Межрегиональная физическая олимпиада. Это задачи для самых умных юных физиков
> ,
ВШМФ «АВАНГАРД», г. Москва
Межрегиональная физическая олимпиада
Министерство образования и науки (МОиН) РФ считает обучение в заочных физико-математических школах серьёзным резервом повышения уровня знаний учащихся по естественнонаучным дисциплинам. Большой практический опыт заочного обучения школьников имеет всероссийская школа математики и физики (ВШМФ) «Авангард», учреждённая МОиН РФ. Её работа ориентирована прежде всего на «среднего» ученика, что позволяет оказывать реальную помощь в учёбе не только одарённым детям, но и школам в целом.
Он думает, что он уже приближается к цели. Тедеско утверждает, что, хотя мы не можем количественно оценить соотношение между морским и наземным льдом, он убежден, что период необычного потепления в Гренландии может спровоцировать эффект домино, который будет иметь последствия на многие годы вперед. Например, было показано, что верхний слой лиственничного слоя Гренландии плавится в жаркие периоды, а поскольку вода менее отражающая, чем лед или снег, и поглощает больше солнечной энергии, плавление ускоряется по всему региону.
Несмотря на то, что вода снова замораживается, структура ледяного кристалла льда изменится, и в будущем он будет таять быстрее. Даже такой теплый период, который затронет ситуацию всего несколько недель, создаст «память»во льду, которая повлияет на ее поведение на долгие годы, - объясняет Тедеско. Это даже настолько молодая область, что ни одно из этих изученных отношений не было включено в модели, которые пытаются предсказать подъем уровня моря в конце этого столетия.
С октября 2008 г. по февраль 2009 г. ВШМФ «Авангард» проводит очередную межрегиональную заочную физическую олимпиаду для школьников 7–10-х классов. Основная цель – ознакомление учащихся с задачами олимпиадного уровня и предоставление возможности сравнить свои успехи с успехами ровесников. Обращаемся к директорам школ и учителям физики с просьбой провести олимпиаду в своём учебном учреждении.
Однако многие полагают, что последствия потепления Арктики будут иметь серьезные и неожиданные последствия. Фрэнсис считает, что некоторые из недавних эпизодов экстремальной погоды были вызваны внезапными колебаниями в атмосфере Земли. Они обязаны им феноменом, называемым «экстремальными волнами». Такие волны могут принести холодную погоду в неожиданно теплую погоду или холодную погоду до самого жаркого. Но Фрэнсис не уверен, что произойдет в больших масштабах, пока арктический лед еще не расплавится.
Однако он добавляет, что нет оснований полагать, что если глобальные уровни углекислого газа будут продолжать расти, эта тенденция может быть отменена. Во всех ее компьютерных моделях результаты одинаково мрачны: «Все в конечном итоге указывают на сценарий, в котором не подсчитывается количество льда». Климатологи утверждают, что в ближайшие 3-4 года Северный полюс будет полностью лишен льда в течение года. Это произойдет, потому что оно будет полностью расплавлено. Это может привести к катастрофическим изменениям в экосистеме и климате северного полушария.
Инструкция по проведению
1. Продиктуйте учащимся условия олимпиадных задач, предложите в недельный срок аккуратно оформить решения согласно требованиям и отослать их не позднее 28 февраля 2009 г. по почте в обычных конвертах по адресу: 115446, Москва, а/я 450, ОРГКОМИТЕТ, Ф (номер класса).
2. Участником олимпиады считается школьник, приславший решение хотя бы одной задачи. Следует разъяснить школьникам, что решать все задачи совершенно необязательно.
Американский центр снега и льда собирает данные о состоянии ледяного покрова в Арктике. То, что происходит на северном полюсе нашей планеты, можно увидеть по спутниковым данным. Теперь, в восточной части Арктики, около половины территории, когда-то занятой льдом, превратилось в поверхность Северного Ледовитого океана.
Оказывается, глобальное потепление прогрессирует намного быстрее, чем ожидали ученые, которые следят за изменениями в Северном полюсе. Британский страж опубликовал прогноз, согласно которому европейцам нужно готовиться к очень суровой зиме. Это связано с изменениями направления воздушного потока в Северной Атлантике, которые будут смывать Европу. Из-за этой тенденции некоторые европейские страны, расположенные на той же широте, что и Сибирь, находятся в умеренном климате.
3. К рассмотрению принимаются только индивидуальные работы.
