ветра, причем, сначала с магнитным полем Земли, а уже потом с молекулами и атомами газов, находящимися в верхних слоях атмосферы над полярными регионами Земли.

Медленнее свет распространяется в прозрачной среде, чем в вакуумной

Еще одна формулировка, достойная магистра Йоды. Тем более, что для современной физики это просто постулат - скорость света в вакууме является предельной скоростью распространения взаимодействий. Точка.

В морозильной камере горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная

Не факт. Это так называемый эффект Мпембы, названный по имени одного любопытного африканского студента, который, собственно, и обнаружил необычное поведение воды. Действительно, при определенных условиях этот эффект имеет место, но точно так же можно создать условия, при которых все происходит ровно наоборот. Исследования показали, что на конечный результат влияет огромное количество факторов, начиная от влажности окружающего воздуха и до конструктивных особенностей морозильной камеры. Хотя этот эффект действительно очень интересен, оснований утверждать, что он проявляется при любых условиях, нет.

Все предметы, которые окружают человека, состоят из атомов

Зависит от радиуса окружности. На Земле, да и в Солнечной системе вещества имеют атомарную структуру, поскольку уровень энергии частиц в среднем довольно мал, а при таких условиях веществу выгоднее собираться в атомы. 

Но если повысить уровень энергии частиц, то мы сначала перешагнем границу вырождения электронов (здесь вещество еще сохраняет атомарную структуру), а затем и предел прочности самих атомов. При взрыве сверхновой звезды может образоваться нейтронная звезда - экзотический объект, состоящий, в основном, из нейтронов. Ближайшая к нам нейтронная звезда находится на расстоянии около 400 световых лет.

Помимо нейтронных звезд в космосе полно и разной другой экзотики, например, черные дыры, темная материя и темная энергия. Из чего состоят эти объекты наука пока только догадывается.

Свет имеет вес, но не имеет массы

Нет. Фотоны имеют импульс, который может передаваться атомам вещества при взаимодействии. Возникает давление света или эффект Лебедева, который имеет измеримые характеристики, но это далеко не то же самое, что вес тела. Вес, как мы помним, это сила, с которой тело действует на опору или подвес, причем, в гравитационном поле. Эффект Лебедева же проявляется в любых условиях, сила тяжести ему не нужна. Более того, гравитация воздействует на свет совершенно особым образом, но это уже область Общей теории относительности. В общем, веса у света нет.

Жидкие, газообразные и твердые тела всегда при нагревании расширяются

Абсолютный бред. Например, обычная вода имеет максимальную плотность при четырех градусах Цельсия. Это значит, что в диапазоне температур от 0 до 4 градусов при нагревании вода сжимается. Есть большое количество других веществ со сходным поведением, наиболее вопиющий пример - трифторид скандия. У него диапазон температур, при которых вещество сжимается от нагревания, простирается аж до 1100 градусов Кельвина. В технике используются термоусадочные трубки, изготовленные из особого полиэтилена - та же история, трубки сжимаются при нагреве. Короче, общего правила нет - все зависит от конкретного вещества и его атомной (молекулярной) структуры.