Rotierendes Karussell. Entscheidungs- und Bewertungssystem. Antikes römisches Gerät zum Würfeln. 4. Jahrhundert N. äh

Das Foto zeigt ein rotierendes Karussell, eine zylindrische Trommel, die sich mit einer Frequenz von ν = 33 Umdrehungen pro Minute um eine vertikale Achse dreht. Personen, die zunächst mit dem Rücken an der senkrechten Innenwand der Trommel stehen, bewegen sich mit einer Zentripetalbeschleunigung von 3 g ( g = 10 m/s 2). Dadurch „kleben“ sie an der Trommelwand. Um den Effekt zu verstärken, senkt sich der Boden irgendwann automatisch ab. Unter der Annahme, dass die Personen dünn genug sind, schätzen Sie den Radius der Trommel dieses Karussells sowie den minimalen Reibungskoeffizienten zwischen Personen und der Wand der Karusselltrommel so ein, dass sie ausreichen, um zu verhindern, dass Personen herunterrutschen.

Mögliche Lösung

3g = ω 2 ∙R = 4∙π 2 ∙ν 2 ∙R, wobei ω = 2∙π∙ν.

R \u003d 3∙g / 4∙π 2 ∙ν 2 ≅ 2,5 m.

Zur Beantwortung der zweiten Frage schreiben wir das zweite Newtonsche Gesetz für die Bewegung einer Person auf einem Kreis in der Projektion auf die vertikale Achse und auf die radiale Richtung (m ist die Masse der Person, N ist die Reaktionskraft der Trommelwand , F tr. ist der Betrag der Reibungskraft): m∙g = F tr. , 3∙m∙g = N.

Wir berücksichtigen, dass bei minimalem Reibungskoeffizienten F tr. = µ∙N. Dann finden wir aus den geschriebenen Gleichungen: µ = 1/3.

Evaluationskriterien

Aufgabe 2

In einem senkrecht stehenden zylindrischen Gefäß, das teilweise mit Tetrachlorkohlenstoff mit einer Dichte von 1600 kg/m 3 gefüllt und mit Wasser nicht mischbar ist, schwimmt ein 1 kg schweres Stück Eis. Wie und um wie viel wird sich der Gehalt an Tetrachlorkohlenstoff ändern, nachdem das gesamte Eis geschmolzen ist? Die Bodenfläche des Gefäßes beträgt 200 cm2.

Mögliche Lösung

Sei h 1 die Anfangshöhe des Tetrachlorkohlenstoffspiegels. Dann ist der Druck auf dem Boden des Gefäßes

ρ T ∙g∙h 1 ,

wobei ρ T die Dichte von Tetrachlorkohlenstoff ist.

Nachdem das Eis geschmolzen ist, ist der Druck am Boden des Gefäßes:

ρ T ∙g∙h 2 + ρ∙g∙H = ρ T ∙g∙h 2 + m∙g/S,

wobei h 2 die Endhöhe der Tetrachlorkohlenstoffsäule ist, ρ die Dichte von Wasser ist, H die Höhe der Wassersäule ist. Die Masse des Behälterinhalts hat sich nicht geändert, daher ist der Druck auf den Boden im Anfangs- und Endzustand gleich, das heißt:

Dadurch nimmt die Höhe des Tetrachlorkohlenstoffgehalts ab ∆h = 3,125 cm.

Evaluationskriterien

Aufgabe 3

Die Grafiken zeigen die Abhängigkeiten von Druck p und Volumen V eines Mols eines einatomigen idealen Gases von der Zeit t. Bestimmen Sie, wie sich die Wärmekapazität einer gegebenen Gasmenge im Laufe der Zeit verändert hat. Tragen Sie diese Wärmekapazität gegen die Zeit auf.

Mögliche Lösung

Während der ersten 15 Minuten hat die Abhängigkeit des Gasdrucks von seinem Volumen die Form

Zu einem beliebigen Zeitpunkt (im Bereich von 0 Minuten bis 15 Minuten) sei der Gasdruck gleich p 1 und das von ihm eingenommene Volumen sei gleich V 1 . Schreiben wir für den Übergangsprozess vom Zustand (p 0 , V 0) in den Zustand (p 1 , V 1) den ersten Hauptsatz der Thermodynamik:

Dabei ist C die Wärmekapazität von einem Mol Gas im betrachteten Prozess, ∆T die Änderung der Gastemperatur, ∆A die vom Gas verrichtete Arbeit. Es ist numerisch gleich der Fläche der Figur unter dem p(V)-Abhängigkeitsgraphen, und diese Figur ist ein Trapez.

