Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д21 C1 № 10237
i

Из­вест­но, что слу­хо­вой ап­па­рат че­ло­ве­ка чув­стви­те­лен к из­ме­не­ни­ям ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния  — если оно быст­ро ме­ня­ет­ся, то уши за­кла­ды­ва­ет. От этого ощу­ще­ния можно из­ба­вить­ся, если опре­де­лен­ным об­ра­зом глот­нуть воз­дух. Объ­яс­ни­те, ос­но­вы­ва­ясь на фи­зи­че­ских за­ко­нах и за­ко­но­мер­но­стях, на­блю­да­е­мое яв­ле­ние и оце­ни­те, при подъ­еме на лифте на какой этаж Глав­но­го зда­ния (ГЗ) МГУ им. М. В. Ло­мо­но­со­ва это за­кла­ды­ва­ние про­изой­дет, если в сред­нем уши че­ло­ве­ка чув­ству­ют из­ме­не­ние дав­ле­ния на 9 мм ртут­но­го стол­ба. Вы­со­та каж­до­го этажа в ГЗ 5 м, а ат­мо­сфер­ные усло­вия близ­ки к нор­маль­ным. Лифт стар­ту­ет с пер­во­го этажа. Счи­тай­те, что в пре­де­лах вы­со­ты ГЗ плот­ность ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха не ме­ня­ет­ся.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  За­кла­ды­ва­ние ушей при из­ме­не­нии ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния свя­за­но с тем, что сред­нее ухо че­ло­ве­ка, за­клю­ча­ю­щее в себе не­ко­то­рый объем воз­ду­ха, от­де­ле­но от внеш­не­го про­стран­ства гер­ме­тич­ной ба­ра­бан­ной пе­ре­пон­кой. При из­ме­не­нии внеш­не­го дав­ле­ния внут­рен­нее дав­ле­ние в опре­де­лен­ных пре­де­лах их раз­но­сти оста­ет­ся по­сто­ян­ным, ба­ра­бан­ная пе­ре­пон­ка вы­ги­ба­ет­ся на­ру­жу или внутрь, вы­зы­вая не­при­ят­ные ощу­ще­ния типа за­кла­ды­ва­ния ушей и даже боль. Для вы­рав­ни­ва­ния дав­ле­ний, ко­то­рое про­ис­хо­дит через узкие ка­на­лы, свя­зы­ва­ю­щие внут­рен­нее ухо с глот­кой, че­ло­век и со­вер­ша­ет гло­та­тель­ные дви­же­ния, на­пря­гая глот­ку, когда в ней за­мкнут опре­де­лен­ный объем воз­ду­ха, и про­тал­ки­вая его в сред­нее ухо или от­са­сы­вая его от­ту­да.

2.  Для чис­лен­ной оцен­ки пе­ре­ве­дем вна­ча­ле h = 9 мм ртут­но­го стол­ба в Па, ис­поль­зуя фор­му­лу для из­ме­не­ния дав­ле­ния с вы­со­той:

\Delta p=\rho_ртgh=13600 умно­жить на 10 умно­жить на 9 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка =1224 Па.

3.  Затем най­дем вы­со­ту H, на ко­то­рой при нор­маль­ных усло­ви­ях (p = 105 Па, T = 273 К) дав­ле­ние воз­ду­ха умень­шит­ся на ве­ли­чи­ну Δp, с уче­том того, что плот­ность воз­ду­ха, со­глас­но урав­не­нию Кла­пей­ро­на  — Мен­де­ле­е­ва, равна \rho_в= дробь: чис­ли­тель: \mu_в p, зна­ме­на­тель: RT конец дроби , где мо­ляр­ная масса воз­ду­ха \mu_в=29 г/моль.

\Delta p=\rho_вgH= дробь: чис­ли­тель: \mu_в p, зна­ме­на­тель: RT конец дроби gH= дробь: чис­ли­тель: 0,029 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 5 умно­жить на 10, зна­ме­на­тель: 8,31 умно­жить на 273 конец дроби умно­жить на H\approx12,78HПа.

Сле­до­ва­тель­но, H \approx дробь: чис­ли­тель: \Delta p, зна­ме­на­тель: 12,78 конец дроби м.

4.  При­рав­ни­вая вы­ра­же­ния для Δp, по­лу­ча­ем H ≈ 96 м, что при­мер­но со­от­вет­ству­ет 19-⁠му этажу ГЗ МГУ.

 

При­ме­ча­ние 1.

Оцен­ку вы­со­ты также можно про­ве­сти иначе. Вб­ли­зи по­верх­но­сти земли при подъ­еме на каж­дые 12 м дав­ле­ние умень­ша­ет­ся на 1 мм рт. ст. Сле­до­ва­тель­но, на 9 мм рт. ст. дав­ле­ние из­ме­нит­ся при подъ­еме на 108 м, а за­кла­ды­ва­ние ушей про­изой­дет на вы­со­те, при­мер­но рав­ной 108 : 5 = 21,6 этажа, то есть между 21 и 22 эта­жом.

 

При­ме­ча­ние 2.

