Введение

Советские мультфильмы являются шедеврами мультипликационного искусства: они прививают молодому поколению нравственность и другие полезные качества, но следует отметить, что в некоторых из них существуют физические несуразности, которые не могут иметь место в природе.

Проблема.Телевидение- одно из самых значимых по своей популярности средств массовой информации, поэтому транслируемые по нему мультфильмы оказывают большое воздействие на формирование у детей представления об окружающем мире.

Гипотеза.Физическая сущность советских мультфильмов: «Карлсон, который живёт на крыше», «Ну, погоди», «Приключения поросёнка Фунтика» и «На лесной эстраде» не соответствует законам физики.

Цель.Провести анализ вышеперечисленных мультфильмов и обосновать соответствие или несоответствие некоторых фрагментов законам физики.

Основная часть

Глава 1.

Мультфильм №1: «Карлсон, который живёт на крыше»

Приложение №1.

Главный герой мультфильма обладает способностью передвигаться по воздуху по вертолётному принципу (благодаря несущему винту). Но, как известно, в вертолётах существуют приспособления для компенсации крутящего момента (вследствие вращения винта на фюзеляж вертолета действует момент сил, закручивающий его в противоположном направлении) – хвостовой винт, соосное расположение несущих винтов. У Карлсона же нет ничего из вышеперечисленного. Значит, летать он фактически не может.

Для изучения явления крутящего момента мной была создана модель «Карлсон» (приложение №2). Она представляет собой автономный электродвигатель с пропеллером, вращающимся в горизонтальной плоскости и имитирующий несущий винт. Конструкция подвешена на четырёх нитях, позволяющих ей вращаться относительно вертикальной оси.

При запуске конструкция начинает вращаться. Определим частоту её вращения. Для этого прикрепим к пропеллеру R=3,5см=0,035мрезиновую трубку диаметром d=1см=0,01м. За 3,5с вращения пропеллера на цилиндр наматывается l=5,7 м нити. Радиус центра масс клнструкцииRц.м.конст≈2см=0,02м.

Длина окружности цилиндра, т.е. длина нити, наматываемой за один оборот равнаC=πd≈3,14×0,01м≈0,0314м.

Количество оборотов n=lC=5,7м0,0314м≈181,5. Тогда частота ν=nt=181,53,5≈52Гц.

Линейная скорость центра масс пропеллераvц.м. пл=2πRпл2ν=πRц.м.плν≈3,14×0,035м×52Гц≈5,7мс.

По закону сохранения импульса vплmпл=vдвmдв;

vц.м.конст=vдвmдвmпл=5,7мс×0,0049кг0,2кг≈0,14мс;ν=2vц.м. конст2πRц.м.конст=vц.м. констπRконст≈0,14мс3,14×0,02м≈2,23Гц.

Глава 2

Мультфильм №2: «Ну, погоди!»

Приложение №2.

В 7 выпуске Волк догоняет теплоход на яхте, дуя в её парус. Согласно 3 закону Ньютонасила, с которой воздух, выдуваемый Волком, действует на парус,численно равна силе отдачи, действующей на волка и противоположна ей по направлению. Причём, обе эти силы компенсируются силой упругости палубы и силой трения соответственно.

Кроме того, масса яхты составляет в среднем 13000 кг, а скорость яхты равна скороститеплохода и имеет среднее значение 20 узлов=37 км/ч=10,28м/с. Согласно закону сохранения импульса

vвозд.mвозд=ʋяхтыmяхты;

Зависимость объёма лёгких, (мл) от массы тела, (кг) выражается следующей формулой:

Vл=53,5Mт1,06.

Объём лёгких волка массой 55кг

Vл=53,5Mт1,06±0,02=53,5×551,06=3742,297мл≈3,74л=0,00374м3;

ʋвозд.=ʋяхтыmяхтыmвозд=ʋяхтыmяхтыρвоздvвозд=ʋяхтыmяхтыρвоздvвозд=10,28мс×13000кг1,292кгм3×0,00374м3=2765682,687мс≈2,8×106мс≈7,8×105кмч.

