Комета движется по эллиптической орбите вокруг Солнца. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время ее удаления от Солнца и если изменяются, то как? Считаем, что на комету действует только сила тяготения Солнца. Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) Скорость
Б) Ускорение
В) Кинетическая энергия
Г) Потенциальная энергия
Д) Полная механическая энергия
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
1) Не изменяется
2) Только увеличивается по величине
3) Только уменьшается по величине
4) Увеличивается по величине и изменяется по направлению
5) Уменьшается по величине и изменяется по направлению
6) Увеличивается по величине, не изменяется по направлению
7) уменьшается по величине, не изменяется по направлению
A | Б | В | Г | Д |
Спрятать решение
Решение.
При движении кометы по эллиптической орбите вокруг Солнца для кометы выполняется закон сохранения полной механической энергии, поскольку на нее, согласно условию, не действует никаких внешних сил, совершающих работу (Д — 1). Потенциальная энергия кометы связана с расстоянием до Солнца r соотношением Поэтому, при удалении кометы от Солнца ее потенциальная энергия по модулю уменьшается, но, поскольку потенциальная энергия отрицательна, по величине она увеличивается (Г — 2). Отсюда, из закона сохранения полной механической энергии получаем, что кинетическая энергия кометы при удалении от Солнца, напротив, уменьшается (В — 3). Поскольку кинетическая энергия уменьшается, заключаем, что величина скорости движения кометы также уменьшается. Так как траектория движения — эллипс, а не прямая, скорость изменяется и по направлению (А — 5). Единственная сила, действующая на комету, — сила притяжения со стороны Солнца, поэтому второй закон Ньютона для кометы в проекции на радиальную ось приобретает вид Таким образом, при удалении от Солнца ускорение кометы уменьшается по величине. Поскольку в любой момент времени ускорение кометы направлено к Солнцу, а комета двигается вокруг него, направление ускорения тоже изменяется (Б — 5).
Ответ: 55321.
Прямоугольный параллелепипед описан около цилиндра, радиус основания которого равен 18,5. Объём параллелепипеда равен 5476. Найдите высоту цилиндра.
Источник: Ященко ЕГЭ 2023 (36 вар)
Решение:
Найдём длину и ширину параллелепипеда они равны двум радиусам:
а = r + r = 18,5 + 18,5 = 37
b = r + r = 18,5 + 18,5 = 37
Зная объём параллелепипеда из формулы объёма найдём его высоту:
Vпараллелепипеда = a·b·h = 5476
37·37·h = 5476
1369·h = 5476
h = 5476/1369 = 4
Ответ: 4.
Есть три секунды времени? Для меня важно твоё мнение!
Насколько понятно решение?
Средняя оценка: 4.6 / 5. Количество оценок: 27
Оценок пока нет. Поставь оценку первым.
Новости о решённых вариантах ЕГЭ и ОГЭ на сайте ↙️
Вступай в группу vk.com 😉
Расскажи, что не так? Я исправлю в ближайшее время!
В отзыве оставь любой контакт для связи, если хочешь, что бы я тебе ответил.
Новый тренировочный вариант 220912 решу ЕГЭ 2023 по физике 11 класс формата сложности ЕГЭ на 100 баллов с ответами для всех заданий. Данный вариант вы можете скачать или решать онлайн на сайте.
Скачать вариант с ответами и решением
решу-220912-физика-егэ2023
Для выполнения экзаменационной работы по физике отводится 3 часа 55 минут (235 минут). Работа состоит из двух частей, включающих в себя 30 заданий. В заданиях 1–3, 7–9, 12–14 и 18 ответом является целое число или конечная десятичная дробь.
Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу в бланк ответа № 1. Единицы измерения физических величин писать не нужно.
Задания и ответы
Задание 1. Чему равна проекция ускорения тела на ось X в интервале времени от 20 до 25 с, если зависимость проекции скорости от времени на ту же ось задается следующим графиком?
Ответ: 3
Задание 2. На тело действуют две силы. На рисунке изображена одна сила 𝐹1⃗⃗⃗ и равнодействующая сила 𝐹 . Найдите модуль второй силы.
Ответ: 5
Задание 3. Бутылку с подсолнечным маслом, закрытую пробкой, перевернули. Определите силу, с которой действует масло на пробку площадью 5 см2 , если расстояние от уровня масла в сосуде до пробки равно 20 см.
