Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д21 C1 № 9787
i

Из­вест­но, что быст­рый поток воды в гор­ных реках легко пе­ре­во­ра­чи­ва­ет тя­же­лые камни. Про­ана­ли­зи­руй­те, ос­но­вы­ва­ясь на фи­зи­че­ских за­ко­нах и за­ко­но­мер­но­стях, это яв­ле­ние, счи­тая для упро­ще­ния, что поток воды плот­но­стью ρ, дви­жу­щий­ся со ско­ро­стью υ, «упи­ра­ет­ся» в ку­би­че­ский ка­мень с реб­ром a и оста­нав­ли­ва­ет­ся в пре­де­лах его по­пе­реч­но­го се­че­ния S = a2, со­зда­вая силу F, на­зы­ва­е­мую «ско­рост­ным на­по­ром». Оце­ни­те, во сколь­ко раз уве­ли­чит­ся масса пе­ре­во­ра­чи­ва­е­мых кам­ней, если ско­рость воды воз­рас­тет в 2 раза (се­ле­вой поток)?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  Со­глас­но за­ко­ну из­ме­не­ния им­пуль­са и тре­тье­му за­ко­ну Нью­то­на F=dP/dt, где P  — им­пульс дви­жу­щей­ся воды, а F  — сила, не­об­хо­ди­мая для ее оста­нов­ки.

2.  В еди­ни­цу вре­ме­ни масса «оста­нов­лен­ной» воды в пре­де­лах по­пе­реч­но­го се­че­ния камня равна ρSυ, а из­ме­не­ние ее им­пуль­са  — ρSυ2, так что «ско­рост­ной напор» F = ρSυ2 = ρa2υ2.

3.  Ка­мень пе­ре­во­ра­чи­ва­ет­ся водой, когда мо­мент силы F от­но­си­тель­но оси, про­хо­дя­щей через край­нюю точку опоры камня, пре­вы­ша­ет мо­мент силы тя­же­сти от­но­си­тель­но той же точки.

4.  Счи­тая, что сила F при­ло­же­на в го­ри­зон­таль­ном на­прав­ле­нии на вы­со­те a/2 над край­ним реб­ром ку­би­че­ско­го камня, а сила тя­же­сти, рав­ная ρкa3g,  — по вер­ти­ка­ли вниз на таком же рас­сто­я­нии от этого ребра, по­лу­ча­ем не­ра­вен­ство: ρa2υ2 · a/2 ≥ ρкa3g · a/2, от­ку­да сле­ду­ет, что в мо­мент опро­ки­ды­ва­ния раз­мер камня a про­пор­ци­о­на­лен квад­ра­ту ско­ро­сти воды: a ~ υ2.

5.  Таким об­ра­зом, масса пе­ре­во­ра­чи­ва­е­мо­го камня m ~ a3 ~ υ6, и при уве­ли­че­нии ско­ро­сти воды в 2 раза она воз­рас­тет в 26 = 64 раза!

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
При­ве­де­но пол­ное пра­виль­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее пра­виль­ный ответ (в дан­ном слу­чае: с ро­стом ско­ро­сти воды масса пе­ре­во­ра­чи­ва­е­мых кам­ней воз­рас­та­ет про­пор­ци­о­наль­но ше­стой сте­пе­ни ско­ро­сти), и ис­чер­пы­ва­ю­щие вер­ные рас­суж­де­ния с пря­мым ука­за­ни­ем на­блю­да­е­мых яв­ле­ний и за­ко­но­мер­но­стей (в дан­ном слу­чае: ука­за­ние на закон из­ме­не­ния им­пуль­са, тре­тий закон Нью­то­на и урав­не­ние мо­мен­тов)3
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 № 9755: 9787 Все

Источник: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 13.12.2017, ва­ри­ант ФИ10204
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: