Олимпиады · МОШ

МОШ, 2012/13, заключительный этап, 8 класс

8 задач

зад 1 Встречи пешехода и велосипедиста

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьГрафики движения, путь как площадьсложность 4/10черновая разметка

Велосипедист с постоянной скоростью 15 км/ч курсирует между пунктами А и В, начиная из пункта А. Пешеход курсирует по той же дороге между пунктами А и В, начиная из пункта В, со скоростью 5 км/ч. Расстояние между пунктами А и В — 10 км. Через какое время у них произойдет третья встреча на дороге и где, если они начали движение одновременно?

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Удобно построить графики координат велосипедиста и пешехода от времени с учётом разворотов в пунктах А и В и найти третье пересечение графиков.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Третья встреча велосипедиста и пешехода произойдет через 1,5 часа после начала их движения на расстоянии 2,5 км от пункта А.

зад 2 Азот и водяной пар в сосудах

Термодинамика и молекулярная физика › Молекулярно-кинетическая теорияАтомы и молекулы, оценкисложность 3/10черновая разметка

Имеются два сосуда объемом 1 м\(^3\) каждый. В первом сосуде находится 1 кг азота, во втором — смесь азота и 18 г водяного пара. Количество молекул в обоих сосудах одинаково. Найдите отношение массы содержимого второго сосуда к массе содержимого первого сосуда. Масса молекулы воды составляет 9/14 от массы молекулы азота.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Если число молекул одинаково, то заменив часть молекул азота на молекулы воды, какая масса «потеряется»? Найдите число молекул воды через её массу и массу молекулы.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Отношение массы содержимого второго сосуда к массе содержимого первого сосуда равно 0,99.

зад 3 Стержень с грузами и блок

Механика › СтатикаРычаги и простые механизмыБлоки и полиспастысложность 3/10черновая разметка

На рисунке изображен легкий жесткий стержень длиной \(3a\), к которому на расстоянии \(a\) от одного из концов прикреплена невесомая нить, перекинутая через блок. К противоположному концу нити прикреплен груз массой \(M = 3\) кг. К концам стержня прикреплены грузы 1 и 2. Найдите массы \(m_1\) и \(m_2\) этих грузов, если система находится в равновесии, и трения в оси блока нет.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Нить перекинута через блок без трения, поэтому её натяжение с обеих сторон одинаково. Сила, с которой нить действует на стержень, определяется массой \(M\). Запишите условия равновесия стержня: сумму сил и сумму моментов.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Массы грузов \(m_1 = 2M/3 = 2\) кг и \(m_2 = M/3 = 1\) кг.

зад 4 Охлаждение воды на морозе

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменТеплопроводность, закон охлаждения Ньютонасложность 4/10черновая разметка

Школьник Владислав исследует охлаждение воды в стакане на морозе. Владислав заметил, что охлаждение от температуры 91 °C до 89 °C происходит за 3 минуты, а от температуры 31 °C до 29 °C — за 6 минут. Чему равна температура окружающей среды? Считайте, что мощность теплоотдачи пропорциональна разности температур стакана и окружающей среды.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Отданное количество теплоты за малый промежуток равно мощности теплоотдачи, умноженной на время; при одинаковом изменении температуры оно одинаково. Составьте два уравнения со средними температурами 90 °C и 30 °C.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Температура окружающей среды составляет \(-30\) °С.

зад 5 Хвост автомобильной пробки

Механика › Величины и простые явления (7–8 класс)Скорость заполнения, потоки, «пробки»Относительность движения, сложение скоростейсложность 6/10черновая разметка

С какой скоростью растет «хвост» автомобильной пробки, образовавшейся из-за резкого снижения скорости на некотором участке дороги? До пробки автомобили движутся однородным потоком со скоростью 50 км/ч со средней плотностью 20 автомобилей на 1 км пути. В пробке скорость автомобилей снижается до 5 км/ч, и движутся они почти вплотную друг к другу со средней плотностью 125 автомобилей на 1 км пути.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Перейдите к рассмотрению за малое время: сколько автомобилей подъезжает к хвосту пробки и на сколько увеличивается число машин в пробке? Учтите, что хвост сам движется.

▶ОтветСкрыть
Ответ

«Хвост» пробки растет со скоростью \(V = \dfrac{V_1\rho_1 - V_2\rho_2}{\rho_2 - \rho_1} \approx 3{,}6\) км/час.

зад 6 Системы блоков с вытекающей водой

Механика › СтатикаБлоки и полиспастыНити и блокиСила упругости, пружины и их соединениясложность 5/10черновая разметка

Имеются две системы блоков, изображенные на рисунке. Блоки соединены легкими нерастяжимыми нитями. В каждой системе блоков имеются одинаковые динамометры, закрепленные между соответствующими участками нитей (см. рисунок). Груз 1 имеет массу \(m_1 = 200\) г. Груз 2 представляет собой сосуд, наполненный водой, суммарной массой \(m_{02} = 800\) г. В сосуде имеется отверстие, изначально закрытое пробкой. Если её вытащить, то через отверстие вода будет вытекать тонкой струйкой со скоростью \(v = 25\) мл/мин.

Определите, через сколько минут после того, как вытащить пробку, показания динамометров будут одинаковыми. Плотность воды \(\rho = 1000\) кг/м\(^3\).

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Выразите показание каждого динамометра через вес подвешенного груза, рассматривая блоки по очереди (подвижный блок делит силу пополам). Масса сосуда с водой убывает со временем.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Через 30 минут.

зад 7 Плавающая пирамидка из кубиков

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаПлавание тел, устойчивость плаваниясложность 5/10черновая разметка

Из одинаковых кубиков строят объемную пирамидку из 10-ти рядов, верхние три ряда которой изображены на рисунке (вид сверху). Кубики жестко скреплены между собой.

Рисунок

Если эту пирамидку опустить в сосуд с бензином, плотность которого равна \(\rho_1 = 0{,}8\) г/см\(^3\), то она будет плавать, погружаясь в бензин ровно на 3 нижних ряда.

Определите плотность жидкости, в которой эта пирамидка будет плавать, погружаясь ровно на 1 нижний ряд.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Условие плавания: масса пирамидки равна массе вытесненной жидкости. Найдите число кубиков во всей пирамидке и в её нижних рядах по рисунку, заметив закономерность в числе кубиков в ряду.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1960 кг/м\(^3\).

зад 8 График нагрева снега в калориметре

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменНагреватели, КПД нагреваПлавление и кристаллизацияГрафические методысложность 5/10черновая разметка

По счастливой случайности отличнику Грише и первой красавице Арише выпало вместе делать лабораторную работу по физике. В работе требовалось поместить капсулу со снегом в нагреваемый калориметр и построить график зависимости температуры капсулы от времени.

Гриша аккуратно включил печь, поместил 0,5 кг снега в калориметр и ровно в 9\(^{00}\) по московскому времени начал измерения. «Скучно», – примерно через минуту подумала Ариша, и подсыпала немного снега в калориметр. Гриша в ужасе смотрел на график и печально думал: «Красота требует жертв…»

Рисунок

Используя график, определите мощность печи и массу добавленного Аришей снега. Удельная теплоемкость снега \(c = 2{,}1\) кДж/(кг\(\cdot\)°C).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

До добавления снега температура растёт по прямой: по её наклону найдите мощность печи. После добавления снега масса стала больше, и наклон второго участка изменился.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Мощность печи составляет 125 Вт, а масса добавленного снега равна 125 г.

Источник: Московская олимпиада школьников по физике, 2012/13, заключительный этап, 8 класс — условия (1) · условия (2) · решения (1) · решения (2). Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.