BelPhO 2010, Областен етап, 9–11 клас — Задача 2. Медленное движение. Часть 2. Дерево
Республиканская физическая олимпиада 2010 год (III этап). Экспериментальный тур
Экспериментальный тур
УТВЕРЖДЕНО
Заместитель председателя оргкомитета заключительного этапа Республиканской олимпиады, заместитель министра образования Республики Беларусь
_________________ К.С. Фарино
«___» декабря 2009 года
Полный комплект состоит из одного большого заданий, на выполнение которого отводится пять часов.
Ознакомьтесь с перечнем оборудования – проверьте его наличие и работоспособность. При отсутствии оборудования или сомнении в его работоспособности немедленно обращайтесь к представителям оргкомитета.
При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая черновика.
Все графики рекомендуем строить на отдельных кусках миллиметровой бумаги, которые прикрепите к тетради с помощью стиплера.
Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.
В ходе работы можете использовать ручки, карандаши, чертежные принадлежности, калькулятор.
Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.
Желаем успехов в выполнении данных заданий!
Условие
Часть 2. Дерево.
1. Расположите трубку вертикально открытым концом вверх. Поместите деревянную палочку для шашлыка в трубку. Измерьте глубину погружения палочки. Рассчитайте отношение плотности дерева к плотности геля.
Переверните трубку со шприцом открытым концом вниз.
Если теперь вставить кусочек палочки для шашлыка в трубку (снизу!), то он начнет медленно всплывать. Отрежьте от палочки кусочек длиной 6 см. Поместите его в трубку, если он всплывает очень медленно (медленнее, чем за 5 минут), то слегка разбавьте раствор.
Далее вам предстоит изучать движение кусочка палочки. Начинайте с максимальной длины, затем ее постоянно уменьшайте. При движении палочка должна полностью находиться внутри жидкости.
2. Докажите экспериментально, что движение палочки является равномерным.
3. Исследуйте зависимость скорости движения палочки от ее длины. Постройте график полученной зависимости. Дайте качественное объяснение полученного результата.
Решение
Часть 2. Дерево.
Если погрузить стержень в трубку с гелем сверху, то он установится на определенной глубине. Отношение длины погруженной части к полной длине стержня будет равно отношению их плотностей. По нашим измерениям это отношение близко к 0,7 (оно зависит от используемого геля).
Доказательство равномерности движения проводится аналогично, приведенному в первой части. Эксперимент показывает, что движение действительно очень близко к равномерному.
Время всплытия (следовательно, и скорость) в пределах погрешностей измерений не зависит (!) от длины палочки, поэтому график этой «зависимости» является горизонтальной прямой. Причина этого явления подробно рассмотрена в теоретической задаче: суммарная сила давления жидкости и сила вязкого трения пропорциональны длине стержня, поэтому скорость установившегося движения от длины стержня не зависит.
Оригинал в Архива: 3_etap_2010_experimental_problems.pdf · официални решения: 3_etap_2010_experimental_solutions.pdf