4. Решения аккуратно оформляются на двойных тетрадных листах в клеточку с отрезанными полями (около 2 см), сшитых книжечкой и пронумерованных. На первом листе указываются ф.и. учащегося, домашний адрес, номер школы, класс, ф.и.о. учителя физики. Решение каждой задачи начинается с новой страницы. Последовательность задач соответствует их нумерации в условии.
Если это произойдет, произойдет крах экосистем, в которых под угрозой исчезнут животные, такие как белые медведи, киты и тюлени. Этим животным сейчас угрожает исчезновение. Однако это положительно влияет на то, что происходит одновременно на Южном полюсе. Там мы видим, что процесс полностью отменен, а ледяной покров все еще растет. За последние несколько лет антарктический ледниковый щит достиг рекордной отметки. Озоновая дыра только усиливает сильный поток холодного воздуха. Однако восстановление озонового слоя может изменить эти процессы, а затем Антарктида начнет нагреваться и терять лед.
5. В письмо вкладываются два маркированных конверта с домашним адресом учащегося и обратным адресом ОРГКОМИТЕТА. В первом конверте участнику будет выслано сообщение о регистрации работы, во втором – результаты и решения задач.
6. Победители олимпиады получат дипломы и призы. Все участники независимо от результатов получат подробную информацию о работе заочного отделения школы «Авангард».
Ученые говорят, что человечество не контролирует процессы, которые происходят на полюсах Земли, и мы можем только смотреть на изменения, полагая, что мы понимаем их причины, но это маловероятно, поскольку глобальные элиты сосредоточены на сокращении газов, таких как углекислый газ, полностью обходя их. вклад метана в газовый баланс. Пока цель состоит в том, чтобы унаследовать человечество углеродным налогом, мы не узнаем правду и только полуправды, необходимые для оправдания глобального грабежа.
Точные наблюдения морского льда в Арктике начались только с помощью спутников в конце года. Уже в конце века процесс сокращения ледяных шапок заметно и ускорился. Насколько лед достиг Арктики, прежде чем мы начали проводить спутниковые наблюдения? Имеются ли такие колебания, как нынешние, до того, как нынешний климат потепления беспрецедентен?
Задания XIV МФО 2008/2009 уч.г.
7-й класс
1. Маша и Павлик купили по порции мороженого и принесли его домой. Павлик положил своё мороженое в блюдце на стол, а Маша поставила своё мороженое под струю вентилятора. Чьё мороженое дольше не растает?
2. Школьники побывали в музее-усадьбе Л.Н.Толстого «Ясная поляна» и возвращались в Рязань на автобусах, которые ехали со скоростью 1 = 70 км/ч. Пошёл дождь, и водители снизили скорость до 2 = 60 км/ч. Когда дождь кончился, до Рязани оставалось проехать s = 40 км. Автобусы поехали со скоростью 3 = 75 км/ч и въехали в Рязань в точно запланированное время. Сколько времени шёл дождь? Чему равна средняя скорость автобуса? Для упрощения считайте, что автобусы в пути не останавливались.
По-видимому, исчезновение ледяного покрова наблюдается в сентябре, в конце полярного дня, когда он тает до самого маленького в годовом размере. Диапазон плавающего морского льда в Арктике в течение сентябрьского минимума. Точный, далеко идущий анализ арктического морского льда недавно был проведен группой под руководством проф. Джон Уолш из Университета Аляски в Фэрбенксе. Основные результаты, свидетельствующие об изменениях ледового покрова во время мартовского и сентябрьского минимумов, показывают цифру.
Изменения в Арктике за последние 125 лет практически незаметны в течение большей части этого времени. Особенно резкая потеря морского льда произошла через год. Изменения в объеме арктического морского льда на основе реконструкции данных. Оказывается, что в Арктике не только уровень льда. Изменения также происходят в его объеме. Арктический лед становится все более тонким, хотя этот процесс неравномерен из-за изменчивости метеорологических условий.
3. Во льдах Арктики в центре
небольшой плоской льдины площадью S
= 70 м 2
стоит белый медведь массой m
= 700 кг. При этом
надводная часть льдины выступает над
поверхностью воды на высоту h
= 10 см. На какой
глубине под водой находится нижняя поверхность
льдины? Плотность воды в = 1000 кг/м 3 , плотность льда л = 900 кг/м 3 .