Schreiben wir den letzten Ausdruck mit der Zustandsgleichung p∙V = R∙T für ein Mol eines idealen Gases um:

Das berücksichtigen wir

woraus folgt

d.h. C = 2∙R.

Beachten Sie, dass der zu einem beliebigen Zeitpunkt aufgenommene Druck p 1 und das Volumen V 1 während der Berechnungen reduziert werden. Dies gilt auch für zwei beliebige Gaszustände, die durch ein sehr kurzes Zeitintervall getrennt sind. Dies beweist, dass die Wärmekapazität im betrachteten Prozess ein konstanter Wert ist, dh sie wird während der ersten 15 Minuten jederzeit gleich 2∙R sein.

Nach den ersten fünfzehn Minuten wird der Prozess isobar.

Daher ist in diesem Fall C = 5/2∙R.

Das entsprechende Diagramm der Abhängigkeit der Wärmekapazität von einem Mol eines einatomigen idealen Gases von der Zeit ist in der Abbildung dargestellt.

Evaluationskriterien

Man erhält die Abhängigkeit des Drucks vom Volumen für den ersten Prozess	1 Punkt
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik wird für die Änderung der Gastemperatur beim Übergang in einen beliebigen Zwischenzustand (im Bereich von 0 min. bis 15 min.) aufgezeichnet.	1 Punkt
Für die Arbeit des Gases beim Übergang in einen Zwischenzustand wird ein Ausdruck geschrieben	1 Punkt
Die Wärmekapazität wird im ersten Prozess ermittelt und es wird nachgewiesen, dass es sich um einen konstanten Wert handelt (wenn es keine Begründung für die Konstanz der Wärmekapazität gibt, werden für diesen Punkt 2 Punkte vergeben)	3 Punkte
Es wird angezeigt, dass der zweite Prozess isobar ist	1 Punkt
Die Wärmekapazität im zweiten Prozess ist angegeben	1 Punkt
Es wurde ein Diagramm erstellt, das die charakteristischen Werte zeigt	2 Punkte

Aufgabe 4

Die erste Punktladung wurde an Punkt A platziert und erzeugte ein Potential von 2 V an Punkt B. Dann wurde die erste Ladung entfernt und eine zweite Punktladung an Punkt B platziert. Er erzeugte an Punkt A ein Potential von 9 V. Dann wurde die erste Ladung an Punkt A zurückgegeben. Mit welcher Kraft wirken diese Ladungen zusammen?

Mögliche Lösung

Die Ladungsmodule, die an den Punkten A und B platziert wurden, seien gleich q 1 bzw. q 2, und der Abstand zwischen ihnen sei gleich R. Schreiben Sie die Formeln für die Potentiale auf, die durch Punktladungen an den Punkten B und A erzeugt werden, wir bekommen:

Nach dem Coulombschen Gesetz ist die gewünschte Wechselwirkungskraft von Ladungen gleich:

Unter Berücksichtigung der geschriebenen Ausdrücke für die Potentiale erhalten wir:

Antworten: F = 2 nN

Evaluationskriterien

Aufgabe 5

Bestimmen Sie den Messwert eines idealen Amperemeters in der Schaltung, deren Schaltung in der Abbildung dargestellt ist (Abb. 5.1).

Die Abhängigkeit des durch die Diode D fließenden Stroms I von der daran anliegenden Spannung U wird durch den Ausdruck beschrieben: I \u003d α ∙ U 2, wobei α \u003d 0,02 A / V 2. EMK-Quelle E = 50 V. Der Innenwiderstand der Spannungsquelle und des Widerstands beträgt r = 1 Ohm bzw. R = 19 Ohm.

Mögliche Lösung

Schreiben wir das Ohmsche Gesetz für einen Schaltungsabschnitt, der einen Widerstand, eine Spannungsquelle und ein Amperemeter enthält:

I(R + r) = E - U,

wobei I der Strom ist, der durch die Diode (und durch das Amperemeter) fließt, U die Spannung an der Diode ist.

