НОФ 2022, III кръг (национален), 9. клас — Задача 1

Национална олимпиада по физика 2022, национален кръг, тема за III състезателна група (9. клас) · 1 април 2022 г. · 10 т.

Условие

Задачата се състои от две независими части.

Част 1. Вземаме течност със сламка.

Тънкостенна стъклена тръба с дължина $l$ е потопена наполовина в съд с течност с плътност $\rho$ (фиг. 1). Горният край на тръбата се запушва и тръбата се изважда от течността, като през цялото време остава вертикална. В резултат на това част от течността се излива от тръбата (фиг. 1а).

Част 1, А) Колко е височината $H$ на стълба течност в тръбата, преди да се затвори горния ѝ край? [0,5 т.]

Част 1, Б) Сравнете атмосферното налягане $p_0$ и налягането на въздуха $p_1$, който остава затворен между горния край на тръбата и останалата в тръбата течност ($>$, $<$, или $=$). Обосновете отговора си. [0,5 т.]

Част 1, В) Намерете височината $x$ на стълба течност, която е останала в тръбата. Анализирайте отговора.

Уточнение: Под анализ на отговора се разбира: ако получите повече от едно решение, да прецените кое решение е вярно/възможно и защо, или може би и двете решения имат смисъл? Какъв е той? Има ли случай, при който задачата няма решение, т.е. при какви връзки между параметрите няма решение и др?.

Атмосферното налягане е $p_0$, а земното ускорение е $g$. Приемете, че температурата на цялата система е постоянна. [5 т.]

Част 2, А) Част 2. Камък, с маса $m$ и плътност $\rho_1$, потъва към дъното на аквариум пълен с течност с плътност $\rho_2$. Камъкът се движи с постоянна скорост $v$.

Направете подходящ чертеж и отбележете посоките на силите, действащи на камъка. [1 т.]

Част 2, Б) Какво количество топлина $Q$ се отделя, докато камъкът потъне на дълбочина $h$? [3 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF3_2022_9problems.pdf · официални решения: NOF3_2022_9solutions.pdf