Олимпиады · Интернет-олимпиада

Интернет-олимпиада, 2013/14, заключительный этап, 10 класс

6 задач

зад 1 Система блоков

Механика › СтатикаБлоки и полиспастыРавновесие тел, моменты силМетод виртуальных перемещенийсложность 4/10

Из \(N\) подвижных (нижние) и \(N\) неподвижных блоков (верхние) собран механизм, показанный на рисунке, \(N=17\). Блоки и скрепляющие их стержни можно считать невесомыми, а стержни — жёстко скреплёнными. Определите:

  1. максимальную массу груза \(m\), который можно поднять, если тянуть за верёвку с силой \(F=580\) Н;

  2. на какую высоту \(h\) поднимется груз, если выбрать верёвку на длину \(L=14\) м.

Ответы вводите с точностью до десятых. Ускорение свободного падения примите равным \(9{,}8\) м/с\(^2\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для идеального блочного механизма выигрыш в силе и выигрыш в пути связаны законом сохранения энергии. Сосчитайте, сколько верёвочных участков тянет груз.

зад 2 Перевозка груза на плоту

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаСила АрхимедаМасса и плотностьПлавание тел, устойчивость плаваниясложность 4/10

На плоту, собранном из 6 брёвен, совершили по морю перевозку груза. При этом в начале путешествия плот был погружён в воду на \(19\%\) от объёма брёвен, а в конце из-за того, что брёвна во время путешествия намокли, над поверхностью воды показывалось только \(9\%\) объёма брёвен.

Длина брёвен составляла \(10\) м, их диаметр \(89\) см.

Чему была равна общая масса брёвен плота? Какую массу нагрузили на плот? Чему оказалась равна масса воды, впитавшейся в брёвна к концу путешествия?

Плотность морской воды \(1{,}024\) г/см\(^3\), плотность брёвен \(0{,}144\) г/см\(^3\). Число \(\pi = 3{,}1416\). Значения вводить с точностью до целых. Вычисления проводить с точностью не менее 4 значащих цифр.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Условие плавания: сила Архимеда уравновешивает вес брёвен и груза. Сравните объём погружённой части в начале и в конце путешествия, а разность масс отнесите к впитавшейся воде.

зад 3 Кипятильник в мензурке

Электрические цепи › Постоянный токРабота и мощность тока, нагревателиКоличество теплоты, уравнение теплового балансаИзмерения и погрешностисложность 5/10

В мензурке находится вода. На кипятильник можно подать напряжение, нажав на кнопку выключателя на источнике напряжения. Часы также включаются и выключаются с помощью кнопки. Измерьте:

  1. плотность жидкости, налитой в мензурку;

  2. мощность \(W\), выделяемую на кипятильнике при подаче на него напряжения;

  3. электрическое сопротивление \(R\) кипятильника.

Ответ на первый пункт вводите с точностью до тысячных, второй — до целых, третий — до сотых. Удельная теплоёмкость жидкости равна \(3600\) Дж/(кг\(\cdot{}^\circ\)C), теплоёмкостью мензурки и термометра можно пренебречь. Обратите внимание на то, что у мензурки имеется масса, и на то, что при подаче напряжения на кипятильник на воздухе он перегорает.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Нагрев жидкости за известное время даёт мощность через уравнение теплового баланса; сопротивление найдите по закону Джоуля–Ленца и закону Ома.

зад 4 Масса гири и тележки на наклонном рельсе

Механика › ДинамикаНаклонная плоскостьРавноускоренное движениеИсследование установки, «процессы и измерения»сложность 6/10

Тележку можно установить в верхней части наклонного рельса, при этом она автоматически закрепится электромагнитом. Щелчок мыши по красной кнопке, расположенной около края рельса, включает или выключает электромагнит.

Определите массу большой гири (зелёной), а также массу тележки и её среднюю скорость на первой трети пути движения тележки от верхней до нижней точки рельса после отпускания электромагнита.

Массы определите с точностью до десятых грамма, а скорость — с точностью до тысячной м/с, и отошлите результаты на сервер. В промежуточных вычислениях сохраняйте не менее 4 значащих цифр. Оптические датчики срабатывают при пересечении тележкой их светового луча — в момент прохождения координаты ворот маркером-стрелочкой. Положение ворот с оптическими датчиками можно изменять при помощи мыши, оно отмечается красным маркером. Массы гирь указаны в граммах. Ускорение свободного падения считайте равным \(9{,}8\) м/с\(^2\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите второй закон Ньютона для тележки на наклонном рельсе и связь пройденного пути со временем движения между датчиками.

зад 5 Батарейка, резисторы и вольтметр

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеАмперметры, вольтметры, мостыВычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочкисложность 5/10

Найдите, чему равны ЭДС \(\mathcal{E}\) батарейки (напряжение между её выводами), а также сопротивления резисторов, обозначенных как \(R_1\) и \(R_2\). Соберите для этого необходимые электрические схемы, проведите измерения и выполните расчёты. Занесите результаты в отчёт и отошлите его на сервер.

Значение ЭДС указывать с точностью до тысячных, сопротивления \(R_1\) — с точностью до десятых, сопротивления \(R_2\) — с точностью до целых. Буква \(\mu\) у диапазона мультиметра означает «микро», буква m — «милли». Внутреннее сопротивление батарейки пренебрежимо мало. Обратите внимание, что имеется ещё один резистор с известным значением сопротивления — его можно посмотреть с помощью увеличительного стекла.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните показания вольтметра в цепи с известным резистором и без него: по делителю напряжения найдите неизвестные сопротивления.

зад 6 Четыре осколка бомбы

Механика › Законы сохраненияРаспад и рассеяние частицБаллистика: бросок под угломИмпульс, закон сохранения импульсасложность 7/10

Бомба, падающая вертикально вниз со скоростью \(V=25{,}3\) м/с, на некоторой высоте \(h\) над землёй разрывается на четыре одинаковых осколка. Первые два осколка упали на землю симметрично относительно линии падения бомбы спустя \(t_1=11{,}2\) с после взрыва на расстоянии \(S_1=1043\) м друг от друга, вторые два — спустя \(t_2=32\) с. Определите:

  1. скорость относительно земли первых двух осколков непосредственно после взрыва \(V_1\);

  2. скорость относительно земли вторых двух осколков непосредственно после взрыва \(V_2\);

  3. высоту \(h\), на которой произошёл взрыв;

  4. расстояние \(S_2\), на которое разлетелись вторые два осколка.

В ответ скорости \(V_1\) и \(V_2\) вводите с точностью до десятых, высоту \(h\) и расстояние \(S_2\) — с точностью до целых. Ускорение свободного падения примите равным \(9{,}8\) м/с\(^2\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Закон сохранения импульса в горизонтальной плоскости: симметричная пара осколков разлетается с равными и противоположными горизонтальными скоростями. Вертикальная составляющая скорости сохраняется по обоим направлениям через время полёта.

Источник: Интернет-олимпиада школьников по физике, 2013/14, заключительный этап, 10 класс — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.