Unter Verwendung der Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode erhält man:

Lösen wir die quadratische Gleichung, finden wir:

Die zweite Wurzel der quadratischen Gleichung, entsprechend dem „+“-Zeichen vor der Quadratwurzel (3,125 A), ist nicht die Wurzel der ursprünglichen Gleichung. Dies kann entweder durch direktes Einsetzen in die angegebene Anfangsgleichung oder durch Feststellen, dass der Strom, der durch das Amperemeter in einem bestimmten Stromkreis fließt, nicht überschritten werden kann, festgestellt werden

Ich max \u003d E / (R + r) \u003d 2,5 A.

Etwas einfacher sieht die Lösung des Problems aus, wenn man in die resultierenden Gleichungen sofort Zahlen einsetzt. Schreiben wir zum Beispiel das Ohmsche Gesetz wie folgt um:

α∙U 2 (R + r) \u003d E - U

Die Wurzel dieser Gleichung entspricht dem Schnittpunkt der Parabel

y 1 (U) = α∙U 2 (R + r) = 0,4∙U 2

und der Graph der linearen Funktion

y 2 (U) \u003d E - U \u003d 50 - U.

Der Schnittpunkt liegt an einem Punkt mit der Abszisse U 0 = 10 V (dies kann entweder analytisch durch Lösen der entsprechenden quadratischen Gleichung oder grafisch festgestellt werden). Bei dieser Spannung über der Diode ist der durch sie fließende Strom gleich:

Antworten: Ich 0 = 2A

Punkte für jede richtige Aktion addieren.
Im Falle eines Rechenfehlers (einschließlich eines Fehlers bei der Umrechnung von Maßeinheiten) der Schätzwert um 1 Punkt reduziert.
Maximum für 1 Aufgabe - 10 Punkte.
Insgesamt für die Arbeit - 50 Punkte.

Antiquitäten und Vintage-Artikel sind voller Charme. Sie verleihen jedem Interieur eine besondere Energie und verleihen Outfits und Schmuck Charme. Fachleute für Antiquitäten und Vintage haben viele Kriterien, um ein solches Produkt zu bewerten. So muss insbesondere in den meisten Ländern ein Gegenstand mindestens 60 Jahre alt sein, um als Antiquität anerkannt zu werden, und in Großbritannien liegt diese Grenze bei mindestens 100 Jahren, in den USA gelten Gegenstände, die vor 1830 hergestellt wurden, als solche. und in Kanada - vor 1847. . Echte Dinge sind von großem Wert.

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In unserer nächsten Auswahl finden Sie von allem etwas.

1. Das älteste Kartenspiel (ca. 1470), das Metropolitan Museum of Art, USA

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2. Ein altes römisches Gerät zum Würfeln. 4. Jahrhundert N. e.

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Diese uralte Kupfererfindung wurde 1985 in Deutschland gefunden. Das zum Würfeln bestimmte Bauwerk landete hier, weil Nordrhein-Westfalen einst eine Provinz des antiken Roms war.

Im Inneren des Turms befindet sich eine Miniaturtreppe, entlang der Würfel rollen, nachdem sie geworfen wurden. Über
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An den Wänden des Spiels sind die lateinischen Sprüche zu sehen: PICTOS VICTOS - "Pikt ist besiegt",
HOSTIS DELETA - "Feind zerstört", LVDITE SECVRI - "auf Nummer sicher gehen". Und auf den benachbarten oberen drei Seitenflächen befindet sich eine Inschrift „UTERE FELIX VIVAS“ – „sei glücklich“.

Das Karussell beschleunigte auf eine Geschwindigkeit von 33 U/min. Die Zentrifugalkraft "presste" Menschen gegen die Trommelwand, und für die volle Wirkung wurde der Boden automatisch entfernt. Wow Spaß!

7. Walzen der viktorianischen Ära, 1898

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8. Bildtelefon, 1964

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Man kann sich nur vorstellen, wie hochmodern dieses Gerät damals wirkte!

9. „Cow“-Schuhe amerikanischer Schwarzbrenner, 1922

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Während der Prohibition konnte die Polizei in solchen Fußspuren keine illegalen Alkohollieferanten finden.