Ответ: 0, 9
Задание 4. Человек наблюдал процесс свободного падения яблока и описал процесс его движения. Из приведенного ниже списка выберите все верные утверждения.
- 1) Движение яблока равноускоренное.
- 2) Ускорение яблока изменяется от максимального значения до нуля в момент падения.
- 3) Скорость яблока изменяется от максимального значения до нуля в момент падения.
- 4) Потенциальная энергия яблока изменяется от максимального значения до нуля.
- 5) Полная энергия яблока уменьшается.
Ответ: 14
Задание 5. В лаборатории на демонстрационном столе стоят камертон на 440 Гц и аквариум с водой. По ножке камертона ударили молоточком. Как изменятся скорость звуковой волны и частота колебаний при переходе звука из воздуха в воду? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- 1) увеличивается
- 2) уменьшается
- 3) не изменится
Ответ: 13
Задание 6. Два пластилиновых бруска имеют массы m1 = m и m2 = 3m, второй скользит по гладкой горизонтальной поверхности навстречу первому со скоростью v2 = 2v. При этом v1 = 0. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими движение брусков после абсолютно неупругого столкновения, и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: 21
Задание 7. Какое изменение температуры ∆t (в градусах Цельсия) соответствует нагреву на 27 К?
Ответ: 27
Задание 8. На p–T диаграмме представлен процесс изменения состояния идеального одноатомного газа постоянной массы. В этом процессе газ получил 20 кДж теплоты. Определите работу газа в этом процессе.
Ответ: 0
Задание 9. Сосуд с поршнем содержит воздух, относительная влажность которого 40%. Какой станет относительная влажность, если с помощью поршня сжать воздух так, чтобы его объем уменьшился в 3 раза (температура не меняется)?
Ответ: 100
Задание 10. Вещество при температуре 160℃, находящееся в газообразном состоянии, охлаждают при постоянной мощности. В таблице приведены результаты измерений температуры вещества с течением времени. Выберите из предложенного перечня все верные утверждения:
- 1) Удельная теплоёмкость вещества в жидком и газообразном состояниях одинакова.
- 2) Температура кипения вещества в данных условиях составляет 124°С.
- 3) Процесс конденсации вещества занял более 10 мин.
- 4) Температура кипения вещества в данных условиях составляет 106°С.
- 5) Через 20 мин. после начала измерений вещество находилось только в жидком состоянии.
Ответ: 34
Задание 11. Некоторое количество идеального газа находится в сосуде при атмосферном давлении. Как изменятся давление и концентрация частиц, если в сосуде проделать небольшое отверстие и при постоянной температуре медленно уменьшать его объем? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- 1) увеличивается
- 2) уменьшается
- 3) не изменится
Ответ: 33
Задание 12. По проводнику течет постоянный ток. Какой заряд пройдет по нему за 20 минут, если сила тока равна 0,5 А?
Ответ: 600
Задание 13. При равномерном уменьшении силы тока в катушке индуктивностью 0,4 Гн за 0,05 с в ней возникает ЭДС самоиндукции, равная 80 В. На сколько уменьшилась сила тока в катушке?
Ответ: 10
Задание 14. Угол падения составляет 30°. Определите угол γ между отраженным и падающим лучами при условии, что зеркало повернули на 10° относительно начального положения (см. рисунок).
Ответ: 80
Задание 15. Изначально два стеклянных кубика (1 и 2, верхняя часть рисунка) незаряжены, стоят по отдельности; их привели в соприкосновение и внесли в электрическое поле. Направление его напряженности – горизонтально вправо – показано на рисунке. Затем, как показано на нижней части рисунка, кубики разделили и только после этого выключили электрическое поле. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных исследований. Запишите цифры, под которыми они указаны.
- 1) После того как кубики раздвинули, заряд первого кубика оказался отрицателен, заряд второго – положителен.
- 2) После помещения в электрическое поле электроны из первого кубика стали переходить во второй.
- 3) После того как кубики раздвинули, заряды обоих кубиков оказались равными нулю.
- 4) До разделения кубиков в электрическом поле левая поверхность 1-ого кубика была заряжена отрицательно.
- 5) До разделения кубиков в электрическом поле правая поверхность 2-ого кубика была заряжена отрицательно.