Анимация показывает изменения количества морского льда как минимум во второй половине сентября. Вы можете больше узнать об исторических изменениях в ледовых условиях Арктики. Причиной столь значительных изменений в Арктике является повышение температуры, вызванное увеличением концентраций парниковых газов. Повышение температуры в Арктике является напряженным, поскольку оно ускоряет обратную связь. Вторая причина - выброс поглощающих солнечный свет аэрозолей, частиц сажи, поднятых из промышленно развитого северного полушария, осаждение на поверхности льда и снега и уменьшение его альбедо.
4. Провода над железной дорогой, питающие током электропоезда, натягиваются с помощью системы, показанной на рисунке. Она крепится к столбу и состоит из тросов, блоков с изоляторами и стального груза квадратного сечения со стороной а = 20 см. Сила натяжения толстого троса, который идёт от крайнего блока к держателю проводов, равна Т = 8 кН. Какова высота h стального груза? Плотность стали с = 7800 кг/м 3 . Ускорение свободного падения g = 10 м/с 2 .
Общее таяние льда может способствовать интенсификации этих изменений, особенно в районах, граничащих с Арктикой. Арктический лед можно рассматривать как «канарейку в шахте» и ее статус индикатора стабильности климата Земли. Новый сигнал о глобальном потеплении исходит от ледокола, пересекающего Северный Ледовитый океан.
Лед там тает быстро, под глазами моряков. И спутниковые снимки подтверждают, насколько серьезно ситуация. Каждый год тысячи квадратных километров шапок исчезают, как и Сербия. Зимой часть льда восстанавливается со скоростью, которая не компенсирует летние потери.
5. На земле лежит слой снега толщиной h = 70 см. Давление снега на землю (без учёта атмосферного давления) равно р = 630 Па. Погода морозная, и слой снега состоит из воздуха и льда. Определите, сколько процентов объёма снега занимает лёд, а сколько процентов – воздух. Плотность льда равна = 0,9 г/см 3 . Ускорение свободного падения считать равным g = 10 м/с 2 .
В этом году, например, поездка будет завершена в рекордные сроки. Ученые разделяют их проблемы. Эндрю Уивер, специалист по окружающей среде: «Во время жизни наших детей в Ледовитом океане летом больше не будет льда». То есть, равная поверхность с Сербией или штатом Мэн.
Поскольку лед необходим для защиты Земли от воздействия солнечной радиации, опасность очевидна. Эндрю Уивер, специалист по окружающей среде: Когда поверхность белая, она отражает солнечную радиацию обратно в космос. Когда эта поверхность становится белой, темной, как это происходит, когда вы плавите лед, большее количество этой энергии поглощает в этом месте.
1. Стальной шарик плавает в ртути. Изменится ли погружение шарика в ртуть, если сверху долить воды?
2. Школьники побывали в селе Константинове, на родине Сергея Есенина, и возвращались к себе домой в Рязань на автобусах. Автобусы ехали со скоростью 1 = 70 км/ч. Пошёл дождь, и водители снизили скорость до 2 = 50 км/ч. Когда дождь кончился, автобусы вновь поехали с прежней скоростью и въехали в Рязань на 10 минут позже, чем было запланировано. Сколько времени шёл дождь?
3. Марс удобнее всего изучать во время противостояния, когда Земля находится между Марсом и Солнцем. Определите, через какой промежуток времени повторяются противостояния Земли и Марса. Марс совершает оборот вокруг Солнца за 687 земных дней, а Земля за 365 дней.
4. В калориметре находится m = 100 г расплавленного металла галлия при температуре его плавления t пл = 29,8 °С. Его начали медленно охлаждать, оберегая от внешних воздействий, и в результате температура понизилась до t = 19,8 °С, а галлий остался жидким. Когда переохлаждённый таким образом жидкий галлий размешали палочкой, он частично перешёл в твёрдое состояние. Найдите массу отвердевшего галлия и установившуюся в калориметре температуру. Удельная теплота плавления галлия = 80 кДж/кг, удельная теплоёмкость галлия с = 410 Дж/(кг · °С). Теплоёмкостью калориметра и палочки пренебречь.
5. Алюминиевая проволока диаметром d = 2,5 мм, не слишком гнутая, покрыта льдом. Общий диаметр проволоки со льдом равен D = 3,5 мм. Температура льда и проволоки t = 0 °С. По проволоке пустили ток силой I = 15 А. За какое время лёд растает? Плотность льда л = 0,9 г/см 3 , а его удельная теплота плавления = 340 кДж/кг. Удельное сопротивление алюминия = 2,8 · 10 –8 Ом · м.