10. Kaffeemaschine im Auto - eine zusätzliche Option in Volkswagen, 1959

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So hübsch! Ein Retro-Auto, eine Retro-Kaffeemaschine… Aber damals war es ein Know-how, ein besonderer Chic, wie man so schön sagt.Vintageclub

Stellen Sie sich jetzt vor, wie groß der Kassettenschrank dieses Musikliebhabers sein sollte!

14. Fahrradmarke Schwinn, 1952

Abschrift

1 Entscheidungen und Bewertungssystem Aufgabe 1 Das Foto zeigt ein rotierendes Karussell, eine zylindrische Trommel, die sich mit einer Frequenz von 33 Umdrehungen pro Minute um eine vertikale Achse dreht. Personen, die zunächst mit dem Rücken an der vertikalen Innenwand der Trommel stehen, bewegen sich mit Zentripetalbeschleunigung 3 (10 m/s 2). Dadurch „kleben“ sie an der Trommelwand. Um den Effekt zu verstärken, senkt sich der Boden irgendwann automatisch ab. Unter der Annahme, dass die Personen dünn genug sind, schätzen Sie den Radius der Trommel dieses Karussells sowie den minimalen Reibungskoeffizienten zwischen Personen und der Wand der Karusselltrommel so ein, dass sie ausreichen, um zu verhindern, dass Personen herunterrutschen. Wir gehen davon aus, dass Menschen dünn genug sind, und um die notwendigen Schätzungen vorzunehmen, werden wir ihre Dicke vernachlässigen. Dann erhalten wir aus der Formel für die Zentripetalbeschleunigung unter der Annahme, dass ihr Modul gleich 3 g ist: wobei 2. Daher 3 4,. Die Frequenz ist der Kehrwert der Umdrehungsdauer, die in diesem Fall 60/33 s beträgt. Daher beträgt die Frequenz 33/60 Hz. Schließlich 2,5 m. Um die zweite Frage zu beantworten, schreiben wir das zweite Newtonsche Gesetz für die Bewegung einer Person im Kreis in der Projektion auf die vertikale Achse und auf die radiale Richtung (m ist die Masse einer Person, N ist die Reaktion Kraft der Trommelwand, Ftr. Modul der Reibungskraft): mg = Ftr ., 3mg = N. Berücksichtigen wir, dass bei minimalem Reibungskoeffizienten Ffr. = µn. Dann finden wir aus den geschriebenen Gleichungen: µ = 1/3. 1

2 Die Formel für die Zentripetalbeschleunigung wird geschrieben... 1 Punkt Der Trommelradius wird ausgedrückt... 1 Punkt Die Rotationsfrequenz wird in SI-Einheiten ausgedrückt... 1 Punkt Der numerische Wert des Trommelradius wird gefunden... 1 Punkt Das zweite Newtonsche Gesetz wird als Projektion auf die radiale Richtung geschrieben ... 2 Punkte Das zweite Newtonsche Gesetz wird als Projektion auf die vertikale Achse geschrieben ... 2 Punkte Der Reibungskoeffizient wird ausgedrückt und sein numerischer Wert wird gefunden ... 2 Punkte der Messung) wird die Punktzahl um 1 Punkt reduziert. Maximal 10 Punkte pro Aufgabe. Aufgabe 2 In einem senkrecht stehenden zylindrischen Gefäß, das teilweise mit Tetrachlorkohlenstoff mit einer Dichte von 1600 kg/m 3 gefüllt und mit Wasser nicht mischbar ist, schwimmt ein 1 kg schweres Stück Eis. Wie und um wie viel wird sich der Gehalt an Tetrachlorkohlenstoff ändern, nachdem das gesamte Eis geschmolzen ist? Die Bodenfläche des Gefäßes beträgt 200 cm 2. Lassen Sie die Anfangshöhe des Tetrachlorkohlenstoffspiegels sein. Dann ist der Druck am Boden des Gefäßes m, wobei m die Dichte von Tetrachlorkohlenstoff ist. Nachdem das Eis geschmolzen ist, ist der Druck am Boden des Gefäßes: t t, wobei die endgültige Höhe der Tetrachlorkohlenstoffsäule die Dichte des Wassers die Höhe der Wassersäule ist. Die Masse des Behälterinhalts hat sich nicht geändert, daher ist der Druck auf den Boden im Anfangs- und Endzustand gleich, d.h.: t 3,125 cm t Somit verringert sich die Höhe des Tetrachlorkohlenstoffspiegels um 3,125 cm. .. 2 Punkte Formeln für den Druck auf den Boden vor und nach dem Schmelzen des Eises (jeweils 2 Punkte) werden geschrieben... 4 Punkte