Ответ: 34
Задание 16. По катушке индуктивности в течение времени t0 пропускают ток, сила которого линейно растет со временем. Затем этот опыт повторяют, предварительно вставив в катушку железный сердечник Зависимость силы тока от времени одинакова. Определите, как изменяются по отношению к первому опыту следующие физические величины. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- 1) увеличится
- 2) уменьшится
- 3) не изменится
Ответ: 111
Задание 17. Участок цепи постоянного тока содержит резистор. Установите соответствие между формулами для вычисления физических величин и названиями этих величин. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: 31
Задание 18. Частота оранжевого света примерно в 1,3 раза меньше частоты синего света. Во сколько раз энергия фотона синего света больше энергии фотона оранжевого света?
Ответ: 12
Задание 19. Большое число N радиоактивных ядер 80𝐻𝑔 203 распадается, образуя стабильные дочерние ядра 𝑇𝑙 81 203 . Период полураспада равен 46,6 суток. Какое количество исходных ядер останется через 93,2 суток, а дочерних появится за 139,8 суток после начала наблюдений? Установите соответствие между величинами и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: 24
Задание 20. Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.
- 1) При любом равномерном движении тело за каждую секунду совершает одинаковые перемещения.
- 2) Скорость диффузии жидкостей повышается с повышением температуры.
- 3) Общее сопротивление системы параллельно соединённых резисторов равно сумме сопротивлений всех резисторов.
- 4) Электромагнитные волны ультрафиолетового диапазона имеют большую длину волны, чем радиоволны.
- 5) Атомы изотопов одного элемента различаются число нейтронов в ядре и занимают одну и ту же клеточку в Периодической таблице Д.И. Менделеева.
Ответ: 5
Задание 21. Даны следующие зависимости величин: А) зависимость периода малых свободных колебаний математического маятника от длины нити маятника; Б) зависимость количества теплоты, выделяющегося при конденсации пара, от его массы; В) зависимость силы тока через участок цепи, содержащий резистор, от сопротивления резистора при постоянном напряжении на концах участка. Установите соответствие между этими зависимостями и видами графиков, обозначенных цифрами 1–5. Для каждой зависимости А–В подберите соответствующий вид графика и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: 11
Задание 22. В мензурку для проведения опыта налита вода. Чему равен её объем, если градуировка шкалы выполнена в миллилитрах? Погрешность измерения принять равной половине цены деления шкалы?
Ответ: 1501
Задание 23. Необходимо обнаружить зависимость частоты свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре от электроёмкости конденсатора. Какие два колебательных контура надо выбрать для проведения такого опыта?
Задание 24. В цепи, изображенной на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. Все резисторы имеют одинаковое сопротивление, равное внутреннему сопротивлению источника тока. Во внешней цепи выделяется мощность P. Как изменится мощность, выделяющаяся во внешней цепи, при другой полярности подключения источника тока? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.
Задание 25. Груз массой 120 кг удерживают с помощью рычага, приложив к его концу вертикально направленную силу величиной 300 Н (см. рисунок). Рычаг состоит из шарнира без трения и длинного однородного стержня массой 30 кг. Расстояние от оси шарнира до точки подвеса груза равно 1 м. Определите длину стержня.
Задание 26. На сетчатку глаза человека падает 135 фотонов за 3 с. Мощность поглощённого сетчаткой света равна 1,98 10-17 Вт. Определите длину волны света.
Задание 27. В сосуде объёмом V = 0,02 м3 с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью s, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение s, полагая газ идеальным. Массой пробки пренебречь.
Задание 28. Колебательный контур радиоприемника настроен на длину волны λ=500 м. Индуктивность катушки контура L = 3 мкГн. В контуре используется плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 1 мм. Максимальная напряженность электрического поля конденсатора в ходе колебаний Emax = 3 В/м. Каков максимальный ток в катушке индуктивности?
Задание 29. Металлическую пластину освещают монохроматическим светом с длиной волны 500 нм. Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вылетающих с поверхности пластины, если работа выхода электронов из данного металла составляет 1,4 эВ?
Задание 30. Свинцовый шар массой 4 кг подвешен на нити и полностью погружен в воду (см. рисунок). Нить образует с вертикалью угол α = 30°. Определите силу, с которой нить действует на шар. Плотность свинца ρ = 11 300 кг/м 3 . Трением шара о стенку пренебречь. Сделайте схематический рисунок с указанием сил, действующих на шар. Обоснуйте их применимость к данному случаю.
