ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ ЗАДАЧ (приложение 5 к творческому отчету)

ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ ЗАДАЧ
Исследовательская задача. Наблюдается некоторое явление. Необходимо объяснить его, выяснить его причины… Ключевые вопросы: «Как происходит?», «Почему?». Хорошо, если условие задачи предполагает набор ответов-гипотез.
Примеры.
Объясните фокус (оборудование: пластинка черного цвета с нанесенным на нее сажей цветком, широкий прозрачный сосуд с водой): погружаем черную пластину в воду – на пластинке появляется изображение серебристого цветка (Ответ: на черную пластинку заранее нанесено сажей изображение цветка. В воздухе рисунок не виден; когда пластинку поместили в воду, то на границе воды и тонкого слоя воздуха лучи света отражаются и рисунок становится видимым как серебристый цветок). На плоское горизонтально лежащее зеркало ставим фигурку шахматного коня, освещаем ее и зеркало направленным пучком света. При этом на экране получаются две тени – изображения коня: прямое и перевернутое. Как образуются эти изображения? Нарисуйте ход лучей (оборудование: плоское зеркало, экран, осветитель для теневой проекции, шахматная фигурка). (Ответ: прямое изображение получается потому, что фигурка оказывается на пути лучей, отразившихся от зеркала; обратное – потому, что фигурка оказывается на пути падающих лучей).
Вечные часы: В одном европейском музее есть часы, работающие без подзавода уже два века. Каким образом?
Несколько ответов-гипотез:
замаскированный провод от ветряка на крыше;
используется сила посетителей, открывающих двери;
«работает» сила атмосферного давления: достаточно применить коробочку типа той, что используется в барометре-анероиде. При увеличении давления коробочка будет сжиматься и «заводить» пружину часов;
используется явление изменения длины человеческого волоса при изменении влажности воздуха.
Конструкторская задача. Придумайте конструкцию настольной лампы,изменяющей цвет в зависимости от атмосферного давления.
Задача с достраиваемым условием. В ванну с водой бросили кирпич. Как изменится уровень воды в ванне?

Ситуация, описанная в задаче, неоднозначна и распадается как минимум натри:
уровень воды в ванне низкий, вода не покрывает кирпич;
уровень воды таков, что она будет при погружении кирпича переливаться через край;
уровень воды «обыкновенный».
Теперь мы получили три задачи, каждая из них имеет свое решение. Учащийся сам дополняет условие необходимыми для численного расчета данными (плотность воды и кирпича, геометрические размеры, … ). Сильный ученик может провести более глубокий анализ ситуации, учесть, хотя бы качественно, как повлияет на ответ капиллярность кирпича. Или разобраться с легким, легче воды, кирпичом (например, из пенопласта).
Задача из сказок. Хитрость Змея Горыныча. Повадился Змей Горыныч разорять деревни да людей умыкать. Опустел край. В одном селе так и вовсе остались одни старики и дети… Но дети были очень смекалистые. Зимой схватил их Змей и посадил в темницу: подрастут, мол, до весны, тогда и съем. Но дети подняли такой крик и визг, что потерял Горыныч покой и сон, а главное – аппетит, все семь голов заболели. Тогда решил он обхитрить детей. «Я выпущу вас на волю, – сказал он им, – если принесете мне ведро живой воды, чтоб омолодиться. Но такое условие: чтоб воду принесли без посуды!» Что поделаешь – дети согласились. Где ручей подземный с живой водой, им было известно. Да как условие Змея выполнить? (Ответ: ребята заморозили воду в берестяном ведерке и принесли Змею Горынычу ледышку в форме ведра).
Дырка в трубке. Необходимо просверлить аккуратное круглое отверстие в резиновой трубке. Если сверлить сверлом, трубка сплющится и отверстие получится не круглым. Если прожигать, трубка не сплющится, но отверстие получится неаккуратным – обгорят его края. Как быть? (Ответ: сделать трубку временно твердой, залив в нее воду и заморозив. Затем трубку, заполненную льдом, можно спокойно просверлить – получится аккуратное круглое отверстие.) Путешествие вдоль бублика. Для эксперимента в немецком центре атомных исследований надо было перемещать вдоль оси внутри пустотелого стального «бублика» диаметром более 3 м. небольшой источник нейтронов. Предложите дешевую конструкцию, которая смогла бы выполнить это задание в течение суток. (Ответ: поразмыслив, физики использовали игрушечную железную дорогу с шириной колеи 45 мм. Локомотив с вагонами и двумя источниками нейтронов прокрутился в камере около 80 часов, набегав почти 100 км. Без единой поломки).
Основание пирамид. Основание древних египетских пирамид – строго горизонтальная поверхность. Как удавалось египтянам, не имеющим современной техники, добиваться такой горизонтальности? (Ответ: поверхность воды всегда горизонтальна. Египтяне заливали строительную площадку водой. По мере уменьшения слоя воды из-под нее показывались вершинки-неровности, которые тут же срывали.) Чем надуть корабль? Известен способ подъема затонувших кораблей путем закачивания воздуха в трюм. Но он требует герметизации всех мелких щелей, что очень трудно выполнить под водой. Как использовать этот способ подъема, но обойтись без герметизации? (Ответ: нужно закачивать в трюм не газ, а быстро твердеющую пену или легкие шарики – что-то вроде шариков для тенниса или пенопласт.)
10. Задачи для мозгового штурма. Электромагнит используют в качестве «крюка» при погрузке металлолома. Но вот его поднесли к очередному грузу, а груз не поднялся. Перечислите возможные причины этого.