[Национальный конкурс по прикладным знаниям физики среди учащихся средних школ — школьный отборочный тур]
Вопрос первый.
Заполните пропуск.
«Как показано на рисунке, деревянный брусок весом G = 10 Н совершает равномерное прямолинейное движение по гладкой горизонтальной поверхности. На него действует горизонтальная сила тяги F = 5 Н. Значит, сила трения, действующая на брусок, равна ( ) Н».
Чэнь Чжо держал ручку, его рука зависла в воздухе, пока он вглядывался в несколько слов в описании задачи.
Гладкая горизонтальная поверхность.
Равномерное прямолинейное движение.
Его брови невольно дрогнули.
Невероятно сильное чувство дизенфорта ударило по зрительному нерву и устремилось прямо в мозг.
«Опять двадцать пять».
«Это проклятое, лицемерное, выхолощенное идеальное состояние, которое существует исключительно ради экзамена».
В глазах составителей школьных тестов мир всегда оставался до обидного простым и грубым.
Поверхности неизменно были идеально гладкими, тела — абсолютно жесткими, воздух — всегда вакуумом...
Никакой деформации, никакого разрушения, никакого выделения тепловой энергии, никаких электромагнитных взаимодействий.
Одно-единственное гладкое слово «гладкая» в условии задачи полностью стирало сложнейший, удивительный микроскопический механизм, сводя всё к холодному «0».
— Какая грубость...
Пробормотал себе под нос Чэнь Чжо.
Пальцы его свободной руки словно до сих пор хранили память о шершавой, окисленной поверхности оголенного стержня конденсатора, с которым он только что возился в лаборатории.
Вот это была настоящая физика.
Это был реальный мир, полный шумов, помех, температурного дрейфа и нелинейных погрешностей.
Только что вынырнув из того точного мира, где приходилось учитывать частотный дрейф в 0,1 Гц, и вдруг столкнуться с настолько примитивной задачей, которая «предполагала идеальность во всем»...
Это было все равно что попросить ведущего хирурга, только что завершившего операцию на сетчатке глаза, резать пластиковую доску, забитую пенопластом.
Ответ на этот вопрос был простым.
Гладкая = отсутствие трения.
Равномерное движение = сбалансированные силы.
Будь поверхность шероховатой, ответом стало бы f = F = 5 Н. А раз она гладкая — ответом служит 0.
Но ему не хотелось выводить этот «0».
Хотя рассудком он понимал, что это всего лишь школьная задача, а «0» — стандартный ответ и единственный путь к высшему баллу.
Заставить себя написать это он не мог.
Глядя на пустующее пространство за скобками, Чэнь Чжо чувствовал, что оно слишком пустое.
Настолько пустое, что казалось, будто оно насмехается над его сообразительностью.
Чэнь Чжо вздохнул.
Он пошарил рядом с бланком теста и вытащил большой чистый лист, предназначенный для черчения кинематических схем.
ЩЕЛК.
Он выдвинул грифель механического карандаша.
ШУХ~.
Под изображением простого деревянного бруска кончик карандаша провел жирную ломаную линию.
Это была шероховатая поверхность.
Сразу после этого он выстроил стандартную систему координат.
Ось Y была направлена вертикально вверх, ось X — горизонтально вправо.
Сила тяжести G направлена вертикально вниз.
Сила нормальной реакции опоры N направлена вертикально вверх.
Но этого оказалось мало.
Взгляд Чэнь Чжо затуманился. Его свободная рука машинально вертела колпачок ручки, тогда как рука с карандашом, казалось, жила своей жизнью, выводя рядом с силовой схемой греческую букву.
Коэффициент кинетического трения.
Раз уж он нарисовал шероховатую поверхность, задача переставала сводиться к простому f = F.
Речь шла о микроскопическом сцеплении молекул на контактной поверхности.
Перед нами было макроскопическое проявление электромагнитного взаимодействия.
Кончик карандаша зашуршал по бумаге, двигаясь с невероятной скоростью и приобретая плавный, ритмичный лад.
— Решение: Введем инерциальную систему отсчета S.
— Пусть поверхность не идеально гладкая. Примем коэффициент кинетического трения за μ (μ ≠ 0).
— Пусть сопротивлением воздуха нельзя пренебречь. Введем коэффициент сопротивления k. Значит, сопротивление воздуха составляет...
И это все?
Конечно нет.
Мысли Чэнь Чжо продолжали нестись вперед.
Чэнь Чжо нахмурился.
«Все еще недостаточно строго».
«Что, если учесть статическое трение, необходимое для начала движения?»
Максимальная сила трения покоя обычно немного превосходит силу трения скольжения.
На чистом листе некогда пустое пространство теперь было густо исписано формулами и чертежами.
Пунктирные линии для ортогонального разложения.
Стрелки для анализа сил.
Греческие буквы, обозначающие различные физические величины.
Чем больше Чэнь Чжо писал, тем свободнее двигалась рука и тем быстрее он работал.
«Как же это приятно».