Чи­та­те­лю может по­ка­зать­ся стран­ным, что при одном спо­со­бе ре­ше­ния в от­ве­те 19-⁠й этаж, а при дру­гом  — 22-⁠й этаж. Дело в том, что в усло­вии чис­ло­вые дан­ные при­ве­де­ны с одной зна­ча­щей циф­рой, по­это­му и в от­ве­те они долж­ны быть с одной зна­ча­щей циф­рой. То есть пра­виль­ный ответ (по­ни­ма­е­мый при­бли­жен­но с уче­том по­греш­но­стей округ­ле­ния) для обоих ре­ше­ний  — 20-⁠й этаж.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
При­ве­де­но пол­ное пра­виль­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее пра­виль­ный ответ, и ис­чер­пы­ва­ю­щие вер­ные рас­суж­де­ния с пря­мым ука­за­ни­ем на­блю­да­е­мых яв­ле­ний и за­ко­но­мер­но­стей3
Дан пра­виль­ный ответ, и при­ве­де­но объ­яс­не­ние, но в ре­ше­нии име­ют­ся один или не­сколь­ко из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков. В объ­яс­не­нии не ука­за­но или не ис­поль­зу­ет­ся одно из фи­зи­че­ских яв­ле­ний, свойств, опре­де­ле­ний или один из за­ко­нов (фор­мул), не­об­хо­ди­мых для пол­но­го вер­но­го объ­яс­не­ния. (Утвер­жде­ние, ле­жа­щее в ос­но­ве объ­яс­не­ния, не под­креп­ле­но со­от­вет­ству­ю­щим за­ко­ном, свой­ством, яв­ле­ни­ем, опре­де­ле­ни­ем и т. п.)

И (

ИЛИ

)

Ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но в них со­дер­жит­ся один ло­ги­че­ский не­до­чет.

И (

ИЛИ

)

В ре­ше­нии име­ют­ся лиш­ние за­пи­си, не вхо­дя­щие в ре­ше­ние (воз­мож­но, не­вер­ные), ко­то­рые не от­де­ле­ны от ре­ше­ния (не за­черк­ну­ты; не за­клю­че­ны в скоб­ки, рамку и т. п.).

И (

ИЛИ

)

В ре­ше­нии име­ет­ся не­точ­ность в ука­за­нии на одно из фи­зи­че­ских яв­ле­ний, свойств, опре­де­ле­ний, за­ко­нов (фор­мул), не­об­хо­ди­мых для пол­но­го вер­но­го объ­яс­не­ния

2
Пред­став­ле­но ре­ше­ние, со­от­вет­ству­ю­щее од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев.

Дан пра­виль­ный ответ на во­прос за­да­ния, и при­ве­де­но объ­яс­не­ние, но в нем не ука­за­ны два яв­ле­ния или фи­зи­че­ских за­ко­на, не­об­хо­ди­мых для пол­но­го вер­но­го объ­яс­не­ния.

ИЛИ

Ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но име­ю­щи­е­ся рас­суж­де­ния, на­прав­лен­ные на по­лу­че­ние от­ве­та на во­прос за­да­ния, не до­ве­де­ны до конца.

ИЛИ

Ука­за­ны все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но име­ю­щи­е­ся рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к от­ве­ту, со­дер­жат ошиб­ки.

ИЛИ

Ука­за­ны не все не­об­хо­ди­мые для объ­яс­не­ния яв­ле­ния и за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, но име­ют­ся вер­ные рас­суж­де­ния, на­прав­лен­ные на ре­ше­ние за­да­чи

1
Все слу­чаи ре­ше­ния, ко­то­рые не со­от­вет­ству­ют вы­ше­ука­зан­ным кри­те­ри­ям вы­став­ле­ния оце­нок в 1, 2, 3 балла0
Мак­си­маль­ный балл3

Аналоги к заданию № 10237: 10301 Все

Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.3.4 Дав­ле­ние в жид­ко­сти, по­ко­я­щей­ся в ИСО
Ольга Слободина 14.06.2020 11:04

В учеб­ни­ке по фи­зи­ке Пе­рыш­ки­на Фи­зи­ка 7 ука­за­но, что при подъ­еме на 12 м дав­ле­ние умень­ша­ет­ся на 1 мм рт. ст. Дру­гих ва­ри­ан­тов зна­че­ний из­ме­не­ния дав­ле­ния в за­ви­си­мо­сти от из­ме­не­ния вы­со­ты над зем­лей в школь­ном курсе нет, то есть у ребят, кто это вспом­нит, за­да­ча не сой­дет­ся с от­ве­том.

Служба поддержки

Мо­де­ли, рас­че­ты, ин­фор­ма­ция из учеб­ни­ка — все это при­бли­же­ния и округ­ле­ния, вер­ные с не­ко­то­рой по­греш­но­стью. Грубо го­во­ря, 19-й этаж от 22-го от­ли­ча­ют­ся на 14%, по­это­му от­ве­ты 19, 20, 21 и 22 сле­ду­ет в этой за­да­че за­счи­ты­вать как вер­ные.