3 Der Zahlenwert der Änderung der Höhe des Tetrachlorkohlenstoffgehalts wurde ermittelt und auf dessen Abnahme geschlossen ... 1 Messpunkt) wird die Punktzahl um 1 Punkt reduziert. Maximal 10 Punkte pro Aufgabe. Aufgabe 3 Die Grafiken zeigen die Abhängigkeiten von Druck p und Volumen V eines Mols eines einatomigen idealen Gases von der Zeit t. Bestimmen Sie, wie sich die Wärmekapazität einer gegebenen Gasmenge im Laufe der Zeit verändert hat. Tragen Sie diese Wärmekapazität gegen die Zeit auf. p V 2p0 2V0 p0 V t,min t,min. Während der ersten 15 Minuten hat die Abhängigkeit des Gasdrucks von seinem Volumen die Form Angenommen, zu einem beliebigen Zeitpunkt (im Bereich von 0 Minuten bis 15 Minuten) ist der Gasdruck gleich p1 und das von ihm eingenommene Volumen ist gleich V1. Schreiben wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik für den Übergangsprozess vom Zustand (p0, V0) in den Zustand (p1, V1): Dabei ist C die Wärmekapazität von einem Mol Gas im betrachteten Prozess, die Änderung der Gastemperatur und die vom Gas verrichtete Arbeit. Es ist numerisch gleich der Fläche der Figur unter dem p(v)-Abhängigkeitsgraphen, und diese Figur ist ein Trapez. Lassen Sie uns den letzten Ausdruck mit der Zustandsgleichung für ein Mol eines idealen Gases umschreiben: Δ 3 Δ Δ 2 3

4 oder Allrussische Olympiade für Schulkinder im Physikkonto. D. Δ. Lass uns das lernen. Daraus folgt dann, also 2., dass der zu einem beliebigen Zeitpunkt aufgenommene Druck p1 und das Volumen V1 bei den Berechnungen reduziert werden. Dies gilt auch für zwei beliebige Gaszustände, die durch ein sehr kurzes Zeitintervall getrennt sind. Dies beweist, dass die Wärmekapazität C 2,5R im betrachteten Prozess eine 2R-Konstante ist, dh sie wird während der ersten 15 Minuten t, min zu jedem Zeitpunkt gleich 2R sein. Nach den ersten fünfzehn Minuten wird der Prozess isobar. Daher gleichzeitig. Das entsprechende Diagramm der Abhängigkeit der Wärmekapazität von einem Mol eines einatomigen idealen Gases von der Zeit ist in der Abbildung dargestellt. Die Abhängigkeit des Drucks vom Volumen für den ersten Vorgang wurde ermittelt... 1 Punkt Der erste Hauptsatz der Thermodynamik wurde für die Änderung der Gastemperatur beim Übergang in einen beliebigen Zwischenzustand (im Bereich von 0 min. bis 15 min. )... 1 Punkt Der Ausdruck für die Gasarbeit beim Übergang in einen Zwischenzustand... 1 Punkt Die Wärmekapazität im ersten Prozess wird gefunden und bewiesen, dass es sich um einen konstanten Wert handelt (wenn es keine Begründung für die Konstanz gibt der Wärmekapazität, dann werden für diesen Punkt 2 Punkte vergeben)... 3 Punkte Es wird angezeigt, dass der zweite Prozess isobar ist. 1 Punkt Die Wärmekapazität im zweiten Prozess wird angezeigt... 1 Punkt Ein Diagramm wird gezeichnet auf denen charakteristische Werte angegeben sind ... 2 Punkte 4

