Режим тренировки Edu

Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.

Прочтите это в первую очередь!

  1. Полный комплект состоит из одного заданий, на выполнение которого отводится пять часов.

  2. Ознакомьтесь с перечнем оборудования – проверьте его наличие и работоспособность. При отсутствии оборудования или сомнении в его работоспособности немедленно обращайтесь к представителям оргкомитета.

  3. Для Вас приготовлены Листы ответов, в которых отведены поля для занесения выводов формул, полученных результатов, комментариев по ходу выполнения работы. Для результатов измерений в Листах ответов подготовлены Таблицы, для построения графиков – их бланки. Листы ответов – это ваш чистовик. Для черновиков используйте чистые рабочие листы.

  4. Так как ваши работы сканируются, пишите только на одной стороне всех листов. Подписывать листы запрещается.

  5. В ходе работы можете использовать ручки, карандаши, чертежные принадлежности, калькулятор.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

Пакет содержит:

  • титульный лист (1 стр.);
  • условие экспериментального задания (3 стр.);
  • листы ответов (6 стр.);

Экспериментальное задание. Зона застоя

В данном задании Вам предстоит исследовать некоторые эффекты, связанные с проявлением сил упругости и сил трения.

Экспериментальная установка состоит из деревянной линейки с миллиметровой шкалой. на концах которой закреплены два упора. К упорам прикреплены две пружины.

К пружинам прикреплена массивная шайба. Шайба может скользить по линейке. Пружины изготовлены из одного материала. вики пружин одинаковы, пружины отличаются только длиной. Обозначим жесткость короткой пружины , жесткость длинной пружины . Суммарная длина пружин нерастянутых меньше чем расстояние между упорами, поэтому в установке обе пружины растянуты. Массу шайбы обозначим , коэффициент трения шайбы о линейку - .

Ускорение свободного падения считайте равным мс.

Масса шайбы будет указана при выполнении работы. Разбирать установку, снимать ее отдельные детали запрещено!

Для описания положения шайбы на линейке введем две оси координат. Одна шкала совпадает со шкалой на линейке.

Обозначим координату шайбы в положении равновесия, когда линейка расположена горизонтально. Строго говоря, эта точка является единственным положением равновесия шайбы, если пренебречь силой трения шайбы. Далее для краткости будем называть эту точку положением равновесия.

Вторая ось также направлена вдоль линейки, но ее начало отсчета совпадает с положением равновесия шайбы, поэтому координата является смещением от положения равновесия, она может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Ось направлена в сторону длинной пружины.

1.1 Покажите, что проекция суммарной силы упругости, действующая на шайбу, при ее смещении на величину определяется по формуле где - постоянный коэффициент, который далее мы будем называть жесткость установки.

1.2 Выразите жесткость установки через значения жесткости обеих пружин , .

1.3 Покажите, что изменение потенциальной энергии пружин при смещении шайбы на величину может быть рассчитано по формуле независимо от начальных деформаций пружин в положении равновесия и .

Наличие трения приводит к тому, что существует интервал координат , в пределах которой шайба может находиться в покое. Эта область называется зоной застоя. Назовем величину - полушириной зоны застоя.

1.4 Выразите полуширины зоны застоя через жесткость установки , массу шайбы и коэффициент трения .

Если шайбу вывести из положения равновесия и отпустить, то она начнет двигаться вдоль линейки до остановки, при этом она может несколько раз изменить направление движения (совершать затухающие колебания). Обозначим координату начального положения шайбы , а координату ее окончательной остановки .

1.5 Постройте график зависимости координаты остановки шайбы от ее начального положения . При построении этого графика считайте известной только величину (полуширину зоны застоя). Получать общую формулу для зависимости не требуется.

2.1 Проведите необходимые измерения, на основании которых определение численные значения следующих характеристик установки:

  • координату точки равновесия ;
  • полуширину зоны застоя ;
  • жесткость установки ;
  • коэффициент трения .

