Ученики на Учителя.com


Олимпиадные задачи по физике "Простые механизмы"

Олимпиадные задачи по физике
на тему: Простые механизмы
1. Кусок проволоки согнули и в точке О
подвесили на нити. При этом проволока
относительно точки О находится в равновесии
и отрезок ОА расположен горизонтально.
Нарушится ли равновесие, если проволоку
погрузить в воду?
2. Ко дну правой части сосуда приморожен
брусок льда. Сосуд частично заполнен водой
и установлен на ребро неподвижной призмы.
Нарушится ли равновесие сосуда, если лед
растает?
3. С помощью блоков экспериментатор Глюк
поднимает ящик массой 100 кг. С какой
минимальной силой F он должен тянуть за
свободный конец веревки? Трением в системе
пренебречь.
4. Невесомый рычаг AC установлен на упоре
так, что BC в 2 раза больше AB. К рычагу с
помощью ниток прикреплены невесомый
блок и массивное неоднородное тело (см.
рис.). Слева к блоку подвешивают груз так,
что система находится в равновесии. Найдите
отношение массы груза к массе тела.
5. Система, изображенная на рисунке, состоит
из неподвижного блока A, через который
перекинута веревка, соединяющая кусок льда
B при температуре 0°С и невесомый блок C.
Через блок C также перекинута веревка, на
одном конце которой висит груз массой m =
10 г, а другой конец которой соединен с
полом через пружину жесткостью k = 100
Н/м. Вначале кусок льда погружен
наполовину в воду при температуре t
к
= 20°С,
находящуюся в стакане. Объем воды в
стакане V = 200 мл. В процессе таяния льда
система приходит в движение. Какая
температура будет у воды, когда лед
полностью выйдет из нее? Считать, что
теплообмен происходит только между льдом
и водой в стакане. Плотность воды ρ
в
= 1000
кг/м
3
, льда - ρ
л
= 900 кг/м
3
. Постоянная g = 9.8
Н/кг. Удельная теплоемкость воды с = 4.2
кДж/кг·°С, удельная теплота плавления
льда l = 330 кДж/кг.
6. Имеется система изображенная на рисунке.
В бассейне с водой находится перевернутый
цилиндрический сосуд F, закрытый снизу
невесомым подвижным поршнем G. Внутри
сосуда вакуум. Блоки A, B, C и D -
неподвижные. Блок E - подвижный. Вначале
сосуд держат так, что его дно находится на
глубине 5 м. При этом поршень находится на
глубине 9 м, и все веревки натянуты. Сосуд
отпускают. На каком расстоянии от уровня
воды в бассейне будет находиться дно сосуда,
когда система придет в положение
равновесия? Масса сосуда равна 200 кг.
Площадь поршня - 100 см
2
. Плотность воды -
1000 кг/м
3
, атмосферное давление - 100 кПа.
Трением пренебречь. Считать сосуд
достаточно длинным, так, что поршень всегда
находиться внутри сосуда, а края сосуда
всегда находятся под водой.
Ответы
2. Ко дну правой части сосуда
приморожен брусок льда. Сосуд
частично заполнен водой и
установлен на ребро неподвижной
призмы. Нарушится ли равновесие
сосуда, если лед растает?
Решение: Нарушится. Сосуд с водой и льдом можно
рассматривать как неравноплечий рычаг. Представим, что лед
заключен в невесомую плотную оболочку. После таяния льда
образовавшаяся вода заняла бы меньший объем, чем лед. Но вес воды
остался бы тем же самым. Следовательно, до таяния льда вес правой
части сосуда был несколько меньше левой. Поэтому при установлении
сосуда на ребро призмы для равновесия его необходимо сместить
несколько вправо относительно центра основания. Когда лед растает,
уровень воды в сосуде несколько понизится. Однако теперь в правой
части сосуда воды окажется больше, чем в левой. Учтя, что правое
плечо больше левого, можно утверждать, что правая часть сосуда
перевесит.
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: