Конкурсная работа по физике. Всероссийская олимпиада «Познание и Творчество» (весенний тур)





Конкурсная работа по физике
Всероссийская олимпиада
«Познание и Творчество»
(весенний тур)









Выполнила: Герасимова Виктория
ученица 9 класса
МБОУ лицей №1 г Сургут


Куратор: Бабчик И.И.
Учитель физики
МБОУ лицей №1 г Сургут



2013 г

Задание №1
Найдите массу алюминиевого провода, из которого изготовлена линия электропередач длиной 500 м , если при токе 15 А на концах линии возникает напряжение 10 В.

Дано:
I = 15 А
L = 500 м = 500000 мм
U = 10 В
( алюминия (плотность) = 2,7 г/см3
( с (удельное сопротивление) = 0,028 Ом*мм2 / м
Решение:
Масса провода:
m= (*V ; Объем провода:V=L*S ; Выразим площадь поперечного сечения через электрическое сопротивление проводника:
S= (сL / R ; R=U/I.
Найдем сопротивление проводника из закона Ома:
R=10В/15А=2/3 Ом =0,67 Ом
Тогда площадь сечения
S= 0,028 Ом*мм2/м * 500 м / 2/3 Ом = 21мм2
Объем провода
V=L*S=21 мм2 *500000 мм = 10500000 мм3=
= 10500 см3
Масса проводника:
m= 2,7 г/см3 * 10500 см3 = 28350г=28,35 кг

Найти:
m - ?



ОТВЕТ: Масса алюминиевого провода: m=28,35 кг
Задание №2
Рассмотрите упаковку майонеза. Используя информацию на упаковке, определите выталкивающую силу, действующую на шарик из меди массой 4,45 г, случайно помещенный в этот майонез.

Найдем плотность майонеза в справочном пособии и решим задачу с готовыми данными.
Дано:
mмеди=4,45г
( меди = 8900 кг/м3
( майонеза =0,9418 г/см3= 941,8 кг/м3
g = 10 H/кг
Решение:
Сила Архимеда, действующая на шарик, опущенный в майонез, равна:
FА = ( майонеза * V меди * g ;
Где объем тела равен:
Vмеди = mмеди / ( меди =
=4,45 * 10-3 кг / 8900 кг/м3 =0,0000005 м3
Тогда значение выталкивающей силы:
FА = 941,8 кг/м3 * 0,0000005 м3 * 10 H/кг =
=0,004709 Н = 4709 * 10-6 H = 4,71 мН.

Найти:
FA - ?



ОТВЕТ: выталкивающая сила, действующая на шарик в майонезе FА = 4709*10-6H

Теперь попробуем сами рассчитать плотность майонеза, используя данные на упаковке.

( майонеза = m/V, где масса майонеза «Слобода» на перепелиных яйцах
m = 762 г, объем майонеза равен объему мягкой упаковки
V= 800 мл =800 см3.
Тогда плотность ( майонеза = 762 г/800 см3 = 0, 9525 г/ см3 =952,5 кг/ м3.
Объем медного шарика:
Vмеди = mмеди / ( меди = 4,45 * 10-3 кг / 8900 кг/м3 =0,0000005 м3
Сила Архимеда, действующая на шарик, опущенный в майонез, равна:
FА = ( майонеза * V меди * g = 952,5 кг/м3 *0,0000005 м3 * 10 H/кг =
= 0.0048 Н = 4,8 мН.
ОТВЕТ: выталкивающая сила, действующая на шарик в майонезе FА = 4800*10-6H= 4,8 мН.

Задание №3
Автомобиль «Москвич» расходует 5,67 кг бензина на путь 50 км. Найдите мощность N, развиваемую двигателем автомобиля, если скорость движения 72 км/ч и КПД двигателя 22%. Удельная теплота сгорания бензина 45 МДж /кг.

Дано:
m = 5,67 кг
S = 50 км
(=72 км/ч = 20 м/с
q (удельная теплота сгорания) = 45 МДж/кг

· (КПД) = 22%=0,22
Решение:
К.П.Д. двигателя автомобиля равен:

·= Aполез / Qполн
Qполн=q*m количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива.
Полезная работа связана с мощностью:
Aполез=N*t ; где время движения автомобиля: t=S/ ( => Тогда Aполез=N* S/ (. Подставим в формулу для расчета К.П.Д. и получим:

·= (N* S/ () / (q*m) . Отсюда выразим мощность, развиваемую двигателем:
=> N= (
·* q*m* ()/ S=
=(0,22*45*106Дж/кг*5,67 кг*20 м/с)/50*103м=22,5*103Вт=
=22,5кВт

Найти:
N - ?



ОТВЕТ: мощность, развиваемая двигателем N=22,5*103Вт= 22,5кВт

Мощности двигателей современных автомобилей.
Способы повышения мощности двигателя:
1. Увеличение рабочего объема
Осуществляется за счет замены коленчатого вала на другой (с большим ходом) или за счет увеличения диаметра цилиндров. Это кардинальное вмешательство, которое приводит к увеличению максимального крутящего момента. Практически для любой машины подходит такое увеличение мощности двигателя - ВАЗ, ГАЗ, иномарки и т.д. Однако эта процедура имеет ряд существенных недостатков:
Падение общего КПД двигателя;
Повышение расхода топлива.
2. Увеличение степени сжатия
Самый простой способ увеличить степень сжатия - это уменьшение объема камеры сгорания путем фрезеровки нижней плоскости головки блока цилиндров (уменьшив ее высоту). Другой способ - установка поршней с более выпуклой верхней частью. Также на степень сжатия влияет установка модифицированного распределительного вала, который позволяет улучшить геометрические показатели степени сжатия за счет запаздывания закрытия впускных клапанов. Увеличение степени сжатия позволяет поднять КПД двигателя, добиться повышения мощности при одновременном снижении расхода бензина. Но при этом надо переходить на бензин с более высоким октановым числом и следить за его качеством, т.к. повышается риск детонации. 
3. Чип-тюнинг - это изменение управляющих сигналов автомобиля, поступающих от чипа (электронного мозга авто) к основным устройствам. То есть модификация касается только программы и не затрагивает детали машины. Проводится процедура примерно так:
Измеряются существующие характеристики двигателя и проводится глубокая диагностика. Его состояние должно быть идеальным - это обязательное условие для чип-тюнинга.
С помощью специального ПО вносятся изменения в прошивку (для непосвященных процедура выглядит как замена одних цифр в таблицах на другие).
Финальная проверка новых характеристик двигателя.
Каких результатов можно ждать от чип-тюнинга автомобилей?
Увеличение мощности двигателя и крутящего момента на 5-20%.
Если заливать проверенную прошивку, то можно добиться результатов, не увеличивающих расход топлива, а иногда и немного снижающих его.
Улучшается управляемость автомобиля и его динамичность.
Есть прошивки, позволяющие снизить расход топлива, правда при этом обычно теряется динамичность.
4. Присадки, снижающие трение, увеличивающие компрессию.
Приведем примеры современных мощных автомобилей.

Марка автомобиля
Мощность двигателя
Вид

Самые мощные автомобили в мире. Самые мощные моторы.

Nissan GT-R AMS Alpha 12 2011





1500 л.с
1103 kW, 1375 Н/м при 4500 об/мин.
Максимальная скорость - 370 км/ч.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

SSC Tuatara 2011
1350 л.с.
993 kW, 1413 Н/м при 6800 об/мин.
Максимальная скорость - 400 км/ч.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

HTT Locus Plethore LC-1300 2008
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
950 Н/м при 3000 об/мин.
Максимальная скорость - 385 км/ч.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Самые слабые автомобили в мире. Самые слабые моторы.

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
1958
4 - 8 л.с
Максимальная скорость - 30-60 км/ч
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

СеАЗ СМЗ С-3А
серийно выпускавшаяся Серпуховским мотоциклетным заводом с 1958 по 1970 годы
8 л.с
Максимальная скорость - 60 км/ч
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

BYD Flyer II
2005
40 л/с
Максимальная скорость - 118 км/ч
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Fiat Seicento 187
1998

39-55 л/с
Максимальная скорость - 140-150 км/ч
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]



Задание №4
В калориметр включена спираль, сопротивление 50 Ом. Спираль включена в цепь параллельно сопротивлению 40 Ом. В калориметре нагревается 800 г воды. На сколько градусов нагреется вода, если через амперметр , включенный во входящую цепь, в течении 5 мин проходит 5 А?

I = 5 А
t = 5 мин = 300с
mводы=800г=0,8кг
R1=50 Ом
R2=40 Ом
Cводы (удельная теплоемкость)= 4200 Дж/кг*0С
Решение:

По закону сохранения энергии для тепловых процессов:
Q1=Q2
Q1=I2*R*t количество теплоты, выделяемое нагретым проводником с током (закон Джоуля Ленца)
Q2=C*m*
·t количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости. Тогда:
I2*Rоб*t= C*m*
·t
Выразим изменение температуры:

·t= (I2*Rоб*t)/(C*m)
Найдем общее сопротивление при параллельном соединении двух проводников по правилам параллельного соединения:
Rоб=R1*R2 / ( R1+R2)=50 Ом*40 Ом/(50 Ом + 40Ом) = = 2000 Ом2 / 90 Ом
· 22,2 Ом
Рассчитаем, на сколько градусов нагреется вода6

·t=(25 А2 *22,2 Ом * 300с) / (4200 Дж/кг*0С *0,8 кг) = = 49,55 0С

Найти:

·t (тем) -?


ОТВЕТ: изменение температуры воды
·t=49,55 0С
Задание №5
Какие физические законы вы использовали в задаче №4? Как они называются и почему? Дайте формулировку каждого из них, запишите формулу.

Закон Джоуля  Ле
·нца  физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году английским физиком Джеймсом Джоулем и независимо от него в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] русским учёным [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально сопротивлению проволоки. 
Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально квадрату служащего для нагревания тока. 

«...во всех случаях, когда электрический ток получался с помощью магнитоэлектрической машины, количество теплоты, развиваемой током, находилось в постоянном отношении к силе, необходимой для вращения этой машины...» Дж. Джоуль.
Этот закон о выделении тепла в проводнике при прохождении электрического тока пример независимого открытия двумя учеными, открытия «с двойным гражданством», нередкого в истории науки. Побуждало же ученых стремление найти связи и количественные соотношения между «силами различной природы, приводящими к выделению тепла. И хотя закон Джоуля Ленца не носит столь обобщающего характера, как фундаментальный закон сохранения энергии, сфера его применения не уменьшается до сих пор. Без него не обойтись при расчете электрических цепей и электронных схем, проектировании и эксплуатации осветительных и электронагревательных приборов.
 Закон Джоуля Ленца  Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка цепи.

Q - энергия, которую тело теряет или приобретает при передаче тепла.
Формула количества теплоты зависит от протекающего процесса. Количество теплоты, необходимое для нагревания или выделяемое при охлаждении твердого, жидкого или газообразного тела.


Зако
·н сохране
·ния эне
·ргии  фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии.
В термодинамике исторически закон сохранения формулируется в виде первого принципа термодинамики:
Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.
Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.
В математической формулировке это может быть выражено следующим образом:
,
где введены обозначения   количество теплоты, полученное системой,   изменение внутренней энергии системы,   работа, совершённая системой.
Закон сохранения энергии, в частности, утверждает, что не существует вечных двигателей первого рода, то есть невозможны такие процессы, единственным результатом которых было бы производство работы без каких-либо изменений в других телах
Первым осознал и сформулировал всеобщность закона сохранения энергии немецкий врач [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. При исследовании законов функционирования человека у него возник вопрос, не изменится ли [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], выделяемое организмом при переработке пищи, если он при этом будет совершать [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Если количество теплоты не изменялось бы, то из того же количества пищи можно было бы получать больше тепла путём перевода работы в тепло (например, через трение). Если же количество теплоты изменяется, то, следовательно, работа и тепло должны быть как-то связаны между собой и с процессом переработки пищи. Подобные рассуждения привели Майера к формулированию закона сохранения энергии в качественной форме.
Ему же принадлежит обобщение закона сохранения энергии на астрономические тела. Майер утверждает, что тепло, которое поступает на Землю от Солнца, должна сопровождаться химическими превращениями или механической работой на Солнце:
Всеобщий закон природы, не допускающий никаких исключений, гласит, что для образования тепла необходима известная затрата. Эту затрату, как бы разнообразна она ни была, всегда можно свести к двум главным категориям, а именно, она сводится либо к химическому материалу, либо к механической работе
Свои мысли Майер изложил в работе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] «О количественном и качественном определении сил»[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], которую послал сначала в ведущий на тот момент журнал «[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]», где она была отклонена главным редактором журнала [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], после чего статья была опубликована в «[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]», где оставалась незамеченной до 1862 года, когда её обнаружил ученый [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Закон Ома для участка цепи.
Чтобы понять заслуги Ома в науке, следует учесть обстановку, в которой работал учёный. Всего четверть века прошло с открытий Гальвани и Вольта. Большинство учёных того времени не были вполне убеждены, что электрический ток (от электрических машин) и гальванический ток (от вольтова столба) представляют одно и то же явление. Их тождественность выдвигалась ещё как гипотеза, которую предстояло доказать.
С 1825г. Ом начинает заниматься исследованиями гальванизма. В 1826г. появляется его работа «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», заключавшая в основном содержание его закона. Первые опыты Ом проводил, пользуясь собственноручно изготовленным вольтовым столбом. В последующих опытах учёный пользовался установками, в которых источником тока служил термоэлемент.
Ом подвешивал магнитную стрелку на нити, а под ней, параллельно её оси, располагал проволоку, соединявшую полюса источника тока. Когда по проволоке шёл ток, стрелка отклонялась вследствие магнитного действия тока. Закручиванием нити Ом удерживал стрелку в первоначальном положении. Величиной угла кручения измерялась сила отклоняющего тока. Помещая стрелку над различными участками цепи, Ом установил, что угол закручивания оставался постоянным, и тем самым доказал постоянство силы тока в различных участках цепи. Далее, подключая к полюсам источника тока различные провода, Ом установил, что сила тока убывает с увеличением длины провода и уменьшением площади его поперечного сечения, а также зависит от вещества провода. Он нашёл ряд веществ в порядке возрастания «сопротивления». Термины «сопротивление» и «сила тока» принадлежат Ому.
Используя в качестве источника тока термоэлемент, Ом создавал различные разности температур спаев висмута и меди, погружая спай 1 в тающий лёд, а спай 2- в воду разной температуры. В результате получались различные напряжения на проволоке 3, присоединённой к термоэлементу, и различная сила тока в цепи. Соответственно менялось и отклонение магнитной стрелки M. Данные опытов обрабатывались математически.
В 1827 г. появляется основной, прославивший Ома, труд – «Гальваническая цепь, разработанная математически доктором Г.С.Омом». В этой работе Ом теоретически установил знаменитый закон, носящий его имя. Работу Ома в Германии встретили очень хорошо. В 1833 г. учёный был уже профессором Политехнической школы в Нюрнберге. Однако за рубежом, особенно во Франции и Англии, работы Ома долгое время оставались неизвестными. Спустя 10 лет французский физик Пулье независимо на основе экспериментов пришёл к таким же выводам, что и Ом. Но Пулье было указано, что установленный им закон ещё в 1827 г. был открыт Омом. Любопытно, что французские школьники и поныне изучают закон Ома под именем закона Пулье.
Формулировка закона Ома
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению: I = U / R; [A = В / Ом]
Параллельное соединение проводников.
При параллельном соединении напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы: U1=U2=U.

Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: I =I1+I2.



Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время
·t подтекает заряд I
·t, а утекает от узла за то же время заряд I1
·t+I2
·t. Следовательно, I=I1+I2.




Записывая на основании закона Ома


где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим




При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Задание №6
Сколько дров надо сжечь в печке с КПД = 40%, чтобы получить из 200кг снега, взятого при температуре - 10HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15, воду при 20HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15. Постройте график зависимости температуры вещества от времени.

Дано:
mснега = 200 кг
t 1 = -10
·С
t плавления = 0
·С
t 2 = 20
·С
qдров (удельная теплота сгорания) = 107 Дж/кг

· (КПД) = 40%=0,4
Cводы (удельная теплоемкость)=4200 Дж/кг*0С
Cснега=2100 Дж/кг*0С

·снега(удельная теплота плавления)=330000 Дж/кг
Решение:
Вспомним определительную формулу К.П.Д.

·= Aполез / Qполн . Количество теплоты, выделяемое при сгорании дров:
Qполн =qдров*mдров ;
Полезная работа равна общему количеству теплоты, необходимому для протекания всех тепловых процессов:
Aполез=Q= Q1 +Q2+Q3
Q1= Cснега* mснега*(0 0С - t1) – для нагревания снега
Q2=
·снега* mснега – для плавления снега
Q3= Cводы* m*( t 2 - 0 0С) – для нагревания воды из снега.
Тогда полезная работа:
Aполез= Cснега* mснега*(0 0С+t1)+
·снега* mснега + Cводы* m*( t 2 - 0 0С)= mснега(Cснега* t1+
·снега+ Cводы* t 2)=
=200 кг * (2100 Дж/кг*0С *10 0С + 330000 Дж/кг +
+ 4200 Дж/кг*0С * 20 0С)= 200*435000 Дж =
= 87000000Дж=8,7 * 107 Дж
Выразим массу сгораемых дров:

·= Aполез / Qполн = Aполез / (qдров*mдров )
=> mдров= Aполез / (qдров*
·)
mдров=8,7 * 107 Дж / (107 Дж/кг * 0,4)=21,75 кг = 22кг

Найти:
mдров - ?


ОТВЕТ: масса сгораемых дров mдров=22кг
Построим график зависимости температуры вещества от времени.

Где t1- t2 время нагревания снега, t2- t3 время плавления снега, t3- t4 время нагревания воды из снега. Если принять Aполез за 100%(8,7 * 107 Дж), то Q1 составит 5%, Q2 составит 75%, Q3 составит 20% от полезной работы. Если взять общее время протекания всех трех тепловых процессов за 14 час, то процесс нагревания снега будет длиться 0,7 ч, плавление снега 10,5 ч, нагревание воды из снега 2,8 часа.
Задание №7
К коромыслу рычажных весов подвешены два груза равной массы. Если один из грузов поместить в керосин, а другой – в воду, то равновесие не нарушится. Во сколько раз различаются плотности грузов? Плотность керосина 800кг/м3.

Дано:
m1= m2
( керосина = 800 кг/м3
( воды =1000 кг/м3
Решение:

Условие равновесия рычага: равенство по модулю моментов сил, приложенных к плечам рычага:
F1l1=F2l2. Рычажные весы – это равноплечный рычаг, который не дает выигрыша в силе, но изменяет ее направление.
l1 = l2 => F1= F2 ;
Силы тяжести грузов равны и плечи равны.
Fтяж =m*g .
При погружении в жидкость на тело действует сила Архимеда:
FА = ( жидкости * V тела * g ,
V=m/( объем груза. Равнодействующая двух приложенных сил , направленных вдоль одной прямой в разные стороны равна:
F=Fтяж -FA1= mg - (ж * Vт * g= mg - (ж * m/( *g =
= mg* (1- (ж/ ()
Для каждого груза:
F1= mg (1- (воды/ (1)
F2= mg (1- (кер/ (2)
Приравняем силы, так как весы в равновесии, и решим уравнение:
=> mg (1- (воды/ (1) = mg (1- (кер/ (2)
=> (воды/ (1 = (кер/ (2
Тогда отношение плотностей:
=> (1/ (2 = (воды/ (кер = 1000 кг/м3 / 800 кг/м3 =
= 1,25раз

Найти:
(1 / (2 - ?


ОТВЕТ: плотность груза, погруженного в воду, в 1,25 раз больше плотности груза, погруженного в керосин. (1/ (2 = 1,25

Задание №8
Троллейбус массой 10 т трогается с места по горизонтальному пути и, двигаясь равномерно, приобретает через 10 с скорость 36 км/ч. Определите КПД троллейбуса, если двигатель работает под напряжением 500 В и потребляет ток 200 А. Коэффициент трения равен 0,05.

