Съдържание

НЕСФ 2013, 7. клас — Задача 3. Сили

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НЕСФ 2013

Национално есенно състезание по физика, Сливен, 16 ноември 2013 г. — Тема за 7. клас · 16 ноември 2013 г. · 10 т.

Условие

Част 1. (4 т.)

Площта на буталото на помпа е $S_1 = 15$ cm $^2$ , а на отвора на маркуча – $S_2 = 0.3$ cm $^2$ . Ваш съученик натиска буталото със сила $F_1 = 200$ N.

С каква сила $F_2$ трябва да притиснете с пръст отвора на маркуча, така че въздухът да не излиза от помпата?

Част 2.

Върху блюдото на елктронна везна е поставена чаша с вода. Везната отчита маса $m_0 = 60$ g.

а) Върху блюдото, без да се маха чашата, е поставено пластмасово кубче със страна 2 cm и плътност $\rho = 0{,}6$ g/cm $^3$ . Колко ще показва везната в този случай? [2,5 т] [2,5 т.]

б) Пластмасовото кубче е пуснато в чашата. Плътността на водата е $\rho_0 = 1$ g/cm $^3$ , а $g = 10$ N/kg. Колко е изтласкващата сила, с която водата действа на кубчето? [2,5 т] [2,5 т.]

в) Колко ще показва везната, когато кубчето се намира в чашата с вода? [1 т] [1 т.]

Решение

Част 1.

Буталото упражнява върху въздуха в помпата допълнително (над атмосферното) налягане:

p = \frac{F_1}{S_1} = \frac{200\ \text{N}}{0{,}0015\ \text{m}^2} \approx 133\,333\ \text{Pa}

[1 т] (само за формулата)

Налягането се предава равномерно във всички точки от вътрешността на помпата и свързания към нея маркуч. [1 т] (за формулирано твърдение)

Следователно въздухът ще упражнява върху пръста ви сила:

F_2 = pS_2 = 133\,333\ \text{Pa}\cdot 0{,}00003\ \text{m}^2 = 4\ \text{N}

[1 т] за формулата + [1 т] за числен резултат

Със същата по големина сила трябва да притискате отвора на маркуча, за да не излезе въздухът през него.

Част 2.

а) Обемът на кубчето е:

V = a^3 = 8\ \text{cm}^3

[1 т]

а неговата маса:

m = \rho V = 4{,}8\ \text{g}

[1 т]

Везната отчита общата маса на поставените тела, т.е.

m_1 = m + m_0 = 64{,}8\ \text{g}

[0,5 т]

б) Понеже плътността на кубчето е по-малка от плътността на водата, кубчето ще плава във водата. [0,5 т]

Следователно силата на тежестта, действаща на кубчето се уравновесява с изтласкващата сила $F$ :

F = mg

[1 т]

За да пресметнем $F$ , е нужно да изразим масата на кубчето в килограми:

m = 0{,}0048\ \text{kg}

[0,5 т]

Тогава получаваме:

F = 0{,}048\ \text{N}

[0,5 т]

в) Общата маса на телата, които са поставени на везната, не се променя от това, че кубчето е пуснато във водата. Следователно везната отново ще показва:

m_1 = m + m_0 = 64{,}8\ \text{g}

[1 т]

Оригинал в Архива: esenni_2013_7problems.pdf · официални решения: esenni_2013_7solutions.pdf