Олимпиады · «Шаг в будущее»

«Шаг в будущее», 2019/20, отборочный этап, 8 класс

9 задач

зад 1 Прыжок с неподвижного скейтборда

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсасложность 1/10

Девочка, массой \(M = 50\) кг, прыгнула с неподвижного скейтборда, массой \(m = 1\) кг, на землю со скоростью \(v = 0{,}3\) м/с. С какой скоростью будет двигаться скейтборд? Ответ выразите в км/ч, округлив до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Система «девочка и скейтборд» до прыжка покоится. Запишите закон сохранения импульса для проекций на горизонталь.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(54\) км/ч.

▶РешениеСкрыть
Решение

По закону сохранения импульса \[V = \frac{Mv}{m} = 15~\text{м/с} = 54~\text{км/ч}.\]

зад 2 Пробка в ванне

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаДавление жидкостисложность 1/10

В ванную стали набирать воду. Когда вода поднялась на уровень \(50\) см, пробка, затыкающая сливное отверстие, не выдержала и стала пропускать воду. На какое максимальное избыточное давление была рассчитана такая пробка? Ускорение свободного падения принять \(g = 10\) м/с\(^2\), плотность воды \(\rho = 1000\) кг/м\(^3\). Ответ выразите в кПа, округлив до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Избыточное давление на уровне пробки определяется высотой столба воды над ней.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(5\) кПа.

▶РешениеСкрыть
Решение

\[p = \rho g h = 5~\text{кПа}.\]

зад 3 Опоздание в школу

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьсложность 3/10

Мальчик опаздывает в школу. Если он будет идти со скоростью \(5\) км/ч, то опоздает на \(5\) минут. С какой скоростью должен бежать мальчик, если путь до школы \(2\) километра? Ответ выразите в км/ч и округлите до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Выразите время, которое есть в запасе, через путь и две скорости, и приравняйте разность времён к \(5\) минутам.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(6{,}3\) км/ч.

▶РешениеСкрыть
Решение

Из условия \[V_2 = \frac{V_1 S}{S - V_1 t} = 6{,}3~\text{км/ч}.\]

зад 4 Брусок из неизвестного материала

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаСила АрхимедаПлавание тел, устойчивость плаваниясложность 5/10

Рыбак сидит на плоту, площадь поперечного сечения которого равна \(0{,}965\) м\(^2\). Он закинул сеть и тут же вынул ее с уловом, но вместо рыбы он достал большой брусок из непонятного материала. Рыбак не знал, как проводить химический анализ, поэтому решил определить, что это за материал, с помощью своих знаний физики. Он замерил размеры бруска: это был куб со стороной \(a = 10\) см. Так же он заметил, что глубина погружения плота изменилась на \(2\) см. Помогите рыбаку определить плотность материала бруска. Плотность воды в озере \(\rho = 1000\) кг/м\(^3\). Ответ выразите в г/см\(^3\), округлив до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Изменение глубины погружения плота даёт прирост выталкивающей силы, равный весу бруска.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(19{,}3\) г/см\(^3\).

▶РешениеСкрыть
Решение

\[\rho_{\text{б}} = \rho_{\text{в}} \frac{S \Delta h}{a^3} = 19300~\text{кг/м}^3.\]

зад 5 Средняя скорость туристов

Механика › КинематикаРавномерное движение, средняя скоростьСреднее значение функциисложность 3/10

Туристы запланировали маршрут по центру города. По их расчетам, чтобы вовремя закончить путешествие, они должны сначала две трети маршрута пройти со скоростью \(V_1 = 3\) км/ч, а оставшуюся треть — со скоростью \(V_2 = 5\) км/ч. Определите среднюю скорость прохождения маршрута. Ответ дайте в км/ч, округлив до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Средняя скорость равна всему пути, делённому на всё время. Время на каждом участке считается отдельно.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(3{,}5\) км/ч.

