P массы
Политехническая олимпиада школьников 2020, 11 класс
1. ( )
1. ( ) Электропоезд «Сапсан», приближаясь к железнодорожной станции со
скоростью у=216 км/час, за полкилометра до нее подает предупредительный звуковой
сигнал длительностью Дt = 5 с. Какова будет длительность сигнала Дt, с точки зрения
пассажиров, стоящих на платформе? Скорость звука в воздухе с = 340 м/с.
2. ( ) Деревянный куб с ребром L= 30 см плавает в озере. Плотность
дерева р= 750 кг/м” , плотность воды po= 1000 кг/м2.
Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы
2P
полностью вытащить куб из воды?
3. ( ) На диаграмме изображен процесс
Pd
нагревания неизменной
одноатомного
идеального газа. Определить КПД этого процесса.
4. ( ) в вершинах квадрата со стороной а
То
4T T
расположены четыре заряда: q, q, q, q. Чему равны
модуль напряженности E
потенциал р
электрического поля в середине стороны квадрата, соединяющей положительный и
отрицательный заряды? (q = 2 нКл, а = 20 см).
5. ( ) Вольтметр, подключенный к клеммам источника тока с ЭДС, равной 12 В,
показывает напряжение U=9 В. К клеммам источника подсоединяют еще один такой же
вольтметр. Определить показания вольтметров. (Сопротивление источника ненулевое,
сопротивление вольтметров конечное).
6. ( ) Рассеивающая линза дает изображение гвоздя, уменьшенное в 4 раза. Гвоздь
расположен на главной оптической оси линзы шляпкой к линзе. Длина гвоздя L= 20 см,
оптическая сила линзы D -5 дптр. Найти расстояние от оптического центра линзы до
Шляпки ГВОЗДЯ.
И​

Для решения этой задачи нам понадобятся понятие давления и закон Паскаля, который гласит, что давление в жидкости распространяется одинаково во всех направлениях.

Итак, давление - это сила, действующая на поверхность, деленная на площадь этой поверхности. Математически, давление P выражается формулой:

P = F / A,

где P - давление, F - сила, A - площадь.

В данной задаче говорится, что столб жидкости оказывает давление 900 Па. Формула давления позволяет нам найти силу, действующую на поверхность, если мы знаем давление и площадь, на которую это давление действует. В нашем случае площадь нам неизвестна, поэтому мы должны сначала выразить площадь через другие известные величины.

Для этого рассмотрим столб жидкости высотой 0,45 м. Давление, оказываемое столбом жидкости, можно выразить как разность давлений на верхней и нижней поверхностях столба. Эта разность давлений вызвана разностью глубины, на которую находятся верхняя и нижняя поверхности столба.

Мы можем использовать формулу, известную как гидростатическое уравнение, для определения разности давлений:

P = ρgh,

где P - давление, ρ - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h - высота столба жидкости.

В нашем случае, мы знаем давление (900 Па) и высоту столба (0,45 м), поэтому мы можем использовать эту формулу для определения плотности жидкости:

900 Па = ρ * 9,8 м/с^2 * 0,45 м.

Обратите внимание, что ускорение свободного падения, g, равно 9,8 м/с^2.

Теперь мы можем выразить плотность жидкости:

ρ = (900 Па) / (9,8 м/с^2 * 0,45 м).

Решив эту формулу, мы найдем значение плотности жидкости, которое указывает, какая жидкость находится в сосуде.

Хорошо, я готов выступить в роли школьного учителя и объяснить экспериментальное исследование с помощью пошагового решения.

Экспериментальное исследование, описанное в задаче, направлено на проверку третьего закона механики для сил трения покоя и сил трения скольжения. Для этого мы будем использовать две книги, два карандаша круглого сечения, нить и два динамометра.

Давайте рассмотрим порядок выполнения эксперимента:

Подготовка:
1. Возьмите две книги и обвяжите каждую из них нитью.
2. Расположите первую книгу на двух параллельно расположенных на столе карандашах.
3. Положите вторую книгу на первую книгу.
4. Зацепите крючок одного динамометра за нить, которой обвязана нижняя книга, и крючок второго динамометра за нить, которой обвязана верхняя книга.

Измерение сил трения покоя:
5. Удерживая один динамометр, потяните другой динамометр в горизонтальной плоскости так, чтобы показания динамометра достигли максимального значения при отсутствии движения верхней книги по поверхности нижней книги.
6. Обратите внимание, что так как верхняя книга неподвижна, на нее действует сила f1 со стороны динамометра, которая уравновешивается противоположно направленной силой трения покоя fpt со стороны нижней книги: f1 = -fpt.
7. Повторите измерения для второго динамометра и верхней книги: for = -fo2.
8. Пренебрегая влиянием силы трения со стороны карандашей, измерьте силы for и fo2 с помощью динамометров.

Измерение сил трения скольжения:
9. Удерживая один динамометр, потяните другой динамометр в горизонтальной плоскости так, чтобы верхняя книга равномерно двигалась по поверхности нижней книги.
10. При равномерном движении книги действие на нее силы fron со стороны динамометра уравновешивается противоположно направленной силой трения скольжения fо со стороны нижней книги: for = -fo.
11. Измерьте силы fо1 и fо2 с помощью динамометров во время движения.

Анализ результатов:
12. После проведения измерений сил for, fo2, fо1 и fо2 можно сделать вывод о том, одинаковы ли по модулю силы трения покоя for и fpt, а также силы трения скольжения for и fo.

Обоснование и пояснения:

Третий закон механики утверждает, что для каждого взаимодействия существует равная по модулю, противоположно направленная пара сил. В данном эксперименте мы хотим проверить выполнение этого закона для сил трения покоя и сил трения скольжения.

Во время измерения сил трения покоя мы удерживаем один динамометр и потягиваем на другой, при этом показания динамометров достигают максимального значения при отсутствии движения верхней книги по поверхности нижней книги. Так как верхняя книга неподвижна, на нее действует противоположно направленная сила трения покоя fpt, которая уравновешивает силу, действующую со стороны динамометра (f1 = -fpt).

При измерении сил трения скольжения мы удерживаем один динамометр и потягиваем на другой так, чтобы верхняя книга равномерно скользила по поверхности нижней книги. В этом случае противоположно направленная сила трения скольжения for уравновешивает силу, действующую со стороны динамометра (for = -fo).

После измерения сил трения покоя и трения скольжения мы сможем сравнить их по модулю и сделать вывод о том, равны ли они.

В данном эксперименте мы пренебрегаем влиянием силы трения со стороны карандашей, так как она пренебрежимо мала. Но при более точном измерении можно учесть и это влияние.

Я надеюсь, что ясно и понятно объяснил задачу и порядок выполнения экспериментального исследования. Если у тебя возникнут дополнительные вопросы, не стесняйся задавать их.