Дано:
I = 200 А
U = 500 В
m= 10т=10000кг
(=36 км/ч = 10 м/с
(о=0 м/с
t=10c

·(коэффициент трения)=0,05
Решение:
Вспомним определительную формулу К.П.Д.

·= Aполез / Аполн *100%
Полная или затраченная работа определяется по закону Джоуля- Ленца:
Аполн=I2*R*t=I*U*t =200А * 500 В* 10с= 106 Дж (как количество теплоты, выделяемое нагретым проводником с током). Полезная механическая работа равна произведению силы тяги на пройденный путь (сила и перемещение сонаправлены). Aполез = Fтяг * S. По второму закону Ньютона равнодействующая сила равна разности приложенных к телу разнонаправленных горизонтальных сил: ma = Fтяги - Fтр. Выразим силу тяги:
Fтяги = ma+Fтр ; где сила трения Fтр =
· N =
·*mg ; так как вертикально направленная сила реакции опоры уравновешивает противонаправленную силу тяжести: N= mg.
Перемещение тела при неравномерном движении: S= (оt+ at2/2 Так как (о=0, тело движется из состояния покоя , то => S= at2/2 . Ускорение тела: a=
·(/t.
a=10 м/с / 10c=1 м/с2
Fтяги=ma+
·*mg=10000кг*1м/с2+0,05*10000кг*10Н/кг=15000Н
S= (1 м/с2 * 100c2 / 2) =50м
Аполез=15000Н*50м=750000Дж
Тогда К,П,Д, равен:

·=750000Дж/1000000Дж *100%=0,75 * 100% = 75%

Найти:

· - ?



ОТВЕТ: К.П.Д. троллейбуса
·=75%

Задание №9
Какая масса бензина потребовалась бы для разгона автомобиля массой 1 тонна из состояния покоя до скорости 108 км/ч, если бы вся теплота сгорания при сжигании бензина в двигателе расходовалась только на увеличение кинетической энергии автомобиля? Удельная теплота сгорания бензина 44 МДж/кг.

Дано:
m = 1т=1000 кг
(=108 км/ч = 30 м/с
(о=0
q (удельная теплота сгорания) = 44 МДж/кг
Решение:
По закону сохранения энергии:
Q=
·Eкин=Eк2-Ек1. Количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива равно изменению кинетической энергии тела. Q=mq количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива.
Начальная кинетическая энергия тела: Ек1=0 т.к. (о=0 . Тогда
=> Q=Eк=m*(2 /2=1000 кг * 900 м2/с2 /2=450000 Дж
Выразим массу топлива:
m=Q/q= 450000 Дж / 4400 *104 Дж/кг = 0,0102кг=10,2 г



Найти:
m - ?


ОТВЕТ: масса бензина для разгона автомобиля m=10,2 г
Задание №10
С какими скоростями могут распространяться звуки? От чего это зависит?

Скорость звука   скорость распространения упругих волн в среде, как продольных (в газах, жидкостях или твёрдых телах), так и поперечных, сдвиговых (в твёрдых телах). Как правило, в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях скорость звука меньше, чем в твёрдых телах, что связано в основном с убыванием сжимаемости веществ в этих фазовых состояниях соответственно.
В среднем в идеальных условиях в воздухе скорость звука составляет 340344 м/с
Скорость звука в любой среде вычисляется по формуле:

