Олимпиады · МОШ

МОШ, 2017/18, отборочный этап, 7 класс

8 задач

зад 1 Единицы объёма в Древнем Риме

Общефизические методы › Методы решенияОценки, размерность и подобиесложность 1/10черновая разметка

В древнем Риме было несколько единиц измерения объема, такие как секстарий, киафа, урна и амфора. Известно, что 12 киафов составляют 1 секстарий, одна урна равна половине амфоры, а в 1 урне 288 киафов. Определите, что больше по объёму: 3 амфоры или 150 секстариев?

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Выразите обе величины через одну и ту же единицу, например через секстарии.

▶ОтветСкрыть
Ответ

150 секстариев больше, чем 3 амфоры (\(3\text{ амфоры} = 144\) секстария).

▶РешениеСкрыть
Решение

Пусть К, С, У и А – обозначения единиц измерения объёма. Так как \(1\text{У} = \tfrac12\text{А}\), следовательно, \(288\text{К} = \tfrac12\text{А}\). Поскольку \(12\text{К}\) составляют \(1\text{С}\), то \(288\text{К} = 24\text{С}\), отсюда получаем \(\tfrac12\text{А} = 24\text{С}\). Следовательно, \(3\text{А} = 144\text{С}\). Значит, 150 секстариев больше по объёму, чем три амфоры.

зад 2 Айболит и две дороги

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьсложность 3/10черновая разметка

Подвернув ногу, снежный барс вызвал доктора Айболита домой, куда вело две дороги: короткая – длиной 27 км и длинная – 52 км. Айболит поехал по короткой дороге, и навигатор рассчитал, что доктор приедет в 13.30. Однако, проехав 10 км, Айболит обнаружил, что дорогу замело снегом. Айболит сразу поехал обратно и, вернувшись, поехал по длинной дороге. К барсу он прибыл в 14.00. Найдите скорость Айболита, считая, что она была постоянной.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сколько всего километров проехал Айболит? На сколько позже запланированного он приехал?

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(v = 90\text{ км/ч}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Из условия следует, что Айболит в результате проехал \(52\text{ км} + 2\times 10\text{ км} = 72\text{ км}\). При этом он опоздал на 30 мин. Составим уравнение: \[\frac{72}{v} - \frac{27}{v} = 0{,}5\text{ ч},\] где \(v\) – постоянная скорость Айболита. Решая уравнение, получаем скорость доктора \[v = \frac{72\text{ км} - 27\text{ км}}{0{,}5\text{ ч}} = 90\,\frac{\text{км}}{\text{ч}}.\]

зад 3 Карл и Клара

Механика › КинематикаОтносительность движения, сложение скоростейсложность 2/10черновая разметка

Карл украл из сумочки Клары кораллы и побежал со скоростью 4 м/c. Клара заметила пропажу в тот момент, когда Карл находился на расстоянии 30 м, и побежала вдогонку за ним со скоростью 5 м/с. Какое расстояние должна пробежать Клара, чтобы, опередив Карла на 10 м, показать ему его драгоценный кларнет?

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Перейдите в систему отсчёта Карла: с какой скоростью и на какое расстояние Кларе нужно сократить отставание?

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(S = 200\text{ м}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Скорость Клары относительно Карла равна \(v_{\text{отн}} = 5\text{ м/с} - 4\text{ м/с} = 1\text{ м/с}\). Следовательно, Клара обгонит Карла на 10 м через \[t = \frac{30\text{ м} + 10\text{ м}}{1\text{ м/с}} = 40\text{ с}.\] Отсюда расстояние, которое необходимо пробежать Кларе, равно \(S = v \times t = 5\text{ м/с} \times 40\text{ с} = 200\text{ м}\).

зад 4 Дюймовая линейка и шуруп

Экспериментальная физика › Практический турИзмерения и погрешностисложность 2/10черновая разметка

С помощью рисунка определите в сантиметрах цену маленького деления линейки. Какой ширины в см должна быть стена, чтобы с обратной стороны не торчал шуруп? 1 дюйм равен 2,54 см.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сколько маленьких делений укладывается в одном дюйме? Сколько таких делений занимает сам шуруп без головки и шайбы?

▶ОтветСкрыть
Ответ

Цена деления \(0{,}3175\text{ см}\); толщина стены \(d \ge 5{,}40\text{ см}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Из рисунка следует, что цена деления линейки \(\tfrac18\) дюйма \(= 0{,}125\) дюйма \(= 0{,}3175\) см. Следовательно, толщина \(d\) стены должна быть не меньше длины шурупа (без учёта головки и шайбы): \[d \ge 17 \times 0{,}3175 = 5{,}40\text{ см}.\] Толщина стены может быть и больше.

зад 5 Велосипедисты меняются скоростями

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьОтносительность движения, сложение скоростейсложность 4/10черновая разметка

Из деревень Абаканово и Юдино, находящихся на расстоянии 3 км, навстречу друг другу одновременно выехали два велосипедиста. Первый движется со скоростью 13 м/с, а второй – со скоростью 7 м/с. С момента, когда они встретились, первый поехал со скоростью 7 м/с, а второй – со скоростью 13 м/с (в тех же направлениях). Какое время, считая от момента встречи, понадобится первому велосипедисту, чтобы приехать в Юдино, а второму – в Абаканово?