Ему даже не требовалось думать.
Эти схемы сил, эти этапы ортогонального разложения давно въелись в самый его мозг, превратившись в инстинкт, более естественный, чем дыхание.
Вопрос второй.
— Как показано на рисунке, рычаг находится в равновесии...
Чэнь Чжо бросил взгляд на грубый набросок качелей-балансира.
Ему даже не пришлось размышлять над этим.
Его карандаш снова опустился на бумагу.
«Плечо рычага?»
«Нет, это крутящий момент».
M = r × F
Векторное произведение.
То же самое — векторное произведение.
Момент инерции, I.
Угловое ускорение, α.
Записывая формулу вращательного движения, ΣM = Iα, он даже не задумывался о том, что это понятия из программы старших классов или даже университетской физики.
Ему просто казалось, что для расчета вращения это совсем необходимо.
Это была инерция.
Инерция мышления.
Словно человек, привыкший водить болид Формулы-1, даже отправляясь за покупками на обычной малолитражке в супермаркет, инстинктивно срезал бы внутреннюю траекторию, закладывал апекс и ускорялся на выходе из поворота.
«「Десять минут спустя».
Чэнь Чжо перестал писать.
Он посмотрел на большой лист бумаги перед собой, теперь полностью исписанный пометками.
Там были схемы, формулы, допущения и выкладки.
Все строго, изящно и безупречно.
Не хватало лишь того проклятого «0».
Чэнь Чжо моргнул, застыв с соломинкой в губах.
«Что-то меня занесло».
Он пришел в себя, окинул взглядом лист, исписанный формулами по физике для старшеклассников, и вдруг нашел это забавным.
Сдай он такую работу, старому Чжо, пожалуй, пришлось бы подолгу изучать ее под лупой, прежде чем выругаться: «Ну ты и психопат».
СКРИП.
Дверь приоткрылась.
Лю Сюин вошла в комнату с тарелкой нарезанных яблок.
— Все еще работаешь?
Она аккуратно поставила тарелку на край стола и наклонилась, чтобы взглянуть.
От этого мимолетного взгляда она замерла.
Под настольной лампой поверх изначально аккуратного и чистого бланка теста лежал черновик, сплошь покрытый густыми темными пометками.
Ладно бы речь шла о тесте по словесности, но это явно была физика.
А эти пометки...
Отрезки со стрелками, странные символы, похожие на дождевых червей, и тригонометрические функции, от одного вида которых у нее шла кругом голова.
— Это... школьная задачка? Неужели она такая сложная?
Лю Сюин растерялась.
Образованием она похвастаться не могла, но видела домашние задания соседских детей и точно знала, что так никто не рисует.
— Почему все выглядит как какая-то мазня? И зачем столько стрелок?
Чэнь Чжо моргнул.
— Она не сложная, мам.
Чэнь Чжо небрежно взял дольку яблока и сунул в рот, пряча неловкую усмешку в уголке губ.
— Я просто... расписал шаги чуть подробнее.
— Ой, подробнее — это хорошо. Помогает избежать ошибок.
Лю Сюин кивнула, восхищенная, хоть ничегошеньки и не поняла. В учебу сына она верила бесконечно.
— Ладно, доедай и ложись спать. Не засиживайся допоздна. Завтра рано вставать.
— Я знаю.
Лю Сюин вышла, прикрыв за собой дверь.
В комнате снова воцарилась тишина.
Чэнь Чжо пару секунд смотрел на густо исписанный бумажный лист.
Он взял ластик, собираясь все стереть.
Но после пары движений остановился.
Глядя на темные, размазанные катышки стерки, он нахмурился.
«Слишком грязно».
К тому же, с какой стати ему все стирать?
Это и есть истинное лицо физического мира.
Зачем ему уничтожать настоящее вычисление в угоду примитивной задаче?
Чэнь Чжо отбросил ластик в сторону.
Возиться со стиранием ему не хотелось.
И исправлять что-либо тоже.
Он взял большой лист бумаги, дважды сложить его пополам и засунул внутрь тетради с тестами.
Затем на маленькой чистой строчке для ответа в задании с пропуском он кое-как нацарапал требуемый результат прямо в тесте.
Закончив с этим, он бросил ручку.
Он широко раскинул и потянул руки.
Его суставы издали серию громких хрустящих звуков.
«Так-то лучше».
Скопившаяся и не нашедшая применения вычислительная мощность в его голове наконец выплеснулась наружу вместе с теми формулами.
Он кое-как сложил бланк теста, даже не утрудив себя выровнять края, и сунул в школьный портфель.
Что до проверки работы...
Проверять подобную задачку было бы оскорблением для его интеллекта.
Гаснет свет.
В кровать.
Пора спать.
Он перевернулся на постели, плотно укутавшись в одеяло.
Завтра, когда он швырнет этот тест на стол старику Чжо, его лицо должно стать бесценным.
Чэнь Чжо с нетерпением ждал этого момента.

Комментарии

Загрузка...