зад 1 Магнитные взаимодействия
Вам необходимо исследовать взаимодействия постоянных магнитов и постоянного магнита с железной пластинкой.
Приборы и оборудование: два кольцевых магнита, железная пластинка, пробка, булавка, деревянный стержень, пластиковая бутылка (используется как подставка), пластилин, набор пластиковых пластинок, секундомер, измерительная линейка.
Задание 1.
1.2 Определите отношение массы малого кольцевого магнита к массе деревянного стержня.
Изготовьте маятник, состоящий из деревянного стержня и малого кольцевого магнита, в качестве оси вращения маятника используйте булавку, в качестве подставки – пластиковую бутылку.
Задание 2.
2.1 Исследуйте зависимость периода колебаний маятника от положения магнита на стержне (расстояния от оси вращения до центра магнита).
2.2 Объясните полученную зависимость, сравните ее с теоретической.
2.3 Определите ускорение свободного падения.
Задание 3.
Малый магнит расположите в нижней точке маятника. Расположите под маятником второй (больший) магнит, так, чтобы его плоскость была горизонтальна, магниты должны притягиваться друг к другу. Расстояние между магнитами изменяйте, подкладывая под нижний магнит пластиковые пластинки. В качестве единицы силы используйте силу тяжести, действующую на малый магнит.
3.1 Исследуйте зависимость периода колебаний маятника от расстояния между магнитами.
3.2 Постройте график зависимости силы взаимодействия между магнитами расстояния между ними.
3.3 Допустим, что сила взаимодействия между магнитами \(F_{mm}\) зависит от расстояния \(z\) между ними по закону
\[F_{mm} = Cz^{\alpha}\]
По полученным экспериментальным данным определите показатель степени \(\alpha\).
Задание 4.
Малый магнит расположите в нижней точке маятника. Расположите под маятником металлическую пластинку, так, чтобы ее плоскость была горизонтальна.
4.1 Исследуйте зависимость периода колебаний маятника от расстояния между магнитом и пластинкой.
4.2 Постройте график зависимости силы взаимодействия между магнитом и пластинкой от расстояния между ними.
4.3 Допустим, что сила взаимодействия между магнитом и пластинкой \(F_{pm}\) зависит от расстояния \(z\) между ними по закону
\[F_{pm} = Cz^{\beta}\]
По полученным экспериментальным данным определите показатель степени \(\beta\).
▶ПодсказкаСкрыть
Физический маятник с магнитом: период зависит от положения магнита на стержне, а притяжение к другому магниту или пластине добавляет к силе тяжести силу взаимодействия, которую можно определить по изменению периода.
зад 2 Изучение капель
Приборы и оборудование: лампочка на подставке; соединительные провода; источник питания (батарея гальваническая 4,5 В); линза собирающая; экран; подставка для капли; пластинка, покрытая воском, шприц одноразовый, вода; линейка; миллиметровая бумага, штатив с лапкой и муфтой.
Плотность воды принять равной \(\rho_0 = 1{,}0 \cdot 10^3 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}\)
Задание 1. Используя имеющееся оборудование, определите фокусное расстояние линзы.
Задание 2. «Лежащая капля»
Вам необходимо исследовать форму капли, лежащей на горизонтальной несмачиваемой поверхности. Для этого с помощью лампочки и линзы добейтесь получения на экране четкого изображения капли, лежащей на пластинке. Для измерения размеров изображения разместите на экране кусочек миллиметровой бумаги.
2.1 Приведите оптическую схему вашей установки, обоснуйте выбор ее параметров, кратко опишите методику ее юстировки (настройки), рассчитайте ее увеличение.
2.2 Исследуйте зависимость высоты капли от ее диаметра. Качественно объясните полученную зависимость. Определите поверхностное натяжение воды.
Постарайтесь, чтобы капли имели осесимметричную форму
Задание 3. «Висящая капля»
Получите на экране четкое изображение капли, свисающей из отверстия шприца, закрепленного вертикально с помощью штатива.
3.1 Опишите изменение формы капли при увеличении ее объема. Приведите несколько примеров полученных вами изображение (увлекаться светотенями не следует).
3.2 Определите максимальный объем капли, способной удерживаться на шприце. Определите по этим данным поверхностное натяжение воды.
3.3 При некотором расположении оптических элементов вашей установки, на экране помимо изображения капли четко виден светящийся ореол. Объясните его появление. Определите показатель преломления воды.
▶ПодсказкаСкрыть
Фокусное расстояние найдите по формуле линзы; высоту лежащей капли связывают с диаметром через поверхностное натяжение, а максимальный объём висящей капли — из равенства силы тяжести и силы поверхностного натяжения. Ореол объясняется отражением и преломлением света в капле.
Источник: Республиканская физическая олимпиада Беларуси, 2004/05, заключительный этап, 11 класс, экспериментальный тур — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.