Демидова ЕГЭ 2023 физика сборник 30 тренировочных вариантов
Демидова ЕГЭ 2023 физика сборник 30 тренировочных вариантов
3517 | а) Решите уравнение (log_{2}(4x^2))^2+3*log_{0.5}(8x)=1 б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [0,15; 1,5] Решение График |
а) Решите уравнение log2 2 (4×2) + 3log 0.5 (8x) = 1 ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2023 Вариант 7 Задание 12 | |
3510 | Решите уравнение log_{4}(2^(8x+20))=8 Решение График |
Решите уравнение log 4 2^(8x+20 =8 ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2023 Вариант 5 Задание 5 | |
3505 | а) Решите уравнение 2^(5sin(5x))+6^(1+sin(5x))=24^(sin(5x))+3*8^(1/3+sin(5x)) б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [(5pi)/2; (7pi)/2]. Решение График |
а) Решите уравнение 2^5sin5x +6^ 1+sin5x = 24^sin5x +3 8^1/3+sin5x ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2023 Вариант 5 Задание 12 | |
3498 | Решите уравнение cos((pi(2x-6))/6)=sqrt(3)/2. В ответе запишите наибольший отрицательный корень Решение График |
Решите уравнение cos(pi(2x-6) /6) = корень из 3 /2. В ответе запишите наибольший отрицательный корень ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2023 Вариант 3 Задание 5 | |
3494 | а) Решите уравнение 4^(x+sqrt(x)-1.5)+3*4^(x-sqrt(x)+1.5)-4^(x+1)=0 б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [2; 6] Решение График |
а) Решите уравнение 4^(x+sqrt(x) -1.5) +3*4^(x-sqrt(x)+1.5) -4^(x+1) =0 ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2023 Вариант 3 Задание 12 | |
3480 | а) Решите уравнение 2sin^2(x)-3cos(-x)-3=0 б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [2pi; (7pi)/2]. Решение График |
а) Решите уравнение 2sin2 x -3cos(-x) -3 =0 ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2023 Вариант 1 Задание 12 | |
3223 | а) Решите уравнение sin^2(x/4+pi/4)sin^2(x/4-pi/4). =0.375sin^2(-pi/4). б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [-3pi; pi]. Решение График |
а) Решите уравнение sin2 (x/4+pi/4) sin2(x/4-pi/4) = 0,375 sin2(-pi/4) ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2022 Вариант 16 Задание 12 | |
3187 | а) Решите уравнение cos(2x)-sqrt(2)cos((3pi)/2+x)-1=0 б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [(3pi)/2; 3pi]. Решение График |
а) Решите уравнение cos2x -корень из 2 cos(3pi /2+ x) -1 =0 ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2022 Вариант 12 Задание 12 | |
3165 | а) Решите уравнение 16(log_{9}(x))^2+4log_{1/3}(x)-3=0 б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [0,5; 5] Решение График |
а) Решите уравнение 16log2 9 x + 4log 1/3 x — 3 = 0 ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2022 Вариант 9 Задание 12 | |
3157 | а) Решите уравнение 7cos(x)-4cos^3(x)=2sqrt(3)sin(2x) б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [-4pi; -3pi]. Решение График |
а) Решите уравнение 7cosx — 4cos3 x = 2 корня из 3 sin2x ! 36 вариантов ФИПИ Ященко 2022 Вариант 8 Задание 12 | |
Показать ещё…
Показана страница 2 из 3
Contains([ Условие задачи], ‘решите уравнение’) | Clear |
Закон Паскаля
Гидростатика (от греч. hydor — вода и statos — стоящий) — один из подразделов механики, изучающий равновесие жидкости, а также равновесие твердых тел, частично или полностью погруженных в жидкость.
Закон Паскаля — основной закон гидростатики, согласно которому давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях.
Этот закон был открыт французским ученым Б. Паскалем в 1653 г. и опубликован в 1663 г.
Чтобы убедиться в справедливости закона Паскаля, достаточно проделать простой опыт. Присоединим к трубке с поршнем полый шар со множеством маленьких отверстий. Наполнив шар водой, нажмем на поршень, чтобы увеличить в нем давление. Вода начнет выливаться, но не только через то отверстие, которое находится на линии действия прилагаемой нами силы, а и через все остальные тоже. Причем напор воды, обусловленный внешним давлением, во всех появившихся струйках будет одинаковым.
Аналогичный результат мы получим в том случае, если вместо воды будем использовать дым. Таким образом, закон Паскаля справедлив не только для жидкостей, но и для газов.
Жидкости и газы передают оказываемое на них давление по всем направлениям одинаково.
Передача давления жидкостями и газами во всех направлениях одновременно объясняется достаточно высокой подвижностью частиц, из которых они состоят.
Давление покоящейся жидкости на дно и стенки сосуда (гидростатическое давление)
Жидкости (и газы) передают по всем направлениям не только внешнее давление, но и то давление, которое существует внутри них благодаря весу собственных частей.
Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется гидростатическим.
Получим формулу для расчета гидростатического давления жидкости на произвольной глубине $h$ (в окрестности точки А на рисунке).
Сила давления, действующая со стороны вышележащего узкого столба жидкости, может быть выражена двумя способами:
1) как произведение давления $р$ в основании этого столба на площадь его сечения $S$:
$F=pS;$
2) как вес того же столба жидкости, т. е. произведение массы $m$ жидкости на ускорение свободного падения:
$F=mg$
Масса жидкости может быть выражена через ее плотность $р$ и объем $V$:
$m=pV,$
а объем — через высоту столба и площадь его поперечного сечения:
$V=Sh$
Подставляя в формулу $F=mg$ значение массы из $m=pV$ и объема из $V=Sh$, получим:
$F=pVg=pShg$
Приравнивая выражения $F=pS$ и $F=pVg=pShg$ для силы давления, получим:
$pS=pShg$
Разделив обе части последнего равенства на площадь $S$, найдем давление жидкости на глубине $h$:
$p=phg$
Это и есть формула гидростатического давления.
Гидростатическое давление на любой глубине внутри жидкости не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость, и равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и глубины, на которой определяется давление.
Важно еще раз подчеркнуть, что по формуле гидростатического давления можно рассчитывать давление жидкости, налитой в сосуд любой формы, в том числе давление на стенки сосуда, а также давление в любой точке жидкости, направленное снизу вверх, поскольку давление на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям.
С учетом атмосферного давления $р_0$, формула для давления покоящейся в ИСО жидкости на глубине $h$ запишется следующим образом:
$p=p_0+pgh$
Гидростатический парадокс
Гидростатический парадокс — явление, заключающееся в том, что вес жидкости, налитой в сосуд, может отличаться от силы давления жидкости на дно сосуда.
В данном случае под словом «парадокс» понимают неожиданное явление, не соответствующее обычным представлениям.
Так, в расширяющихся кверху сосудах сила давления на дно меньше веса жидкости, а в сужающихся — больше. В цилиндрическом сосуде обе силы одинаковы. Если одна и та же жидкость налита до одной и той же высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна, то, несмотря на разный вес налитой жидкости, сила давления на дно одинакова для всех сосудов и равна весу жидкости в цилиндрическом сосуде.
Это следует из того, что давление покоящейся жидкости зависит только от глубины под свободной поверхностью и от плотности жидкости: $p=pgh$ (формула гидростатического давления). А так как площадь дна у всех сосудов одинакова, то и сила, с которой жидкость давит на дно этих сосудов, одна и та же. Она равна весу вертикального столба $АВСD$ жидкости: $P=pghS$, здесь $S$ — площадь дна (хотя масса, а следовательно, и вес в этих сосудах различны).
Гидростатический парадокс объясняется законом Паскаля — способностью жидкости передавать давление одинаково во всех направлениях.
Из формулы гидростатического давления следует, что одно и то же количество воды, находясь в разных сосудах, может оказывать разное давление на дно. Поскольку это давление зависит от высоты столба жидкости, то в узких сосудах оно будет больше, чем в широких. Благодаря этому даже небольшим количеством воды можно создавать очень большое давление. В 1648 г. это очень убедительно продемонстрировал Б. Паскаль. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа, вылил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.
Закон Архимеда
Закон Архимеда — закон статики жидкостей и газов, согласно которому на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости (газа) и направленная по вертикали вверх.
Этот закон был открыт древнегреческим ученым Архимедом в III в. до н. э. Свои исследования Архимед описал в трактате «О плавающих телах», который считается одним из последних его научных трудов.
Ниже приведены выводы, следующие из закона Архимеда.
Действие жидкости и газа на погруженное в них тело
Если погрузить в воду мячик, наполненный воздухом, и отпустить его, то он всплывет. То же самое произойдет со щепкой, с пробкой и многими другими телами. Какая же сила заставляет их всплывать?