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

До встречи велосипедисты сближаются с суммой скоростей. Сравните, какой путь каждому остаётся после встречи.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Одинаковое для обоих время: \(t = 150\text{ с}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Время движения велосипедистов до их встречи равно \(t_1 = \dfrac{s}{v_1 + v_2} = 150\text{ с}\). Велосипедисты достигнут пунктов назначения одновременно через время \(t_2 = \dfrac{2s}{v_1 + v_2} = 300\text{ с}\). Значит, считая от момента встречи, первому и второму велосипедистам понадобится одинаковое время \(t = t_2 - t_1 = 150\text{ с}\).

зад 6 Автомобиль и снегопад

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьсложность 5/10черновая разметка

Водитель автомобиля рассчитывал приехать вовремя, двигаясь с постоянной скоростью 70 км/ч, и на первом участке пути поддерживал эту скорость до тех пор, пока не пошёл сильный снег. Из-за этого скорость автомобиля снизилась до 50 км/ч. Когда снег перестал идти, автомобиль снова поехал со скоростью 70 км/ч. Чтобы прибыть в конечный пункт точно в запланированное время, водителю пришлось последние 40 км пути ехать со скоростью 80 км/ч. Сколько времени шёл снег? Чему равна средняя скорость автомобиля? Считайте, что автомобиль в пути не останавливался.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Раз водитель приехал вовремя, чему равна его средняя скорость на всём пути? Участки со скоростью 70 км/ч не влияют на среднюю.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Снег шёл \(t_2 = 15\text{ мин}\); средняя скорость \(v_{\text{ср}} = 70\text{ км/ч}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Так как автомобиль приехал вовремя, то средняя скорость равна первоначальной: \(v_{\text{ср}} = 70\text{ км/ч}\). Средняя скорость равна \[v_{\text{ср}} = \frac{s_1 + s_2 + s_3 + s_4}{t_1 + t_2 + t_3 + t_4} \;\Longrightarrow\; v_{\text{ср}} t_2 + v_{\text{ср}} t_4 = v_2 t_2 + s_4 \;\Longrightarrow\; t_2 = 15\text{ мин}\] (в последнем преобразовании учтено, что \(v_{\text{ср}} t_1 = v_1 t_1 = s_1\) и \(v_{\text{ср}} t_3 = v_3 t_3 = s_3\)).

зад 7 Откачка жидкостей из стаканов на весах

Механика › Величины и простые явления (7–8 класс)Масса и плотностьЭкстремум, неравенства в физических задачахсложность 4/10черновая разметка

Два одинаковых цилиндрических стакана, заполненных до краёв различными жидкостями, стоят на электронных весах, как показано на рисунке. Показание левых весов на 0,5 кг больше показания правых. Два насоса одновременно начинают откачивать из стаканов жидкости таким образом, что уровень жидкости в левом стакане понижается вдвое быстрее, чем в правом. Максимальная величина разности показаний весов в процессе откачивания жидкостей снова составила 0,5 кг. Чему равно отношение плотностей налитых в сосуды жидкостей?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Выразите разность показаний весов через уровни жидкостей и найдите, когда она максимальна: в какой момент опустеет один из стаканов?

▶ОтветСкрыть
Ответ

Отношение плотностей \(3/2\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Когда более плотную жидкость полностью откачают, а менее плотная жидкость заполнит ровно половину сосуда, в этот момент между показаниями весов максимальная разность. Так как сосуды одинаковы, следовательно, масса менее плотной жидкости в этот момент равна 0,5 кг. Значит, в начальный момент масса менее плотной жидкости была равна 1 кг, а более плотной – 1,5 кг. Отношение плотностей жидкостей \(3/2\).

зад 8 Поверхностная плотность пластины

Механика › Величины и простые явления (7–8 класс)Средняя плотность, сплавы и смесисложность 2/10черновая разметка

Для плоских однородных тел постоянной толщины удобной характеристикой является поверхностная плотность \(\sigma\), измеряемая в кг/м\(^2\) (масса единицы площади). Плоская квадратная пластина, сделанная из фанеры, имеет поверхностную плотность 2,3 кг/м\(^2\). Из бумаги сначала вырезали такой же квадрат, а потом разрезали его на три части, как показано на рисунке (верхний). Затем среднюю часть приклеили к пластине (см. нижний рисунок). Определите среднюю поверхностную плотность получившейся пластины, если поверхностная плотность бумаги равна 200 г/м\(^2\).

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Какую долю площади квадрата занимает треугольник, у которого сторона квадрата служит основанием, а вершина лежит на противоположной стороне?

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\sigma = 2{,}4\text{ кг/м}^2\).

▶РешениеСкрыть
Решение

Из рисунка видно, что площадь наклеенной бумаги равна половине площади листа. Значит, \[\sigma = \frac{m_{\text{фан}} + m_{\text{бум}}}{s} = \frac{\sigma_{\text{фан}}\, s + \sigma_{\text{бум}}\, s/2}{s} = 2{,}4\text{ кг/м}^2.\]

Источник: Московская олимпиада школьников по физике, 2017/18, отборочный этап, 7 класс — условия (1) · условия (2) · решения (1) · решения (2). Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.