BelPhO 2014, Областен етап, 9–11 клас — Задача 2. Открой закон сам!

Республиканская физическая олимпиада 2014 год (III этап). Экспериментальный тур

9 класс.

  1. Полный комплект состоит из двух заданий, на выполнение каждого отводится два с половиной часа. Сдавать работу следует после выполнения обоих заданий. Задания могут быть не равноценными, поэтому ознакомьтесь с условиями обеих задач.

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

  3. При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая для черновика.

  4. Все графики рекомендуем строить на листе миллиметровой бумаги, выданном для выполнения каждого задания. Обязательно пронумеруйте и подпишите все построенные графики. Листы миллиметровой бумаги вложите в свою тетрадь.

  5. Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.

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

  7. Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

10 класс.

  1. Полный комплект состоит из двух заданий, на выполнение каждого отводится два с половиной часа. Сдавать работу следует после выполнения обоих заданий. Задания могут быть не равноценными, поэтому ознакомьтесь с условиями обеих задач.

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

  3. При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая для черновика.

  4. Все графики рекомендуем строить на листе миллиметровой бумаги, выданном для выполнения каждого задания. Обязательно пронумеруйте и подпишите все построенные графики. Листы миллиметровой бумаги вложите в свою тетрадь.

  5. Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.

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

  7. Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

11 класс.

  1. Полный комплект состоит из двух заданий, на выполнение каждого отводится два с половиной часа. Сдавать работу следует после выполнения обоих заданий. Задания могут быть не равноценными, поэтому ознакомьтесь с условиями обеих задач – планируйте свое время!

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

  3. При оформлении работы каждую задачу и каждую ее часть начните с новой страницы. Первая половина тетради предназначена для чистовика – вторая для черновика.

  4. Все графики рекомендуем строить на листе миллиметровой бумаги, выданном для выполнения каждого задания. Обязательно пронумеруйте и подпишите все построенные графики. Листы миллиметровой бумаги вложите в свою тетрадь.

  5. Подписывать тетради, отдельные страницы и графики запрещается.

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

  7. Со всеми вопросами, связанными с условиями задач (но не с их решениями), обращайтесь к представителям Жюри.

Желаем успехов в выполнении данных заданий!

Условие

9 класс. Задание 2. Открой закон сам!

В данной задаче вам необходимо экспериментально исследовать законы отражения и преломления света.

Оборудование:
Источник света (лазер) на подставке; банка стеклянная 0,5 л с чистой водой, линейка 40 см, экран, Лист бумаги (застелен весь стол, на листе можно рисовать).

Вид сверху: цилиндрическая банка с центром O и радиусом R на осевой линии A–C; лазер слева даёт луч, параллельный оси, на расстоянии d от неё. Угол падения α, угол преломления β. Шкала B сверху с осью x (луч 1 — отражённый), вертикальная шкала C справа с осью y (луч 2 — прошедший), наклонная шкала D слева внизу с осью z (луч 3 — отразившийся внутри банки).

Прежде всего, разметьте свой рабочий стол. Проведите осевую линию ADAD поместите на ней банку с водой так, чтобы ее центр находился на осевой линии. Луч света от лазера всегда должен падать на банку параллельно осевой линии. Следите, чтобы луч попадал на цилиндрическую поверхность банки. Расстояние от луча до осевой линии называется прицельным параметром и обозначено dd.

Разметьте положения трех шкал (для точного определения положения луча используйте экран) как показано на рисунке. Расстояния от центра банки до центров шкал должно быть 40 см. Измерения по этим шкалам следует проводить в интервале от -20см до +20см.

Шкала BB предназначена для изучения поведения луча 1 – непосредственно отраженного от поверхности банки. Обозначим координату луча на этой шкале xx, начало отсчета в точке BB.

1. Исследуйте зависимость координаты луча на этой шкале xx от прицельного параметра dd. Постройте график полученной зависимости. Покажите, что эта зависимость подтверждает закон отражения света.

Шкала CC предназначена для изучения поведения луча 2, прошедшего через банку (испытавшего два преломления).

2. Исследуйте зависимость координаты yy луча на этой шкале от прицельного параметра dd. Постройте график полученной зависимости.
На основании полученной зависимости постарайтесь доказать, что для малых углов выполняется приближенный1^1 закон преломления: угол преломления β\beta всегда в nn раз меньше угла падения α\alpha.

Шкала DD предназначена для изучения луча 3, один раз отразившегося от поверхности банки. Эта шкала повернута на угол 45∘45^{\circ} относительно осевой линии.

3. Исследуйте зависимость координаты zz луча на этой шкале от прицельного параметра dd. Постройте график полученной зависимости.

1^1 Так считали древние греки! И только спустя 2000 лет был найден точный закон преломления!

Отговори

Решение

Оригинал в Архива: 3_etap_2014_experimental_problems.pdf · официални решения: 3_etap_2014_experimental_solutions.pdf