На тело, погруженное в воду, со всех сторон действуют силы давления воды. В каждой точке тела эти силы направлены перпендикулярно его поверхности. Если бы все эти силы были одинаковы, тело испытывало бы лишь всестороннее сжатие. Но на разных глубинах гидростатическое давление различно: оно возрастает с увеличением глубины. Поэтому силы давления, приложенные к нижним участкам тела, оказываются больше сил давления, действующих на тело сверху.
Если заменить все силы давления, приложенные к погруженному в воду телу, одной (результирующей или равнодействующей) силой, оказывающей на тело то же самое действие, что и все эти отдельные силы вместе, то результирующая сила будет направлена вверх. Это и заставляет тело всплывать. Эта сила называется выталкивающей силой, или архимедовой силой (по имени Архимеда, который впервые указал на ее существование и установил, от чего она зависит). На рисунке она обозначена как $F_A$.
Архимедова (выталкивающая) сила действует на тело не только в воде, но и в любой другой жидкости, т. к. в любой жидкости существует гидростатическое давление, разное на разных глубинах. Эта сила действует и в газах, благодаря чему летают воздушные шары и дирижабли.
Благодаря выталкивающей силе вес любого тела, находящегося в воде (или в любой другой жидкости), оказывается меньше, чем в воздухе, а в воздухе меньше, чем в безвоздушном пространстве. В этом легко убедиться, взвесив гирю с помощью учебного пружинного динамометра сначала в воздухе, а затем опустив ее в сосуд с водой.
Уменьшение веса происходит и при переносе тела из вакуума в воздух (или какой-либо другой газ).
Если вес тела в вакууме (например, в сосуде, из которого откачан воздух) равен $Р_0$, то его вес в воздухе равен:
$P{возд}=P_0-F’A,$
где $F’A$ — архимедова сила, действующая на данное тело в воздухе. Для большинства тел эта сила ничтожно мала и ею можно пренебречь, т. е. можно считать, что $P{возд}=P_0=mg$.
Вес тела в жидкости уменьшается значительно сильнее, чем в воздухе. Если вес тела в воздухе $P{возд}=P_0$, то вес тела в жидкости равен $Р{жидк}= Р_0 — F_A$. Здесь $F_A$ — архимедова сила, действующая в жидкости. Отсюда следует, что
$F_A=P_0-P{жидк}$
Поэтому чтобы найти архимедову силу, действующую на тело в какой-либо жидкости, нужно это тело взвесить в воздухе и в жидкости. Разность полученных значений и будет архимедовой (выталкивающей) силой.
Другими словами, учитывая формулу $F_A=P_0-P_{жидк}$, можно сказать:
Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.
Определить архимедову силу можно также теоретически. Для этого предположим, что тело, погруженное в жидкость, состоит из той же жидкости, в которую оно погружено. Мы имеем право это предположить, так как силы давления, действующие на тело, погруженное в жидкость, не зависят от вещества, из которого оно сделано. Тогда приложенная к такому телу архимедова сила $F_A$ будет уравновешена действующей вниз силой тяжести $m_{ж}g$ (где $m_{ж}$ — масса жидкости в объеме данного тела):
$F_{a}=m_{ж}g$
Но сила тяжести $m_{ж}g$ равна весу вытесненной жидкости $Р_ж$, Таким образом,
$F_A=P_ж$
Учитывая, что масса жидкости равна произведению ее плотности $р_ж$ на объем, формулу $F_{A}=m_{ж}g$ можно записать в виде:
$F_A=p_{ж}V_{ж}g$
где $V_ж$ — объем вытесненной жидкости. Этот объем равен объему той части тела, которая погружена в жидкость. Если тело погружено в жидкость целиком, то он совпадает с объемом $V$ всего тела; если же тело погружено в жидкость частично, то объем $V_ж$ вытесненной жидкости меньше объема $V$ тела.
Формула $F_{A}=m_{ж}g$ справедлива и для архимедовой силы, действующей в газе. Только в этом случае в нее следует подставлять плотность газа и объем вытесненного газа, а не жидкости.
С учетом вышеизложенного закон Архимеда можно сформулировать так:
На всякое тело, погруженное в покоящуюся жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная произведению плотности жидкости (или газа), ускорения свободного падения и объема той части тела, которая погружена в жидкость (или газ).