Если поток воздуха направить по ходу движения яхты, то замкнутая система в движение не придёт. Если же волк будет дуть в противоположную сторону, то потребуется сообщить воздуху скорость 7,8×105кмч, фактически невозможно.

Глава 3

Мультфильм №3:«Винни Пух» и «Приключения поросёнка Фунтика»

Приложение №3.

Главная несуразность этих мультфильмов заключается в том, что главные герои увеличивают подъёмную силу воздушных шаров, заполняя их атмосферным воздухом. Подъёмная сила шара исчисляется по формуле

Fп=ρвgV-mg

Fп1=ρвgV1-m1g=ρвgVг-ρгVгg=Vгgρв-ρг;

Fп2=ρвgV2-m2g=ρвg(Vг+Vв)-(ρгVг+ρвVв)g==ρвgVг+ρвgVв-ρгVгg-ρвVвg=ρвgVг-ρгVгg=Vгg(ρв-ρг).

Fп1=Fп2, значит, на шар в обоих случаях действует одинаковая подъёмная сила.

Кроме того, опыт показывает, что из двух одинаковых шаров с разными объёмами воздуха тяжелее тот, воздуха в котором больше. Это объясняется тем, что в шаре с большим объёмом сила упругости стенок больше, а, следовательно, воздух подвергается большему давлению и имеет плотность больше, чем у атмосферного воздуха. В мультфильме же шар не только летает, но и выдерживает вес целого поросёнка (масса при рождении- 1,3 кг).

Абсолютно невесомый шар должен иметь объём

V=mgρвg=mρв=1,3кг1,292кгм3≈1м3чтобы поднять такой груз, к тому же газ-заполнитель имеет массу.

Значит, обычный воздушный шарик такой объём вместить не может. Следовательно, поднять поросёнка в данных условиях невозможно.

Глава 4

Мультфильм №4. «На лесной эстраде!»

Приложение №4

В данном мультфильме филин-врач опускается с довольно большой высоты (порядка5 метров) за 2 секунды.

Запишем уравнение движения филина.

S=S0+v0t+gt22.

Так как S0 и v0=0 уравнение примет вид:

S=gt22.

Если бы филин падал без парашюта, то он бы упал с высоты 5м за

t=2Sg=2×5мс9,8мс2≈1с.

Парашютист движется равномерно т.к. действие силы тяжести на парашютиста компенсируется силой сопротивления парашюта, вычисляемой по формуле Q=cxρv2S2.

Q=Fт=mg;

mg=cxρv2S2;

2mg=cxρv2S;

S=2mgcxρv2=2×3кг×9,8мс20,9×1,292кгм3×(2,5мс)2≈8,09м2;

S=πR2;

R=Sπ=8,09м23,14≈2,6м.

В сопоставлении с размерами двери зонт филина гораздо меньше. Кроме того, зонты не приспособлены для сопротивления большой силе ветра. Их спицы гнутся или ломаются, и купол теряет свою форму.

Заключительная часть

Проанализировав физическую составляющую вышеперечисленных мультфильмов, я пришёл к выводу, что во всех мультфильмах содержатся отклонения от законов физики: не выполняется

• а)I, II, IIIзаконы Ньютона,
• б)закон сохранения импульса,
• в)закон сохранения момента импульса,
• г)закон Архимеда,
• д)закон лобового сопротивления.

Чтобы законы физики не нарушались, я предлагаю внести следующие изменения в структуру мультфильмов:

• 1)Карлсону можно установить на его левой ноге рулевой винт, создающий тягу, направленную противоположно крутящему моменту.
• Также можно использовать соосную схему расположения винтов, вращающихся в противоположные стороны.
• 2)Яхту из мультфильма «Ну, погоди!» нужно оснастить вёслами или ДВС.
• 3)Для подъёма поросёнка можно использоватьнесколько шаров, заполненных водородом.
• 4)Филин может спускаться на хлопчатобумажном ранцевом парашюте или просто спланировать на крыльях.

Исправленные мультфильмы могут быть допущены к трансляции по телевидению без риска возникновения неправильного понимания физических явлений у детей дошко