2017-12-02
На весах стоит свечка. Как изменятся показания весов, если свечку зажечь?
Решение:
В условии задачи специально не было указано, какие именно весы используются для эксперимента. Многие школьники решили, что нужно использовать чашечные весы, — и были неправы. При взвешивании на чашечных весах для устранения искажений необходимо устранить окружающие воздушные потоки, а в данном случае именно они и являются основной причиной изучаемого эффекта. Можно было воспользоваться, например, электронными весами (примерно такой конструкции, как во многих магазинах, но более точными).
Краткое описание эффекта следующее. В процессе горения часть твёрдого вещества свечки переходит в газообразное состояние и приобретает в зоне горения скорость (и, следовательно, импульс), направленную вверх. Также направленную вверх скорость приобретает и непосредственно окружающий свечку воздух, а также кислород воздуха, вошедший в состав продуктов горения (в основном, вода и углекислый газ). Следовательно, по закону сохранения импульса, на свечку действует дополнительная сила, направленная вниз.
Жюри поставило эксперимент как на электронных весах (при этом наблюдался описанный эффект), так и на чашечных (при этом эффект был противоположным). (Желающим лично во всём убедиться, но не имеющим достаточно точных весов, мы можем посоветовать взвешивать не одну свечку, а сразу несколько; разумеется, с соблюдением всех мер пожарной безопасности!)
Многие школьники достаточно подробно и правильно описали процесс горения свечки, чего мы здесь сделать не можем из-за недостатка места. Для того же, чтобы эта задача считалась правильно решённой, было вполне достаточно приведённых здесь рассуждений, причём, если участник Турнира после этого не давал однозначного ответа, ссылаясь на другие возможные и неизвестные ему эффекты, оценка за это не снижалась.