▶РешениеСкрыть
Решение

\[V_{\text{ср}} = \frac{3 V_1 V_2}{2 V_2 + V_1} = 3{,}46~\text{км/ч}.\]

зад 6 Кусачки для замка

Механика › СтатикаРычаги и простые механизмыРавновесие тел, моменты силсложность 3/10

Чтобы открыть сундук, двум кладоискателям необходимо снять старый замок. Чтобы перекусить петлю замка необходимо приложить силу \(F = 2\) кН. Определите, кусачки с какой длиной ручек надо подобрать, если расстояние от оси вращения кусачек до петли замка равняется \(2\) см, а сила, с которой давит один кладоискатель \(F_1 = 100\) Н? Ответ выразите в см, округлив до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Два кладоискателя давят на ручки с одинаковой силой. Запишите правило моментов относительно оси кусачек.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(20\) см.

▶РешениеСкрыть
Решение

\[l_1 = \frac{l F}{2 F_1} = 0{,}2~\text{м} = 20~\text{см}.\]

зад 7 Олово под серебром

Механика › Величины и простые явления (7–8 класс)Средняя плотность, сплавы и смесиМасса и плотностьсложность 5/10

Нечестный ювелир решил выдать олово за серебро. Для этого он обернул шарик олова слоем серебра. Получился шар массой \(10\) г со средней плотностью \(7{,}53\) г/см\(^3\). Определите массу затраченного серебра. (плотность серебра \(10{,}5\) г/см\(^3\), плотность олова \(7{,}3\) г/см\(^3\)). Ответ дайте в граммах, округлив до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите сумму масс серебра и олова, а также сумму их объёмов, равную объёму шара по средней плотности.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(1\) г.

▶РешениеСкрыть
Решение

\[m_{\text{с}} = \frac{m \rho_{\text{с}} (\rho_{\text{о}} - \rho_{\text{ср}})}{\rho_{\text{ср}} (\rho_{\text{о}} - \rho_{\text{с}})} = 1~\text{г}.\]

зад 8 Подъём цемента на пятый этаж

Механика › Законы сохраненияРабота и мощностьМасса и плотностьсложность 4/10

Рабочие поднимают на высоту 5 этажа 10 пятилитровых мешков сухого цемента. Масса мешка без цемента \(m = 0{,}2\) кг. Определите работу, которую совершат рабочие по подъему цемента, если его плотность \(\rho = 1200\) кг/м\(^3\), а высота одного этажа \(h = 3{,}5\) м. Принять ускорение свободного падения \(g = 10\) м/с\(^2\). Ответ выразите в Джоулях, округлив до целых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Поднимать нужно на начало пятого этажа, то есть на высоту четырёх этажей. Учтите массу цемента и массу самих мешков.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(8680\) Дж.

▶РешениеСкрыть
Решение

Поднять надо на начало пятого этажа, значит высота подъёма \(4h\). Пусть \(n\) — количество мешков: \[A = (\rho V n + n m) g \cdot 4h = 8680~\text{Дж}.\]

зад 9 Нагрев медной сферы с полостью

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансаСредняя плотность, сплавы и смесисложность 5/10

Один ученый для опыта нагревал три литра воды специальным аппаратом, исключающим взаимодействие с окружающей средой. За некоторое время ему удалось нагреть ее с \(50\) °C до \(82\) °C. На сколько его коллеге с помощью точно такого же аппарата за то же время удалось нагреть медную сферу объемом \(2\) литра, если внутри нее находилась полость объёмом \(1{,}5\) литра, полностью заполненная водой? (удельная теплоемкость воды \(c_{\text{в}} = 4200\) Дж/(кг\(\cdot\)К), плотность меди \(\rho_{\text{м}} = 8900\) кг/м\(^3\), плотность воды \(\rho_{\text{в}} = 1000\) кг/м\(^3\), удельная теплоемкость меди \(c_{\text{м}} = 380\) Дж/(кг\(\cdot\)К)). Ответ дайте в °С, округлив до десятых.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Аппарат передаёт одинаковое количество теплоты за одинаковое время. Сравните мощности через тепло, отданное воде в первом опыте, и тепло, пошедшее на медь и воду во втором.

▶ОтветСкрыть
Ответ

На \(50{,}5\) °С.

▶РешениеСкрыть
Решение

\[\Delta t_2 = \frac{c_{\text{в}} m_{\text{в1}} \Delta t_1}{\rho_{\text{м}} c_{\text{м}} (V_c - V_{\text{п}}) + c_{\text{в}} m_{\text{в2}}} = 50{,}456~\text{°С}.\]

Источник: Олимпиада «Шаг в будущее» по физике, 2019/20, отборочный этап, 8 класс — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.