Городская олимпиада по физике 2004 года в Бобруйске за 10-й класс


Задачи городской олимпиады Бобруйска по физике за 2004 год для 10-го класса:

1. На дне сосуда на одной из своих боковых граней лежит треугольная призма. В сосуд налили жидкость плотностью ρo так, что уровень жидкости сравнялся с верхним ребром призмы. Какова плотность материала призмы, если сила давления призмы на дно увеличилась в 3 раза? Жидкость под призму не подтекает. Атмосферное давление не учитывать.

2. Два маленьких шарика с зарядами q1 и q2, закреплены в точках A и B на расстоянии L друг от друга. Вдоль направляющей, соединяющей оба шарика, может двигаться без трения третий шарик массой m и с зарядом q. Считая все заряды одноименными, определить характер движения третьего шарика и все характеристики движения.

рисунок3. Пуля массой m, имеющая скорость v, пробивает подвешенный на нити груз такой же массы m и застревает во втором таком же грузе. Найдите в первом грузе количество теплоты Q1, если во втором выделилось количество теплоты Q2.

4. Сильно охлажденный алюминиевый шарик бросают в холодную воду, находящуюся при температуре t1 = 0,0 °C. Шарик начинает «обрастать льдом». Какова должна быть начальная температура шарика, чтобы он мог всплыть благодаря намерзшему льду? Можно ли осуществить этот эксперимент? Плотность алюминия 2700 кг/м3, плотность льда 890 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3. Удельная теплоемкость алюминия 920 Дж/(кг • К), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.

рисунок5. Цилиндрический диск радиуса R = 6,0 см насажен на стержень радиуса r = 1,0 см. Масса диска со стержнем равна M = 2,5 кг. Диск со стержнем подвешивают на двух нитях, симметрично намотанных на стержень, и отпускают. Нити начинают раскручиваться и диск, вращаясь, начинает опускаться так, что его ось все время остается горизонтальной, а нити вертикальными. При движении из состояния покоя диск проходит путь, равный H = 2 см за время to = 1,0 c. После этого диск останавливают, на его боковую поверхность наматывают нить, к концу которой прикрепляют, как показано на рисунке, груз массой m = 0,50 кг и вновь отпускают. Найдите перемещение оси диска за время to = 1,0 c при его движении с грузом.


Комментарии

4-я задача:

t1 = −1827,2946859903381642512077294686°, ⇒ невозможно осуществить этот эксперимент.

Размещайте решение 4-й задачи к своему ответу.
Действительно, эксперимент невозможен. Сильно низкая температура должна быть у шарика.

Очевидно, что вся энергия охлаждения шарика до 0 идёт на кристаллизацию льда:

c1m1t1° = λm2.

Чтобы шарик со льдом после кристаллизации мог всплыть, необходимо:

m1g + m2g = ρвg (V1 + V2).

m2 = V11 − ρж) / (ρж2 − 1).

t1° = λ (ρ1 − ρж) / (ρж2 − 1).

t1° < 0   ⇒   t1° = −1827.3° C.

P.S. Может, решить всю олимпиаду?

Надоело разбираться?