НОФ 2017, III кръг (национален), 7. клас — Задача 3. Пук-пук-пуканки
Национална олимпиада по физика 2017, национален кръг, тема за 7. клас · 11 април 2017 г. · 10 т.
Решения и указания
Във всяка задача за еднократно сгрешен числен отговор се отнемат 0,25 т.
Условие
Всички знаят как се приготвят пуканки в микровълнова фурна. Царевичните зърна са поставени в плътно запечатана и сплескана книжна торбичка. С разпукването на зърната, торбичката постепенно се издува до крайния си си обем.
Тъй като зърната имат неправилна форма, при поставяне в даден съд между тях остава много празно пространство. Така, зърната запълват от пространството, в което се намират. Поради същата причина пуканките запълват от пространството, в което се намират, както е показано на фигурата вдясно.

Книжна кесия, в която има много голям брой зърна с обща маса , се нуждае от 4 минути в микровълнова фурна, за да станат всички зърна на пуканки. Това време може да се раздели на 8 интервала, всеки по 30 секунди. В рамките на един такъв интервал се разпукват определен брой зърна. На диаграмата по-долу са показани броят зърна, които стават на пуканки в рамките на всеки 30-секунден интервал. В началния момент в кесията има само неразпукани зърна и обемът ѝ е . Едно разпукано зърно, т.е. пуканка, има 40 пъти по-голям обем от едно неразпукано.
Зърната и пуканките се считат за еднородни. Приемете, че всички неразпукани зърна се намират под пуканките. Разстоянията върху диаграмата са ориентировъчни.

а) Колко царевични зърна има в кесията в началния момент? [1,5 т.]
б) Колко е плътността на едно царевично зърно? Колко е плътността на една пуканка? [2 т.]
в) Намерете какъв е обемът на кесията в края на всеки 30-секунден интервал. За повече прегледност може да представите резултатите си в таблица. [5 т.]
г) Ако извадим кесията от фурната, след като са минали точно три минути от началото на готвенето, колко грама пуканки ще можем да си хапнем? [1,5 т.]
Решение
(а) Тъй като всички зърна стават на пуканки, за да намерим колко са били зърната в началния момент, трябва да намерим колко са всички разпуквания.
Броят на всички разпуквания е сума от разпукванията във всеки 30-секунден период, т.е. царевични зърна. [1,5 т]
(б) Тъй като масата на всички 1200 зърна царевица е , то масата на едно зърно е . [0,25 т]
Масата на една пуканка е . [0,25 т]
Началният обем на кесията е . Поради неправилната форма на зърната, половината от този обем е незапълнена. Тогава обемът на едно зърно е . [0,25 т]
Обемът на една пуканка е . [0,25 т]
Плътността на зърното е . [0,5 т]
Плътността на пуканката е . [0,5 т]
(в) Ако в кесията има пуканки, значи има зърна. Приносът на пуканките към обема на кесията е , а приносът на зърната е . [1 т]
Обемът на кесията е . В края на всеки от осемте 30-секундни периода ще имаме:
| [cm] | [cm] | [cm] | Точки | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 1) | 20 | 90 | 88,5 | 178,5 | 0,5 т |
| 2) | 120 | 540 | 81 | 621 | 0,5 т |
| 3) | 300 | 1350 | 67,5 | 1417,5 | 0,5 т |
| 4) | 600 | 2700 | 45 | 2745 | 0,5 т |
| 5) | 900 | 4050 | 22,5 | 4072,5 | 0,5 т |
| 6) | 1080 | 4860 | 9 | 4869 | 0,5 т |
| 7) | 1180 | 5310 | 1,5 | 5311,5 | 0,5 т |
| 8) | 1200 | 5400 | 0 | 5400 | 0,5 т |
(г) От предната подточка се вижда, че след 3 минути ще имаме 1080 пуканки, всяка от които има маса 1/6 g. Ще можем да си хапнем пуканки с маса . [1,5 т]
Оригинал в Архива: NOF3_2017_7problems.pdf · официални решения: NOF3_2017_7solutions.pdf