Eesti koolinoorte 50. täppisteaduste olümpiaad Füüsika lõppvoor. 30. märts a. Keskkooli ülesannete lahendused

Σχετικά έγγραφα
MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED, ÜLESANDED LEA PALLAS VII OSA

Planeedi Maa kaardistamine G O R. Planeedi Maa kõige lihtsamaks mudeliks on kera. Joon 1

Ruumilise jõusüsteemi taandamine lihtsaimale kujule

Lokaalsed ekstreemumid

Vektoralgebra seisukohalt võib ka selle võrduse kirja panna skalaarkorrutise

Funktsiooni diferentsiaal

Eesti koolinoorte 51. täppisteaduste olümpiaad

9. AM ja FM detektorid

KORDAMINE RIIGIEKSAMIKS VII teema Vektor. Joone võrrandid.

2017/2018. õa keemiaolümpiaadi piirkonnavooru lahendused klass

KORDAMINE RIIGIEKSAMIKS V teema Vektor. Joone võrrandid.

28. Sirgvoolu, solenoidi ja toroidi magnetinduktsiooni arvutamine koguvooluseaduse abil.

Eesti koolinoorte 26. füüsika lahtine võistlus

HAPE-ALUS TASAKAAL. Teema nr 2

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED LEA PALLAS XII OSA

Eesti koolinoorte 26. füüsika lahtine võistlus

Geomeetrilised vektorid

20. SIRGE VÕRRANDID. Joonis 20.1

Füüsika. Mehaanika alused. Absoluutselt elastne tsentraalpõrge

Kompleksarvu algebraline kuju

Ehitusmehaanika harjutus

Eesti koolinoorte 43. keemiaolümpiaad

Analüütilise geomeetria praktikum II. L. Tuulmets

Mitmest lülist koosneva mehhanismi punktide kiiruste ja kiirenduste leidmine

2.2.1 Geomeetriline interpretatsioon

PLASTSED DEFORMATSIOONID

Teaduskool. Alalisvooluringid. Koostanud Kaljo Schults

,millest avaldub 21) 23)

Eesti koolinoorte XLVIII täppisteaduste olümpiaadi

Sissejuhatus mehhatroonikasse MHK0120

Vektorid II. Analüütiline geomeetria 3D Modelleerimise ja visualiseerimise erialale

; y ) vektori lõpppunkt, siis

Eesti koolinoorte 58. füüsikaolümpiaad

Füüsika täiendusõpe YFR0080

Eesti LIV matemaatikaolümpiaad

Füüsika täiendusõpe YFR0080

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

Nelja kooli ühiskatsete näidisülesanded: füüsika

Eesti koolinoorte 22. füüsika lahtine võistlus

Deformeeruva keskkonna dünaamika

TARTU ÜLIKOOL Teaduskool. STAATIKA TASAKAALUSTAMISTINGIMUSED Koostanud J. Lellep, L. Roots

Koduseid ülesandeid IMO 2017 Eesti võistkonna kandidaatidele vol 4 lahendused

sin 2 α + cos 2 sin cos cos 2α = cos² - sin² tan 2α =

1 Funktsioon, piirväärtus, pidevus

6.6 Ühtlaselt koormatud plaatide lihtsamad

Lõppvoor. 7. märts a. Gümnaasiumi ülesannete lahendused

3. IMPULSS, TÖÖ, ENERGIA

Smith i diagramm. Peegeldustegur

5. TUGEVUSARVUTUSED PAINDELE

4.2.5 Täiustatud meetod tuletõkestusvõime määramiseks

Füüsika täiendusõpe YFR0080

Sissejuhatus. Kinemaatika

Vektori u skalaarkorrutist iseendaga nimetatakse selle vektori skalaarruuduks ja tähistatakse (u ) 2 või u 2 u. u v cos α = u 2 + v 2 PQ 2

Eesti koolinoorte 53. füüsikaolümpiaad

4.1 Funktsiooni lähendamine. Taylori polünoom.

Graafiteooria üldmõisteid. Graaf G ( X, A ) Tippude hulk: X={ x 1, x 2,.., x n } Servade (kaarte) hulk: A={ a 1, a 2,.., a m } Orienteeritud graafid

Sirgete varraste vääne

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

Fotomeetria. Laineoptika

Eesti koolinoorte 65. füüsikaolumpiaad

MATEMAATILISEST LOOGIKAST (Lausearvutus)

Kujutise saamine MAGNETRESONANTSTOMOGRAAFIAS (MRT) Magnetic Resonance Imaging - MRI

Vektor. Joone võrrand. Analüütiline geomeetria.

