Задание по направлению « Прикладная физика »

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ГБУ ДО Республиканский детский образовательный технопарк

ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет

Кафедра «Общая физика»

ХХVI Республиканская техническая олимпиада «Шаг в будущее»

Заочный этап

Учебный год

Задание по направлению «Прикладная физика »

Задача 1. Между селами Электрон и Позитрон имеются две дороги: асфальтированная и шоссейная. Асфальтированную дорогу автобус проезжает со средней скоростью υ. Первую половину шоссейной дороги автобус проезжает со средней скоростью 1,5 υ. Средняя скорость автобуса на второй половине шоссейной дороги составляет 0,5 υ. Во сколько раз асфальтированная дорога длиннее шоссейной, если время поездки из села Электрон в село Позитрон по обеим дорогам одинаковое?	Рис.1
Задача 2. Система состоит из легкого подвижного блока и двух легких пружин с жесткостями k и 2 k, связанных легкой нерастяжимой нитью (рис.1). Первоначально, приложенная к свободному концу нити внешняя сила F = 6 Н, обеспечивает деформацию нижней пружины на Δx = 1 см. Какую минимальную работу A должна совершить внешняя сила, чтобы сместить вниз свободный конец нити ещё на Δx?
Задача 3. Юные экспериментаторы изготавливали детали с помощью 3D-принтера. Им было необходимо изготовить их, смешивая два различных материала. Для изготовления деталей расплавлялась проволока, которая подавалась в область нагрева с постоянной скоростью. Доля первого материала составляла 30% от массы детали. Проволока из первого материала имела площадь сечения S1=2 мм2 и плотность ρ1=2 г/см3. У второго материала: S2=3 мм2 и ρ2=1.4 г/см3. Каково должно быть соотношение скоростей υ1/υ2 подачи проволок в область нагрева для обеспечения нужного массового соотношения?
Задача 4. В горизонтально расположенной пробирке с помощью столбика ртути длиной d=5 см заперт воздух при температуре 300 К. Затем пробирку переворачивают вертикально открытым концом вверх и нагревают, в результате чего объём запертого воздуха становится таким же, как и был в горизонтальном положении. Какова стала температура внутри пробирки, если атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. (ρрт=13600 кг/м3).
Задача 5. Будущее светило физики Иннокентий изучал закон Архимеда. Он соорудил из пластилина куб с длиной ребра 4 см и с полостью внутри. Иннокентий поместил этот куб в воду и обнаружил, что куб плавает, погрузившись в воду на 1/24 своего объёма. Далее он смял этот куб из пластилина и соорудил другой куб, но уже сплошной, без полости. Иннокентий поместил новый куб в воду и наблюдал, что этот куб плавает, погрузившись на 8/9 своего объема. Определите высоту выступающей над водой части сплошного куба (верхние грани кубов при плавании были горизонтальными, и плотность пластилина все время была постоянной).
Задача 6. Вещество некоторой планеты имеет среднюю плотность ρ= 2900 кг/м3. Планету можно считать шаром с однородным распределением массы по объему. Какой период обращения имеет искусственный спутник, запущенный близко к поверхности этой планеты?
Задача 7. В электронно-лучевой трубке школьного осциллографа разность потенциалов между катодом и анодом равна 5 кВ. Отклонение электронного луча при горизонтальной развертке осуществляется магнитным полем, создаваемым двумя электромагнитными катушками. Протяженность области, в которой электроны пролетают через магнитное поле, направленное перпендикулярно к электрическому полю, равна 8 см. Какова индукция отклоняющего магнитного поля при значении угла отклонения электронного луча по горизонтали, равному 15°?
Задача 8. К выводам фотоэлемента с электродами, покрытыми кальцием, подключен конденсатор емкостью С = 6 нФ. При длительном освещении катода светом c частотой n = 1015 Гц ток через фотоэлемент, возникший вначале, постепенно прекращается. Работа выхода электронов из кальция А = 2,76 эВ. Какой заряд в момент прекращения фототока будет на обкладках конденсатора?
Задача 9. На оси х в т. х1=0 находится тонкая собирающая линза, а в точке х2=16 см – тонкая рассеивающая линза, с фокусным расстоянием F1= -16 см. Главные оптические оси обеих линз лежат на оси х. На собирающую линзу по оси х падает параллельный пучок света из области х<0. Пройдя оптическую систему, пучок остается параллельным. Найдите фокусное расстояние F2 собирающей линзы.
Задача 10. Количество солнечной энергии, попадающее на 1 квадратный сантиметр земной поверхности за 1 минуту составляет 8.34 Дж. Какую площадь поверхности должна иметь кремниевая солнечная батарея, чтобы обеспечивать электрическую мощность 200 Вт при к.п.д. преобразования 20 %?