Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 41545
i

В го­ри­зон­таль­ном со­су­де на­хо­дит­ся по­движ­ный пор­шень, ко­то­рый может сво­бод­но пе­ре­ме­щать­ся без тре­ния. Пра­вая часть со­су­да за­пол­не­на воз­ду­хом и гер­ме­тич­но за­кры­та проб­кой, левая часть со­су­да от­кры­та. Пор­шень со­единён пру­жи­ной с левой стен­кой со­су­да. Пер­во­на­чаль­но пор­шень на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, а пру­жи­на сжата. В не­де­фор­ми­ро­ван­ном со­сто­я­нии длина пру­жи­ны мень­ше, чем длина со­су­да. Опи­ши­те, куда сме­стит­ся пор­шень, если из пра­вой части со­су­да вы­нуть проб­ку. Тем­пе­ра­ту­ру воз­ду­ха счи­тать по­сто­ян­ной. Ответ по­яс­ни­те, ука­зав, какие фи­зи­че­ские яв­ле­ния и за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Так как левая часть со­су­да от­кры­та, то дав­ле­ние в ней равно ат­мо­сфер­но­му дав­ле­нию. Пру­жи­на сжата, сле­до­ва­тель­но, с ее сто­ро­ны на пор­шень дей­ству­ет сила упру­го­сти, на­прав­лен­ная го­ри­зон­таль­но впра­во. Так же на пор­шень дей­ству­ют сила дав­ле­ния ат­мо­сфе­ры, на­прав­лен­ная впра­во, и сила дав­ле­ния воз­ду­ха, на­хо­дя­ще­го­ся в пра­вом со­су­да, на­прав­лен­ная влево. Так как пор­шень на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, то вы­пол­ня­ет­ся со­от­но­ше­ние:

p_атмS плюс F_упр минус p_1S=0,

где S  — пло­щадь порш­ня, F_упр  — сила упру­го­сти пру­жи­ны, p1  — пер­во­на­чаль­ное дав­ле­ние воз­ду­ха в пра­вом со­су­де. Из дан­но­го со­от­но­ше­ния сле­ду­ет, что p_1 боль­ше p_атм.

При вы­тас­ки­ва­нии проб­ки из пра­вой части со­су­да нач­нет вы­хо­дить воз­дух до тех пор, пока дав­ле­ние в нем не ста­нет рав­ным ат­мо­сфер­но­му p_2=p_атм,. Так как пру­жи­на была пер­во­на­чаль­но сжата, то пор­шень нач­нет пе­ре­ме­щать­ся впра­во. При от­сут­ствии тре­ния между порш­нем и стен­ка­ми со­су­да пор­шень нач­нет со­вер­шать сво­бод­ные ко­ле­ба­ния, ко­то­рые вслед­ствие тре­ния о воз­дух пре­кра­тят­ся. Так как дав­ле­ния в левой и пра­вой ча­стях со­су­да ста­нут рав­ны­ми, то усло­вие рав­но­ве­сия p_атмS плюс F'_упр минус p_2S=0. Сле­до­ва­тель­но, F'_упр=0, то есть пру­жи­на ста­нет не­де­фор­ми­ро­ван­ной. По­это­му пор­шень будет на­хо­дить­ся пра­вее пер­во­на­чаль­но­го по­ло­же­ния.

 

Ответ: После уда­ле­ния проб­ки пор­шень сме­стит­ся впра­во.

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 за­ко­нов

3

Дан пра­виль­ный ответ, и при­ве­де­но объ­яс­не­ние, но в ре­ше­нии име­ет­ся один или не­сколь­ко из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков.

В объ­яс­не­нии не ука­за­но или не ис­поль­зо­ва­ны 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 недочёт.

И (ИЛИ)

В ре­ше­нии име­ют­ся лиш­ние за­пи­си, не вхо­дя­щие в ре­ше­ние (воз­мож­но, не­вер­ные), ко­то­рые не от­де­ле­ны от ре­ше­ния и не зачёрк­ну­ты.

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 нём 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
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.2.8 Сила упру­го­сти. Закон Гука