Funktsioonide õpetamisest põhikooli matemaatikakursuses

Eesti koolinoorte XLI täppisteaduste olümpiaad

6 Mitme muutuja funktsioonid

ITI 0041 Loogika arvutiteaduses Sügis 2005 / Tarmo Uustalu Loeng 4 PREDIKAATLOOGIKA

TARTU ÜLIKOOL. Teaduskool. Magnetism. Koostanud Urmo Visk

TARTU ÜLIKOOL Teaduskool. V. Väinaste. Kehade pöördliikumine

Eesti koolinoorte 28. füüsika lahtine võistlus

M E H A A N I K A KINEMAATIKA Sirgjooneline liikumine

(Raud)betoonkonstruktsioonide üldkursus 33

4. KEHADE VASTASTIKMÕJUD. JÕUD

Kordamine 2. osa Jõud looduses, tihedus, rõhk, kehad vedelikus ja gaasis. FÜÜSIKA 8. KLASSILE

Deformatsioon ja olekuvõrrandid

Ehitusmehaanika. EST meetod

Tallinna Tehnikaülikool Mehaanikainstituut Deformeeruva keha mehaanika õppetool. Andrus Salupere STAATIKA ÜLESANDED

KEEMIAÜLESANNETE LAHENDAMISE LAHTINE VÕISTLUS

MATEMAATILINE ANAL U US II Juhend TT U kaug oppe- uli opilastele

2.1. Jõud ja pinged 2-2

REAALAINETE KESKUS JAAK SÄRAK

MEHAANIKA. s t. kogu. kogu. s t

FÜÜSIKA I PÕHIVARA. Põhivara on mõeldud üliõpilastele kasutamiseks õppeprotsessis aines FÜÜSIKA I. Koostas õppejõud P.Otsnik

Tuletis ja diferentsiaal

1 Kompleksarvud Imaginaararvud Praktiline väärtus Kõige ilusam valem? Kompleksarvu erinevad kujud...

Staatika ja kinemaatika

Kui ühtlase liikumise kiirus on teada, saab aja t jooksul läbitud teepikkuse arvutada valemist

2017/2018. õa keemiaolümpiaadi lõppvooru ülesannete lahendused klass

T~oestatavalt korrektne transleerimine

O15. Prisma aine dispersiooni määramine goniomeetri abil.

Vektorid. A=( A x, A y, A z ) Vektor analüütilises geomeetrias

KOMBINATSIOONID, PERMUTATSIOOND JA BINOOMKORDAJAD

Andmeanalüüs molekulaarbioloogias

Kosmoloogia Lühikonspekt

9. LIIKUMISVÕRRAND. Hüdrodünaamikas jaotatakse vedelikes või gaasides mõjuvad jõud massijõududeks ja pinnajõududeks.

Skalaar, vektor, tensor

5. OPTIMEERIMISÜLESANDED MAJANDUSES

Tehniline Mehaanika. I. Staatika II. Tugevusõpetus III. Kinemaatika IV. Dünaamika V. Masinaelemendid /aparaatide detailid/ I STAATIKA

3. Elektromagnetism. 3.1 Koolifüüsikast pärit põhiteadmisi

HSM TT 1578 EST EE (04.08) RBLV /G

Transcript:

Eesti koolinoorte 50. täppisteaduste olümpiaad 1. ülesanne Füüsika lõppvoor. 30. märts 2003. a. Keskkooli ülesannete lahendused Läheme kiirusega v/2 liikuvasse süsteemi. Seal on olukord sümmeetriline, ei ole ühtegi eelistatud suunda. See tähendab, et litter jääb antud süsteemis paigale (kuid hakkab ilmselt pöörlema). [Soovi korral võib veenduda ka jõudude tasakaalus: jagame litri mõttelisteks tükkideks, igale pisikesele tükile mõjuv hõõrdejõud on antud tüki ja aluspinna kiirsvektorite vahe sihiline. On lihtne näha, et telje suhtes sümmeetrilistele tükkidele mõjuvad vastassuunalised jõud, mis annavad summas nulli.] Seega laboratoorses süsteemis on litri kiirus v/2. 2. ülesanne Korgi ja seina vaheline pindala on alguses S 0 = lπd. Alguses on korgi rõhumisjõud vastu seina: N 0 = ps 0. Pudelikaela ja korgi vaheline hõõrdejõud, kui kork on pudelikaelas (see on maksimaalne): F 0 = N 0 µ + p 0d 2 = πd ( µpl + p 0d ) 180 N, kus p 0 on õhurõhk. Kui korki hakata välja tõmbama, siis hõõrdejõud jõud väheneb nullini ja on lineaarses sõltuvuses nihkest (võrdeline pindalaga S). Seepärast on jõu keskväärtus alg- ja lõppväärtuste aritmeetiline keskmine ( µpl F k = πd 2 + p ) 0d. Tehtud töö: A = F k l = πdl 2 ( µpl + p 0d 2 1 ),3 J.

3. ülesanne A O F O 1 C A 1 Kuna allikas ja kujutis asuvad teine teisel pool telge, siis saab olla tegemist ainult nõguspeegliga. Leiame kõveruskeskme asukoha. Kiir, mis allikast langeb peeglile nii, et selle pikendus läbib kõveruskeset peegeldub sama teed tagasi ja peab läbima ka kujutist. Seega A ja A 1 ühendussirge lõikepunkt optilise teljega määrab ära kõveruskeskme C. Peegli ja telje lõikepunkti langeva kiire korral on langemisnurk võrdne peegeldumisnurgaga. Selle punkti leidmiseks leian A 1 sümmeetrilise punkti teisel pool telge ja tõmban sealt sirge läbi A. Teljega lõikumise punktis asub peegli lagipunkt. Selle punkti ja kõveruskeskme vahelise kauguse poolel maal asub fookus.. ülesanne Kui veetase suureneb ühtlaselt, siis suureneb ühtlaselt ka näit. Kui veetase hakkab aga langema, siis näit ei hakka vähenema enne kui tõmbejõudude resultant on saanud nii suureks, et ületab pliiatsi ja paberi vahelise hõõrdejõu. Seega, kui vahepeal toimuks väiksemaid kõikumisi, siis need ei oleks märgatavad. Numbrilistest andmetest läheb vaja hõõrdetegurit, pliiatsi ja paberi vahelist hõõrdejõudu ja ujuki raadiust. Leiame, kui palju peab veetase muutuma, et sellist jõudu tekitada: F archimedes = V g V = h S S = π R 2 2 ; S = 0,126 m 2

F archimedes = h S g Vee tihedus = 1000 kg/m 3. Võrdustame F h = F archimedes, siit saame: h = F h h = 0,97 mm 1 mm S g 5. ülesanne Olgu voltmeetri sisetakistus r. Voltmeetri näit on võrdne pingega tema klemmidel U = ir, kus i on teda läbiva voolu tugevus. Voltmeetrite näitude summa U Σ = r(i 1 +i 2 +...+i 15 ). Voolu pidevuse tõttu i 1 + i 2 +... + i 15 = I 1. Seega U Σ = ri 1, st. meil on vaja leida voltmeetri sisetakistus. Selle saame kätte esimese voltmeetri abil, sest teda läbib vool i 1 = I 2 I 1, millest r = U 1 /i 1. Järelikult U Σ = U 1 (I 2 I 1 )/i 1 = 87 V 6. ülesanne Üleslükkejõud tasakaalustab aerostaadi kesta ja gondli kaalu M g ning vesiniku kaalu m H2 g: Ideaalse gaasi olekuvõrrandist seega ρõhk V g = Mg + m H2 g. ρõhk = pµ õhk RTõhk, m H2 = pv µ H 2 RTõhk, M = pv grtõhk (µõhk µ H2 ). Saadud valemit rakendame nüüd situatsioonile enne soojenemist ja pärast jahtumist. Enne soojenemist M 0 = pv 0 grtõhk (µõhk µ H2 ). 3

Olgu pärast jahtumist kesta ruumala V 1. Kuna jahtumise käigus vesiniku kogus ei muutunud ja p = const, siis Seega pärast jahtumist V 1 Tõhk = V 0 T 1. M 1 = pv 1 grtõhk (µõhk µ H2 ) = pv 0 grt 1 (µõhk µ H2 ) ja allaheidetava ballasti kogus 7. ülesanne M 0 M 1 = pv ( 0 1 1 ) (µõhk µ H2 ). gr Tõhk T 1 Tähistame graafikul toodud sõltuvuse P = P(v). Lennates kiirusega v, on energiakulu vahemaa s läbimisel Miinimumis de/dv = 0 ehk E(v) = P(v)t = P(v) s v. P (v) 1 v P(v) 1 v 2 = 0 P (v) = P(v) v. Seega energiamiinimum on graafiku sellises punktis, kus koordinaatide algust läbiv sirge on kõverale P(v) puutujaks. Graafikult saame v 11 m/s. Alternatiivne lahendus. Tehtav töö A = p(v)s/v on võrdeline suurusega p(v)/v, st. graafiku punkti p(v) ja nullpunkti ühendava joone tõusunurga tangensiga. On ilmne, et see omab minimaalset väärtust punktis, kus nullpunktist tõmmatud sirge puudutab graafikut: graafikult leiame v 11 m/s.

8. ülesanne Vahetult peale põrget saab massikese O liikuda punktist B ratta keskpunkti tõmmatud sirge ristsihis. Et selles sihis jõudusid ei mõju (hõõrdejõud on tühine: tünni massi me ei arvesta, vesi tünni sees aga libiseb tünni suhtes vabalt, st. efektiivne hõõrdetegur on null), siis antud-sihiline kiirus põrke ajal ei muutu. Küll aga läheb põrke plastsuse tõttu kaduma ristsihiline (OB-sihiline) komponent. Sarnastest kolmurkadest leiame, et kiirus vahetult peale põrget v 1 = v(r H)/R. Lõppkiiruse v 2 leiame energia jäävuse seadusest, v1 2 = 2gH + v2 2 ning v 2 = v 2 (1 H/R) 2 2gH. 9. ülesanne Tumedad laigud on seal, kus esimese ja tagumise pleki augud on kohakuti. Mõõdame jooniselt kahe tumeda laigu vahelise kauguse H ning kahe plekiaugu vahelise kauguse h. Sarnastest kolmurkadest saame H/L = h/a, kus L on otsitav kaugus. Seega L = Ha/h = Na, kus N = 13 on kahe tumeda laigu vahele jäävate plekiaukude arv. Seega L 8 m. 10. ülesanne a) Magnetvälja muutumine tekitab ringikujulises kontuuris raadiusega r 0 elektromotoorjõu U = dφ/dt, kus Φ = Bπr 0 2. Sellele vastab elektriväli E = U = 2πr 0. Newtoni II seadus prootoni jaoks 5

on mdv/dt = ee = (db/dt)(er 0 /2). Seega mv = Ber 0 /2jaA = Be/2m. b) Leiame prootoni tsüklotronraadiuse r: mv 2 /r = Bev, millest r = mv/be = r 0 /2. Prooton lendab silindrist välja, kui 2r + r 0 > R, s.t. r 0 > R/2. Need prootonid, mis olid sisemise silindri (raadiusega R/2) sees, ei välju magnetväljast; vastuse küsimusele annab silindrite ruumalade suhe, k = 1/. 6