- 09.03.2023
Пятый тренировочный вариант, составленный на основе демоверсии ЕГЭ 2023 года по физике от ФИПИ. Вариант включает все задания кодификатора 2023 года и учитывает все изменения, которые произошли в 2023 году (полный список изменений). Вариант содержит правильные ответы и подробные разборы для второй части теста — задания повышенной сложности. Ответы сохранены в конце варианта.
- Другие тренировочные варианты по физике
В варианте присутствуют задания на знание физических законов и явлений, на проведение простых физических экспериментов, на расчет физических величин, а также на решение задач. Сам тренировочный вариант состоит из нескольких частей. В первой части обычно представлены задания на знание физических законов и явлений, а также на проведение простых физических экспериментов. Вторая часть содержит задания на расчет физических величин, таких как скорость, ускорение, работа, мощность и т.д. Третья часть включает задания на решение задач, в которых учащиеся должны применить свои знания физики для решения конкретной задачи.
Задания из тренировочного варианта №5
Задание 1. Материальная точка движется вдоль оси OX. Её координата изменяется с течением времени по закону x=3+3t-2t2 (все величины даны в СИ). Чему равна проекция скорости материальной точки на ось OX в момент времени t = 2 с?
Задание 2. Тело массой 1,5 кг лежит на горизонтальном столе. На него почти мгновенно начинает действовать сила, направленная вертикально вверх. Через 3 с после начала действия силы модуль скорости этого тела равен 9 м/с. Чему равен модуль приложенной к телу силы?
Задание 3. Координата тела массой 8 кг, движущегося вдоль оси x, изменяется по закону x=x0 + vxt, где . x0 = 6 м; vx = 8 м/с. Чему равна кинетическая энергия тела в момент времени t = 10 с?
Задание 4. Два одинаковых бруска толщиной 5 см и массой 1 кг каждый, связанные друг с другом, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границу между ними (см. рисунок). Из приведенного ниже списка выберите все правильные утверждения.
- Плотность материала, из которого сделаны бруски, равна 500 кг/м3.
- Если на верхний брусок положить груз массой 0,7 кг, то бруски утонут..
- Если воду заменить на керосин, то глубина погружения брусков уменьшится.
- Сила Архимеда, действующая на бруски, равна 20 Н.
- Если в стопку добавить еще 2 таких же бруска, то глубина её погружения увеличится на 10 см.
Задание 7. Какое изменение температуры Δt (в градусах Цельсия) соответствует нагреву на 27 К?
Задание 8. Рабочее тело тепловой машины с КПД 40% за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 50 Дж. Какое количество теплоты рабочее тело за цикл отдает холодильнику?
Задание 9. Кусок свинца, находившийся при температуре +27,5 °C, начали нагревать, подводя к нему постоянную тепловую мощность. Через 39 секунд после начала нагревания свинец достиг температуры плавления +327,5 °C. Через сколько секунд после этого момента кусок свинца расплавится? Потери теплоты отсутствуют.
Задание 13. На сколько отличаются наибольшее и наименьшее значения модуля силы, действующей на прямой провод длиной 20 см с током 10 А, при различных положениях провода водородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл?
Задание 14. На какой частоте корабли передают сигнал SOS, если по Международному соглашению длина радиоволн должна быть равна 600м?
Задание 20. Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.
- При увеличении частоты звуковой волны скорость ее распространения увеличивается.
- При изотермическом сжатии идеального газа его давление уменьшается.
- Сопротивление резистора не зависит от силы тока через него.
- При переходе света из воздуха в стекло угол падения меньше, чем угол преломления.
- Работа выхода электронов из металла при фотоэффекте не зависит от энергии падающих фотонов.
Задание 26. Поток фотонов выбивает из металла электроны. Энергия фотона равна 2 эВ. Если длину волны падающего излучения уменьшить в 2,5 раза, то максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, увеличится в 2 раза. Определите работу выхода электронов из металла.
Задание 27. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытым поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p1 = 4105 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 0,3 м. Площадь поперечного сечения поршня S. В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 10 см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 3103 Н. Найдите S. Считать, что сосуд находится в вакууме.
Задание 29. В плоскости, параллельной плоскости тонкой собирающей линзы, по окружности со скоростью v = 5 м/с движется точечный источник света. Расстояние между плоскостями d = 15 см. Центр окружности находится на главной оптической оси линзы. Фокусное расстояние линзы F = 10 см. Найдите скорость движения изображения точечного источника света. Сделайте пояснительный чертеж, указав ход лучей в линзе.
Смотреть в PDF:
Или прямо сейчас: cкачать в pdf файле.