Методическое пособие «Формирование навыков решения задач по физике у одаренных детей» (стр. 5 )

  A  B

  C  O  D

  E  H

  M

Решение:

Предположим, что длина нити уменьшилась на величину ДL, тогда длина всей подвески уменьшится на 3ДL и, следовательно, центр масс поднимется на  3/2ДL.

Работа силы натяжения Т идет на приращение потенциальной энергии системы 

  TДL= 3/2mg ДL,  следовательно  T= 3/2mg.

Где находится центр масс тонкой однородной проволоки, согнутой в виде полуокружности радиуса  R? Определите избыточное давление в мыльном пузыре известного радиуса различными способами, в том числе. Опираясь на метод виртуальных перемещений.

7.4 Определите силу, действующую на единицу площади поверхности проводящего шара радиуса R, которому сообщен заряд q.

7.5 С какой силой отталкиваются половинки проводящего шара радиуса R, которому сообщен заряд q?

7.6 Найдите силу взаимодействия пластин плоского конденсатора с площадью обкладок S и зарядом обкладок Q, помещенного в жидкий диэлектрик с диэлектрической проницаемостью е. Считать, что расстояние между обкладками конденсатора много меньше характерного размера обкладки.

7.7 Определите давление на боковую поверхность соленоида с числом витков на единицу длины, равным  n, при токе в обмотке, равном I. 

Зависимость результата измерений от способа измерений.

7.8 Определите период колебаний математического маятника двумя способами:

- маятник колеблется, секундомер запускается в момент максимального отклонения груза от положения равновесия;

- секундомер запускается в момент освобождения груза маятника.

Объясните отличия в полученных результатах.

Какой из результатов ближе к истинному значению?

Занятие 8.

Гидро - и аэростатика

Разминка

На весах уравновешен стакан с водой. Нарушится ли равновесие, если опустить в стакан с водой палец?
В одном из сообщающихся сосудов на поверхности находится деревянный брусок. Совпадают ли уровни воды в сосудах?

Изменится ли осадка теплохода, прошедшего из северных вод в экваториальные, вследствие изменения ускорения свободного падения с широтой?
В обоих случаях жидкость на одном уровне. Когда это возможно?

Сохранится ли равновесие весов, если нитку удлинить так, чтобы тело целиком погрузилось в воду?

В герметичный сосуд налита вода, в ней плавает деревянный шар. Давление воздуха в сосуде увеличили в два раза до 2 Р. Как измениться глубина погружения шара?

В стакане, наполненном до краев водой, плавает кусок

льда, перельется ли вода через край, когда лед растает? Что произойдет, если в стакане находиться не вода, а жидкость более плотная или менее плотная?

Уравновешенную систему нагревают снизу. Нарушиться ли равновесие при нагреве?

Гидро - и аэростатика

Шарик подвешен в высоком сосуде на легкой нити, как показано на рисунке. После того как сосуд заполниться водой, и шарик оказался полностью погруженным в воду, натяжение нити не изменилось. Определить плотность материала, из которого изготовлен шарик.

Решение:

После заполнения сосуда водой к силам, действующим на шарик, добавится сила Архимеда, поэтому, сила натяжения нити не изменится только в том случае, если шарик будет стремиться всплыть.

До заполнения водой сосуда условие равновесия имеет вид

  T=mg,  где Т - сила натяжения нити, m – масса шарика.

После заполнения сосуда водой условие равновесия примет вид

  T+mg=сВgV  или  T+ сVg  =сВgV, где V – объем шарика.

Решая систему, составленную из двух условий равновесия, получим

с=  сВ /2= 500 кг/м3.

Тонкий цилиндрический стакан массой m = 50 г ставят вверх дном на поверхность воды и медленно погружают так, что он все время остается в вертикальном положении. Высота стакана h = 10 см, площадь дна S = 20 см2. на какую минимальную глубину H надо опустить стакан, чтобы он утонул?

Атмосферное давление p0давлением паров воды в стакане и толщиной его стенок пренебречь, температуру воды считать постоянной.

Отверстие в горизонтальном дне сосуда закрыто легким полусферическим колпачком радиуса R. Сосуд наполнен жидкостью плотности с. Дно находиться на глубине H. Найдите силу, с которой колпачок давит на дно сосуда.

В полусферический колокол, плотно лежащий на столе, наливают через отверстие вверху воду. Когда вода доходит до отверстия, она приподнимает колокол и начинает вытекать снизу. Найдите массу колокола, если его радиус R, а плотность воды с.

Герметично закрытый бак высотой 3 м заполнен водой так, что на его дне находятся два одинаковых пузырька воздуха. Давление на дне бака 0,15 МПа. Каким станет давление на дне бака, если всплывет один пузырек? Два пузырька?