зад 1 Исследование стекла
Оборудование: стеклянная бутылка; кусочки стекла; пластиковый сосуд; мерный цилиндр; пластиковый стаканчик; пенопластовая крышка; термометр; секундомер; полоска скотча; горячая и холодная вода (по требованию); поднос и салфетки для поддержания в чистоте рабочего места.
Определите плотность \(\rho\) стекла, из которого сделана бутылка.
Определите суммарную теплоемкость \(C\) кусочков стекла.
Указание. Для определения теплоемкости стекла исследуйте зависимости температуры содержимого пластмассового стакана от времени и постройте графики этих зависимостей. Выведите формулу для расчета теплоемкости стекла по результатам этих исследований. Считайте, что мощность тепловых потерь пропорциональна разности температур между содержимым стакана и комнатной температурой.
Считая, что плотность кусочков стекла равна плотности бутылочного стекла, определите удельную теплоемкость \(c\) стекла.
Примечание. Плотность воды \(\rho_0 = 1000\) кг/м\(^3\), удельная теплоемкость воды \(c_0 = 4200\) Дж/(кг\(\cdot^\circ\)С). При работе с горячей водой будьте предельно аккуратны! При измерении температуры придерживайте термометры рукой, чтобы не разбить их.
▶ПодсказкаСкрыть
Плотность бутылки найдите по закону Архимеда: сравните объём воды, вытесняемой плавающей бутылкой и утопленной. Для теплоёмкости снимите кривые остывания горячей воды в стаканчике без стекла и со стеклом: при одной и той же температуре мощность потерь одинакова, поэтому скорости остывания обратно пропорциональны полным теплоёмкостям.
зад 2 Ураган
Оборудование: электрическая цепь с вентилятором известной массы \(M\) (масса указана на корпусе вентилятора); мультиметр в режимах вольтметра и омметра; штатив с муфтой и лапкой; две линейки; канцелярский зажим; зажим «крокодил»; две тонкие проволоки.
Измерьте КПД \(\eta\) вентилятора. Исследуйте зависимость КПД от подаваемого на вентилятор напряжения \(U\). Вентилятор включен в электрическую цепь, приведенную на рисунке 9. Для соединения контакта 5 с контактами 1, 2, 3 и 4 используйте зажим «крокодил». Представьте свои результаты в виде таблицы.
Примечание. Согласно второму закону Ньютона, если на тело действует постоянная сила \(F\), то изменение импульса тела \(\Delta p\) за время \(\Delta t\) равно импульсу силы: \(\Delta p = F\Delta t\).
Указание. Считайте, что при заданном напряжении \(U\) скорость \(v\) потока воздуха постоянна по всему сечению потока, идущего от лопастей, а в центральной части она равна нулю (рис. 10). Полезной мощностью вентилятора считайте кинетическую энергию, передаваемую воздуху за единицу времени. Плотность воздуха \(\rho = 1{,}29\) кг/м\(^3\). Закорачивать батарейки запрещено! Разряженные батарейки не заменяются!
▶ПодсказкаСкрыть
Подвесьте вентилятор маятником и по отклонению найдите силу реакции струи \(F = \rho S v^2\), где \(S\) — площадь кольца, через которое идёт поток. Отсюда скорость \(v\) и полезная мощность \(\rho S v^3/2\); затраченную мощность найдите по напряжению на вентиляторе и току через резистор \(R\).
Источник: Всероссийская олимпиада школьников по физике, 2008/09, заключительный этап, 9 класс, экспериментальный тур — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.