5 Messungen) wird die Punktzahl um 1 Punkt reduziert. Maximal 10 Punkte pro Aufgabe. Aufgabe 4 Die erste Punktladung wurde an Punkt A platziert und erzeugte ein Potential von 2 V an Punkt B. Dann wurde die erste Ladung entfernt und die zweite Punktladung an Punkt B platziert. Er erzeugte an Punkt A ein Potential von 9 V. Dann wurde die erste Ladung an Punkt A zurückgegeben. Mit welcher Kraft wirken diese Ladungen zusammen? Die Module der Ladungen, die an den Punkten A und B platziert wurden, seien gleich q1 bzw. q2, und der Abstand zwischen ihnen sei gleich R. Schreiben Sie die Formeln für die Potentiale auf, die durch Punktladungen an den Punkten B und A erzeugt werden, wir erhalten: q1 B k, R q2 A k. R Nach dem Coulombschen Gesetz ist die gewünschte Wechselwirkungskraft der Ladungen gleich: q1q2 F k. 2 R Unter Berücksichtigung der geschriebenen Ausdrücke für die Potentiale erhalten wir: F A B k H = 2 nn. Formeln für die Potentiale von Punktladungen werden geschrieben (jeweils 2 Punkte)... 4 Punkte Das Coulombsche Gesetz wird geschrieben... 2 Punkte Ein Ausdruck für die Wechselwirkungskraft von Ladungen wird erhalten... 2 Punkte Punktzahl. Maximal 10 Punkte pro Aufgabe. 5

6 Aufgabe 5 Bestimmen Sie den Wert eines idealen Amperemeters in der Schaltung, die in der Abbildung gezeigt wird. Die Abhängigkeit des durch die Diode D fließenden Stroms I von der daran anliegenden Spannung U wird durch den Ausdruck beschrieben:, wobei 0,02 A / V 2. Die EMF der Quelle beträgt 50 V. Der Innenwiderstand der Spannungsquelle und des Widerstands sind 1 Ohm bzw. 19 Ohm. Schreiben wir das Ohmsche Gesetz für einen Schaltungsabschnitt, der einen Widerstand, eine Spannungsquelle und ein Amperemeter enthält: Wo ist der Strom, der durch die Diode (und durch das Amperemeter) fließt, U ist die Spannung an der Diode. Aus der Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode ergibt sich: Lösen der quadratischen Gleichung ergibt: 2 A. Die zweite Wurzel der quadratischen Gleichung, entsprechend dem „+“-Zeichen vor der Quadratwurzel (3,125 A), ist nicht die Wurzel der ursprünglichen Gleichung. Dies kann entweder durch direktes Einsetzen in die angegebene Anfangsgleichung festgestellt werden oder indem man feststellt, dass der durch das Amperemeter fließende Strom in dieser Schaltung 2,5 A nicht überschreiten darf. Etwas einfacher sieht die Lösung des Problems aus, wenn man in die resultierenden Gleichungen gleich Zahlen einsetzt. Schreiben wir zum Beispiel das Ohmsche Gesetz wie folgt um: Die Wurzel dieser Gleichung entspricht dem Schnittpunkt der Parabel 0,4 6

Der Schnittpunkt liegt in einem Punkt mit der Abszisse U0 = 10 V (dies kann entweder analytisch durch Lösen der entsprechenden quadratischen Gleichung oder graphisch ermittelt werden). Bei einer solchen Spannung an der Diode ist der durch sie fließende Strom: 2 A. Das Ohmsche Gesetz wird für einen Schaltungsabschnitt (bzw. für eine komplette Schaltung) geschrieben ... 2 Punkte Es ergibt sich eine quadratische Gleichung bezüglich der Strom- bzw. .. 2 Punkte Es wird eine Lösung der quadratischen Gleichung erhalten (auf irgendeine Weise) und ggf. eine Extrawurzel sinnvoll ausgeschlossen ... 4 Punkte Der Zahlenwert der Stromstärke wird gefunden ... 2 Messpunkte) die Punktzahl wird um 1 Punkt reduziert. Maximal 10 Punkte pro Aufgabe. Insgesamt 50 Punkte für die Arbeit. 7

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Gesamtrussische Olympiade für Schulkinder in Physik 2016–2017 G.