1. По стальной проволоке пропускают
ток такой силы, что она слегка накаляется. Почему
при охлаждении одной части проволоки (например,
водой)
другая её часть накаляется сильнее? Напряжение
на концах проволоки поддерживается неизменным.
2 . На заводе для подъёма тяжёлых заготовок используется система из четырёх блоков и одного троса, закреплённая на потолке, как показало на рисунке. С какой силой F надо тянуть вниз за конец троса, чтобы удерживать или медленно и равномерно поднимать заготовку, вес которой равен Р ? Участки троса, не лежащие на блоках, горизонтальны или вертикальны, весом блоков, троса и трением можно пренебречь.
3. Сплошной шарик подвешен в сосуде
на двух одинаковых лёгких нитях, как показано на
рисунке. Свободные концы нитей закреплены на
одной высоте. После того как сосуд заполнили
водой и шарик оказался полностью погружённым в
воду, натяжение нитей не изменилось. Определите
плотность
материала, из которого изготовлен шарик.
Плотность воды в
= 1000 кг/м 3 . 
4. «Чёрный ящик» представляет собой систему, изображённую на рисунке. Внутри него находятся вода и погружённый в неё узкий вертикальный цилиндр с поршнем. К поршню прикреплён выходящий наружу вертикальный шток. Потянув за шток и подвигав его вверх-вниз, школьник решил, что в «чёрном ящике» находится прикреплённая к штоку пружина, и измерил её коэффициент жёсткости. Он оказался равным k = 100 Н/м. Чему равна площадь S поршня? Трением и массой поршня можно пренебречь. Плотность воды в = 1000 кг/м 3 , ускорение свободного падения g = 10 м/с 2 .
5. В сосуде находился лёд при температуре t л = –20 °С. Туда влили воду массой m в = 0,4 кг, взятую при температуре t в = 60 °С. Каким может быть конечный объём V содержимого сосуда, если установившаяся в системе температура выше 0 °C? Плотность воды в = 1000 кг/м 3 , плотность льда л = 900 кг/м 3 , их удельные теплоёмкости с в = 4200 Дж/(кг · °С) и с л = 2100 Дж/(кг · °С), удельная теплота плавления льда = 335 кДж/кг. Теплоёмкостью сосуда и теплообменом с окружающей средой пренебречь.
10-й класс
1. В одном из двух одинаково длинных «чёрных ящиков» находится постоянный магнит, а в другом – длинная катушка из медной проволоки, подключённая к источнику постоянного тока (батарейке). Как, используя только эти «чёрные ящики», определить, в каком из них находится постоянный магнит? Нельзя заглядывать внутрь ящиков, разбирать и разрушать их.
2. B системе, изображённой на рисунке, грузы 1 и 2 прикреплены к нитям, массы грузов 1 , 2 и 3 равны М , 2М и 3М соответственно. Найдите их ускорения. Трение отсутствует. Блоки невесомы, нити невесомы и нерастяжимы, не лежащие на блоках участки нитей вертикальны.
3. В двухлитровую пластиковую бутыль
через короткий шланг накачивается воздух до
давления 2 атм. Шланг пережимается, и к нему
присоединяется герметичный тонкостенный
полиэтиленовый пакет большой (больше 10 л) ёмкости
без воздуха внутри. Бутыль вместе с пакетом
кладут на одну чашку весов и уравновешивают
гирями, которые помещают на другую чашку, а затем
зажим ослабляют. Воздух из бутыли перетекает в
пакет, и равновесие весов нарушается. Груз какой
массы и на какую чашку весов нужно
положить, чтобы
равновесие весов восстановилось? Плотность
воздуха равна 1,3 кг/м 3 , ускорение свободного
падения считать равным 10 м/с 2 .
4. Электрическая цепь состоит из трёх резисторов известного сопротивления: R 1 = 20 Ом, R 2 = 30 Ом, R 4 = 60 Ом, одного резистора неизвестного сопротивления R 3 и одного переменного резистора. При измерении сопротивления R AB между точками А и B этой электрической цепи выяснилось, что оно не зависит от сопротивления переменного резистора. Найдите величины сопротивлений неизвестного резистора R 3 и всей цепи R AB .
