Всесоюзные олимпиады по физике - Слободецкий И.Ш.
Скачать (прямая ссылка):
275. Для определения плотности металла рм необходимо знать его массу шм
и объем Vu:
Массу металла легко определить по разности масс двух заданных кусков:
= М2 - Му.
Объем металла равен разности объемов двух кусков пластилина:
Ум = У2 - Vy.
Объемы Vyu V2 находят, определив на опыте вес Рх и Р2
W
1 4? Z 3 4 5 и, а
Рис. 302
207
каждого из кусков в воде:
Vi=
Ро 8
К
_MzS ¦
Ро S
где р0 - плотность воды. Для плотности металла получаем:
= (/К2 - Mt) p0g
276. Внутри коробочки находится механическое устройство, схема которого
показана на рисунке 93, б. Оно состоит из рейки, к которой прикреплены
жесткие тяги и пружина. Точка 0 делит длину рейки в отношении 1 : 2.
Исследование устройства сводится к тому, что при фиксированном положении
одной из тяг измеряют смещения остальных. Так, если при фиксированном
положении тяги В сместить на некоторое расстояние х конец D, то тяга С
оказывается неподвижной, а конец В смещается на
3
- х. Если фиксировать положение концов Л и В, то можно установить, что
связь D жесткая, а в связи С имеется пружина. Измеряя силу F0 растяжения
пружины динамометром и смещение х0 конца С, находим жесткость этой
пружины:
k=-^-\ & = 100 Н/м. х"
"Черный ящик", предложенный ученикам 9 класса, содержал устройство, схема
которого представлена на рисунке 93, а.
277. Считая, что при откачивании воздуха из-под стеклянного колпака
объемом У0, который нетрудно измерить геометрическим путем, температура
воздуха не изменяется,
можно на основании закона Бойля - Мариотта записать:
РЛ = р>. (У0 + А У),
PiV0 = р2 (У0 + А У),
где р0 - атмосферное давление, Pi-давление под колпаком после первого
цикла работы насоса, р2 - давление под колпаком после второго цикла
работы насоса. Исключая из этих равенств pt и решая систему относительно
рг, получаем:
Рг =
PiV0
Р о
Е"+ДЕ ,и\,Е"+ДЕ
Для повышения точности измерений нужно число п циклов работы насоса
увеличить, но не очень сильно, так как в противном случае ошибка
возрастает в связи с негерметич-ностью пространства под колпаком.
Давление под колпаком после n-го цикла равно
(|)
Измерив давление газа под колпаком после пит циклов, получаем два
уравнения, можно найти оба неизвестных: атмосферное давление р0 и объем
воздуха АУ, удаляемого насосом за один цикл.
В предоставленном оборудовании вакуумная тарелка с колпаком имела ртутный
манометр, который измерял давление рп под колпаком. Кроме того, в
распоряжении учащихся был стрелочный манометр, который показывал разность
давлений:
= Ро - Рп-Таким образом, атмосферное давление равно сумме пока-
208
заний двух манометров:
Ро = Рп + АР-Из равенства (1), зная р0, находим ДУ:
\ Vo/ n рп
278. Наиболее точный метод выполнения работы заключался в следующем.
Собиралась установка, с помощью которой на экране получалось
сфокусированное линзой изображение лампы. Затем при том же расстоянии
между лампой и линзой устанавливалась за линзой кювета длиной / с
жидкостью. Это привело к удалению изображения лампы вследствие
двухкратного преломления света в кювете, которую можно рассматривать как
параллельную пластину. Перемещая экран на расстояние X, можно снова
добиться резкого изображения лампы на экране (рис. 303). Смещение х
изображения зависит от показателя преломления п воды в кювете (толщиной
стеклянных стенок кюветы пренебрегаем) и от длины / кюветы.
Действительно, как видно из рисунка 304,
I О А | tg р = I ОС\ tga.
Но
sin а tg а
sin (3 tg р
Поэтому
I ОС | = -.
tl
Так как
х = 1 - |ОС|=/ -,
п
то
Рис. 304
279. С помощью имеющегося оборудования можно было определить следующие
параметры жидкости: плотность, удель-
ное сопротивление, поверхностное наряжение.
Плотность жидкости р находят по формуле
где Fa - архимедова сила, действующая на груз объемом V. Архимедова сила
измеряется по разности показаний динамометра рг и р2, соответствующих
нахождению груза, подвешенного к нему, в воздухе и в воде:
Fa = pi - Р
Объем тела определяется с помощью измерительного цилиндра.
Поверхностное натяжение а находят йо формуле
Я
где F - сила, с которой следует поднимать спираль длиной /,
209
изготовленной из проволоки. Спираль позволяет увеличить длину проволоки,
а следовательно, и силу F.
Силу, необходимую для отрыва проволочной спирали от поверхности жидкости,
можно определить с помощью резинового жгута, предварительно
отградуированного по показаниям динамометра.
Для определения удельного сопротивления жидкости р собирается установка
по рисунку 305. Сопротивление жидкости между электродами определяется по
показаниям ампермет-
--
Рис. 305
ра и вольтметра:
Так как
то
RS LS
Р ~ I ~ п'
где I - расстояние между электродами, S - площадь погруженной части
пластины.
280. Построив нагрузочную прямую (см. задачу 274), найдем напряжение на
лампочке и силу тока, идущего через нее (рис. 306): U = 5,4 В, / = = 1,1
А. Поэтому
Р - U1 23 6 Вт.
281. Если массы осколков равны ту и т2, то расстояния гх и г2 от осколков