Schulausflug. Klasse 11

Entscheidungen und Bewertungssystem

Das Foto zeigt einen Kreisel

Karussell, das ist

zylindrische Trommel, die sich um eine vertikale Achse dreht

33 U/min.

mit Frequenz

Menschen, die ursprünglich stehen

Lehnen Sie sich gegen die vertikale Innenwand der Trommel zurück,

mit zentripetal bewegen

Beschleunigung (Dadurch „kleben“ sie

an der Trommelwand. Um den Effekt zu verstärken, senkt sich der Boden irgendwann automatisch ab. Unter der Annahme, dass die Personen dünn genug sind, schätzen Sie den Radius der Trommel dieses Karussells sowie den minimalen Reibungskoeffizienten zwischen Personen und der Wand der Karusselltrommel so ein, dass sie ausreichen, um zu verhindern, dass Personen herunterrutschen.

Dann erhalten wir aus der Formel für die Zentripetalbeschleunigung unter der Annahme, dass ihr Modul gleich 3 g ist:

3 4, wo. Von hier.

Die Frequenz ist der Kehrwert der Umdrehungsdauer, die in diesem Fall 33/60 Hz beträgt. Endlich gleich 60/33 s. Daher beträgt die Frequenz 2,5 m.

Zur Beantwortung der zweiten Frage schreiben wir das zweite Newtonsche Gesetz für die Bewegung einer Person auf einem Kreis in Projektion auf die vertikale Achse und auf die radiale Richtung (m ist die Masse einer Person, N ist die Reaktionskraft der Trommelwand, Ftr. ist der Modul der Reibungskraft): mg = Ftr., 3mg =N.

Berücksichtigen wir, dass bei minimalem Reibungskoeffizienten Ffr. = µN. Dann finden wir aus den geschriebenen Gleichungen: µ = 1/3.

1 Allrussische Olympiade für Schulkinder in Physik 2016–2017 G.

Schulausflug. Note 11 Bewertungskriterien Die Formel für die Zentripetalbeschleunigung ist geschrieben

Trommelradius ausgedrückt

Die Umlaufhäufigkeit wird in SI-Einheiten ausgedrückt

Den numerischen Wert des Radius der Trommel gefunden

Das zweite Newtonsche Gesetz wird in der Projektion auf die radiale Richtung aufgezeichnet...... 2 Punkte Das zweite Newtonsche Gesetz wird in der Projektion auf die vertikale Achse aufgezeichnet............ 2 Punkte Der Koeffizient der Reibung wird ausgedrückt und ihr numerischer Wert wird ermittelt. ........... 2 Punkte

– – –

Bewertungskriterien Die Idee der Gleichheit der Drücke / Druckkräfte am Gefäßboden wurde verwendet ...... 2 Punkte Formeln für Drücke am Boden vor und nach dem Schmelzen des Eises wurden geschrieben (jeweils 2 Punkte)

Der Wasserdruck wird in seiner Masse ausgedrückt.

Für die Änderung der Höhe des Tetrachlorkohlenstoffgehalts wurde ein Ausdruck erhalten ... 2 Punkte

– – –

Aufgabe 3 Die Grafiken zeigen die Abhängigkeiten von Druck p und Volumen V eines Mols eines einatomigen idealen Gases von der Zeit t. Bestimmen Sie, wie sich die Wärmekapazität einer gegebenen Gasmenge im Laufe der Zeit verändert hat. Tragen Sie diese Wärmekapazität gegen die Zeit auf.

– – –

Mögliche Lösung Während der ersten 15 Minuten hat die Abhängigkeit des Gasdrucks von seinem Volumen die Form. Angenommen, zu einem beliebigen Zeitpunkt (im Bereich von 0 Minuten bis 15 Minuten) ist der Gasdruck gleich p1 und das von ihm eingenommene Volumen ist gleich V1.

Schreiben wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik für den Übergangsprozess vom Zustand (p0, V0) in den Zustand (p1, V1):

Dabei ist C die Wärmekapazität von einem Mol Gas im betrachteten Prozess, die Änderung der Gastemperatur und die vom Gas verrichtete Arbeit. Es ist numerisch gleich der Fläche der Figur unter dem p(V)-Abhängigkeitsgraphen, und diese Figur ist ein Trapez.

