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 (6 т.)

Тънкостенна стъклена тръба с дължина ll е потопена наполовина в съд с течност с плътност ρ\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).

Вертикална тънкостенна тръба, потопена наполовина в съд с течност; дължината на тръбата е означена с l, плътността на течността с ρ.
Вертикална тръба със запушен горен край; в долната ѝ част е останал стълб течност с височина x.

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

Б) Сравнете атмосферното налягане p0p_0 и налягането на въздуха p1p_1, който остава затворен между горния край на тръбата и останалата в тръбата течност (>>, <<, или ==). Обосновете отговора си. [0,5 т.]

В) Намерете височината xx на стълба течност, която е останала в тръбата. Анализирайте отговора. [5 т.]

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 p0p_0, а земното ускорение е gg. Приемете, че температурата на цялата система е постоянна.

Част 2 (4 т.)

Камък, с маса mm и плътност ρ1\rho_1, потъва към дъното на аквариум пълен с течност с плътност ρ2\rho_2. Камъкът се движи с постоянна скорост vv.

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

Б) Какво количество топлина QQ се отделя, докато камъкът потъне на дълбочина hh? [3 т.]

Отговори

Решение

Теми и трудност

Трудност: неоценена.

Флуиди · Топлинни явления · Хидростатика · Идеални газове · Архимедова сила

Предпоставки: Прогимназиална подготовка, Разширена олимпиадна подготовка


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