Укажите, как Вы проводили измерения, какие величины непосредственно измеряли, по каким формулам рассчитывали параметры установки, полученные численные значения, оценку погрешности ваших измерений. Можете предложить (и обязательно реализовать) несколько методов определения этих величин. Порядок измерения параметров остановки может определять самостоятельно. Рекомендуется координаты точек измерять в мм.

3.1 Отклоните шайбу на некоторое расстояние от положения равновесия (обозначьте начальную координату ) и отпустите. Измерьте координату точки остановки . Если в процессе движения шайба совершает несколько промежуточных остановок (т.е. совершает затухающие колебания), то измерьте координаты всех точек промежуточных остановок

Результаты измерений занесите в Таблицу 1 в Листах ответов. Измерения проведите с шагом изменения не более 10 мм.

3.2 Постройте график полученной экспериментальной зависимости .

3.3 Сравните полученный график теоретической зависимостью:

  • укажите наиболее существенные различия, укажите возможные причины полученных расхождений.

3.4 Рассчитайте максимальное ускорение, с которым двигалась шайба в ваших экспериментах

3.5 Для каждого значения рассчитайте, какой путь прошла шайба до полной остановки и изменение энергии пружины в относительных единицах .

3.6 Постройте график зависимости изменения потенциальной энергии пружин (в относительных единицах ) от пути пройденного шайбой.

Используйте все полученные экспериментальные данные. При расчетах не используйте значения жесткости и коэффициент трения *. Поэтому вам необходимо придумать величину пропорциональную энергии пружины, которую можно рассчитать на основе измерений координат. Результаты расчетов занесите в последние столбцы Таблицы 1.*

3.7 Используя полученный график, рассчитайте численное значение величины .

Укажите смысл этой величины. Укажите, согласуются ли результаты этого эксперимента с результатами предыдущих экспериментов.

Э2 Сухое трение

Приборы и оборудование: Штатив с гладким стержнем, кусок проволоки (алюминиевая, двойная в пластиковой изоляции), круговая шкала (лимб), секундомер с …

 Городская3-й этап 2016 11 кл. Равномерное движениеСредняя и мгновенная скоростьДвижение по окружности У Р Б П ≈5/5 Э1 Тянем-потянем...

Оборудование: два одинаковых деревянных бруска, соединённых скотчем и прикреплённой нитью к одному из брусков, штатив с лапкой, грузы 100г (6 шт.) …

 Городская3-й этап 2017 10 кл. Равномерное движениеСтатика: условия равновесияСилы реакции связей У Р Б П ≈5/5 Э2 Деформация изгиба

Приборы и оборудование: Пружинка от шариковой ручки, две палочки от шашлыка длиной 20 см, штатив с лапкой, секундомер, транспортир, нить с грузом. …

 Городская3-й этап 2015 11 кл. Вращательное движение. Момент силыМомент инерцииСтатика: условия равновесия У Р Б П ≈5/5 Э1 Сифон

Приборы и оборудование: мензурка 250 мл, пластиковая бутылка 0,5 л, линейка 40 см, тонкая стеклянная трубка, гибкий силиконовый шланг с зажимом и с …

 РеспубликанскаяРесп. 2026 11 кл. Течение жидкости по трубамГрафик как физический инструмент: наклон, площадь, пересечение и касательнаяДифференциальные уравнения в физике У Р Б П ≈5/5 Э1 Отвесим всем!

Оборудование: штатив, линейка деревянная 40 см, набор грузов 6х100 г, нитки, отвес. Подвесьте линейку на двух нитях к лапке штатива, так, чтобы нити …

 Городская3-й этап 2013 9 кл. Статика: условия равновесияЦентр массГрафик как физический инструмент: наклон, площадь, пересечение и касательная У Р Б П ≈5/5 Т1 Задача 11-1

От трубки отрезали кусок длиной см (Рис. 1) и измерили его массу, которая оказалась равной г. Определите поверхностную …

 Городская3-й этап 2006 11 кл. Статика: условия равновесияСила тяжести и вес телаСилы упругости. Закон Гука У Р Б П ≈5/5
← Решение

Оригинал в архиве олимпиады