где   адиабатическая сжимаемость среды;   плотность.
Определяется упругостью и плотностью среды. Скорость звука не является постоянной величиной и зависит от температуры (в газах), от направления распространения волны (в монокристаллах). При заданных внешних условиях обычно не зависит от частоты [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и её амплитуды.
В тех случаях, когда это не выполняется и скорость звука зависит от частоты, говорят о [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] звука. Впервые измерена Уильямом Дерхамом. Отношение скорости течения в данной точке газового потока к местной скорости распространения звука в движущейся среде называется числом Маха по имени австрийского учёного Эрнста Маха. Упрощённо, скорость, соответствующая 1 Маху при давлении в 1 атм (у земли на уровне моря), будет равна скорости звука в воздухе. Движение аппаратов со скоростью, сравнимой со скоростью звука, сопровождается рядом явлений, которые называются [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Скорости от 1.2 до 5 Махов называются сверхзвуковыми, скорости выше 5 Махов  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В чистой воде скорость звука составляет 1500 м/с. Прикладное значение имеет также скорость звука в солёной воде океана. Скорость звука увеличивается в более солёной и более тёплой воде. При большем давлении скорость также возрастает, то есть чем глубже, тем скорость звука больше. При температуре 24 °C, солёности 35 промилле и нулевой глубине, скорость звука равна около 1 532,3 м/c. При T = 4 °C, глубине 100 м и той же солёности скорость звука равна 1 468,5 м/с.
В однородных твёрдых телах могут существовать два типа объемных волн, отличающихся друг от друга поляризацией колебаний относительно направления распространения волны: продольная волна и поперечная волна. Скорость распространения первой  всегда выше, чем скорость второй:
Если мы слышим какой-либо звук, значит, поблизости должен находиться вибрирующий предмет, который колеблется. Звуки исходят от вибрирующих предметов.
Но звук должен где-то распространяться. Что-то должно его переносить от источника к приемнику. Это что-то называется «среда». Средой может служить что угодно воздух, вода, предметы, даже земля. Индейцы прикладывали ухо к земле, чтобы услышать отдаленные звуки.
Нет среды нет и звука. Если в каком-то объеме создать вакуум, звук в нем не сможет распространяться. Это связано с тем, что звук распространяется волнами. Вибрирующий предмет передает свою вибрацию соседним молекулам или частичкам. Происходит передача движения от одной частички к другой, что приводит к появлению звуковой волны.
Скорость звука в воздухе составляет около 335 м/сек. Но это при температуре 0° С. С повышением температуры скорость распространения звука также увеличивается.
В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе. При температуре 8°С скорость его распространения составляет около 1 435 м/сек, или около 6 тыс. км/час. В металле эта скорость достигает порядка 5000 м/сек, или 20 000 км/час.
Скорость звука полностью зависит от плотности среды, в которой распространяется звуковая волна.
Можно провести опыт по сравнению скорости звука в разных средах. Зайди в воду и ударь друг о друга двумя камнями. Теперь опустись под воду и снова постучи этими камнями. Ты удивишься тому, что звук распространяется в воде лучше, чем в воздухе.

ОТЗЫВ:
Я участвовала в данной олимпиаде во второй раз (в первый раз заняла 3 место). Мой небольшой опыт помог мне справиться с некоторыми заданиями. Теперь мне намного легче решать даже самые, как кажется на первый взгляд, трудные задачи.
В этом году я заканчиваю 9 класс с аттестатом особого образца, на отлично и выбираю физико-математический профиль. Я люблю в большей степени изучать точные предметы и хотела бы приобрести инженерно-техническую профессию. Я стараюсь участвовать в соответствии с данным профилем в очных и заочных олимпиадах по физике и математике. Хотелось бы иногда выполнять задания в тестовой форме для приобщения к сдаче будущих экзаменов (ГИА, ЕГЭ). Учиться всегда интересно, если есть цель и желание. Хочу поблагодарить Оргкомитет за такой развивающий и действительно интересный проект. Физика самый сложный, но интересный по статистике предмет. Это очень многогранная наука: физика и человек, физика и техника, физика в живой природе, занимательная физика, праздничная физика, денежная физика, физика вокруг нас! Сколько новых знаний можно приобрести, изучая физику!
Любите, дети, физику!
Она всегда, везде
Поможет вам в умении,
И в жизни, и в труде!
Поздравляю всех ребят с окончанием учебного года и желаю успехов в достижении цели. Всем хорошего летнего отдыха!
С уважением, Герасимова Вика.
Джеймс Прескотт Джоуль

Эмилий Xристианович . Ленц

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Георг [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Уильям Дерхам

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Мах




Приложенные файлы

  • doc rabota.doc
    fail25
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 19