Lassen Sie uns den letzten Ausdruck umschreiben, indem wir die Zustandsgleichung für ein Mol eines idealen Gases verwenden:

– – –

Das entsprechende Diagramm der Abhängigkeit der Wärmekapazität von einem Mol eines einatomigen idealen Gases von der Zeit ist in der Abbildung dargestellt.

Bewertungskriterien Es wurde die Abhängigkeit des Drucks vom Volumen für den ersten Prozess ermittelt............. 1 Punkt Der erste Hauptsatz der Thermodynamik wurde für die Änderung der Gastemperatur beim Übergang in einen beliebigen Zwischenzustand erfasst (im Bereich von 0 min.)

Für die Arbeit des Gases beim Übergang in einen Zwischenzustand wird ein Ausdruck geschrieben

Die Wärmekapazität wird im ersten Prozess ermittelt und es wird nachgewiesen, dass es sich um einen konstanten Wert handelt (wenn es keine Begründung für die Konstanz der Wärmekapazität gibt, werden für diesen Punkt 2 Punkte vergeben)

Es wird angezeigt, dass der zweite Prozess isobar ist

Die Wärmekapazität im zweiten Prozess ist angegeben

Es wurde ein Diagramm erstellt, das die charakteristischen Werte zeigt

4 Allrussische Olympiade für Schulkinder in Physik 2016–2017 G.

Schulausflug. Note 11 Für jede richtig ausgeführte Handlung werden Punkte addiert.

– – –

Bewertungskriterien Formeln für die Potentiale von Punktladungen werden geschrieben (jeweils 2 Punkte) ........ 4 Punkte Coulombsches Gesetz wird geschrieben

Man erhält einen Ausdruck für die Wechselwirkungskraft von Ladungen

Zahlenwert der Kraft gefunden

Für jede richtig ausgeführte Aktion werden Punkte addiert.

Im Falle eines Rechenfehlers (einschließlich eines Fehlers bei der Umrechnung von Maßeinheiten) wird die Punktzahl um 1 Punkt reduziert.

Das Maximum pro Aufgabe beträgt 10 Punkte.

– – –

Bestimmen Sie den Messwert eines idealen Amperemeters in der Schaltung, deren Schaltung in der Abbildung dargestellt ist. Die Abhängigkeit des durch die Diode D fließenden Stroms I von der daran anliegenden Spannung U wird durch den Ausdruck beschrieben:, wobei 0,02 A / V2. Die Quellen-EMK beträgt 50 V. Der Innenwiderstand der Spannungsquelle und des Widerstands beträgt 1 Ohm bzw. 19 Ohm.

sind gleich Mögliche Lösung Schreiben wir das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt der Schaltung, der einen Widerstand, eine Spannungsquelle und ein Amperemeter enthält:

Wo ist der Strom, der durch die Diode (und durch das Amperemeter) fließt, U ist die Spannung an der Diode.

Unter Verwendung der Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode erhält man:

Lösen wir die quadratische Gleichung, finden wir:

Die zweite Wurzel der quadratischen Gleichung, entsprechend dem „+“-Zeichen vor der Quadratwurzel (3,125 A), ist nicht die Wurzel der ursprünglichen Gleichung. Dies kann entweder durch direktes Einsetzen in die angegebene ursprüngliche Gleichung oder durch Feststellen, dass der fließende Strom 2,5 A beträgt, festgestellt werden.

durch das Amperemeter in diesem Stromkreis, darf nicht überschritten werden

– – –

Bewertungskriterien Ohmsches Gesetz wird für einen Kettenabschnitt (bzw. für eine komplette Kette) geschrieben

Es wurde eine quadratische Gleichung hinsichtlich der Stärke von Strom oder Spannung erhalten ... 2 Punkte Eine Lösung der quadratischen Gleichung wurde erhalten (mit irgendeiner Methode) und, falls erforderlich, wurde eine zusätzliche Wurzel vernünftigerweise ausgeschlossen

Zahlenwert der Stromstärke gefunden

Für jede richtig ausgeführte Aktion werden Punkte addiert.

Im Falle eines Rechenfehlers (einschließlich eines Fehlers bei der Umrechnung von Maßeinheiten) wird die Punktzahl um 1 Punkt reduziert. Das Maximum pro Aufgabe beträgt 10 Punkte.

– – –

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