5. Однажды летним утром кузнечик сидел на асфальте. Когда Солнце поднялось на угол над горизонтом, кузнечик прыгнул в сторону Солнца с начальной скоростью 0 под углом к горизонту. С какой скоростью движется по асфальту тень кузнечика спустя время t после прыжка?
Ответы и решения задач XIII МЗФО (2007/2008)
1. Виноградина будет подниматься и опускаться на дно с интервалом в несколько секунд. Причина: виноградина тяжелее воды, поэтому опускается. На дне на ней выделяются пузырьки газа, и они поднимают виноградину на поверхность. На поверхности пузырьки «уходят», и виноградина опять тонет.
2 . Поезд пройдёт туннель за время
4. Пусть – скорость черепахи, тогда 15 – скорость Ахиллеса. Пусть s = 64 м – начальное расстояние между Ахиллесом и черепахой, тогда s /8 – конечное расстояние между ними, а (s – s /8) = 7s /8 – величина, на которую сократилось расстояние между Ахиллесом и черепахой. Скорость сближения Ахиллеса и черепахи сбл = 15 – = 14.
Тогда время сближения 
За это время Ахиллес преодолел расстояние
V л /V = 0,10 = 10%.
1. По мере остывания воздуха его объём уменьшается, и вода из блюдца втягивается в стакан.
2. Условие равновесия относительно точки С , где подвешен груз: F 1 l 1 = F 2 l 2 , l 2 /l 1 = F 1 /F 2 = 2, l 1 + l 2 = 1,5 м, l 1 = 0,5 м, l 2 = 1 м, т.е. груз находится на 1/3 длины шеста от первого рабочего.
3. Находясь в лодке, топор вытеснял объём воды V 1 = m т / в, а утонув, объём V 2 = m т / т, т.к. т > в, то V 2 < V 1 . Значит, утонув, топор будет вытеснять меньший объём воды, и уровень воды в озере понизится.
4. Пусть после того, как человек встал
на левый поршень, он опустился на h
1 , а
правый поднялся на h
2 . Условие
равновесия поршней: F
/S
1 =
= g
(h
1
+ h
2), F
= mg
.
Так как воду мы считаем несжимаемой, то её объём остаётся постоянной, т.е.:
Подъём второго поршня равен:
5. Конец чёрного ящика с катушкой будет притягиваться к середине чёрного ящика с постоянным магнитом, а конец чёрного ящика с постоянным магнитом не будет притягиваться к середине чёрного ящика с катушкой. Кроме того, ящик с катушкой при прохождении тока через неё будет постепенно нагреваться, а поле катушки – ослабевать из-за разрядки батарейки.
1. Монеты не сдвинутся с места, т.к. сила, которая действовала на них в момент рывка, – это сила трения F тр = N . Так как она действовала очень короткое время, то сообщить монетам достаточную скорость она не могла: p = F t .
2. Плот движется быстрее воды. Вода в реке – это наклонная поверхность, по которой плот скользит вниз, разгоняемый силой тяжести. Сила сопротивления воды F c = k уравновешивается действием силы тяжести, поэтому плот движется равномерно.
3. Угловые скорости Земли и Марса
равны соответственно З = 2/T
З;
M = 2/T
M . Их
относительная угловая скорость отн = З – M =
= 2/T
З –
2/T
M .
Земля и Марс займут прежнее положение друг относительно друга и Солнца после того, как Земля сделает на один оборот больше, чем Марс, т.е. через время
4. Из закона сохранения энергии ст t = mgh , t = gh/c .
5. При смещении груза по вертикали укорачивается горизонтальный отрезок нити, при этом смещение куба вместе с грузом по горизонтали в точности равно вертикальному смещению груза. Это означает, что соответствующие скорости равны. Обозначим вертикальную составляющую скорости груза перед ударом о стол буквой и воспользуемся законом сохранения механической энергии (учтём, что у груза есть и вертикальная, и горизонтальная составляющие скорости, а у куба – только горизонтальная):
10-й класс
1. Первый звук появляется, когда донышко кастрюли нагрелось достаточно для того, чтобы образовывались пузырьки: образование каждого пузырька сопровождается щелчком, а все вместе они создают шипение. При дальнейшем нагревании пузырьки отделяются от дна, поднимаются в более холодный слой воды и там, остывая, «схлопываются»; при этом возникает ещё более громкий звук. Его мы слышим до тех пор, пока вода не согреется настолько, что пузырьки начинают достигать поверхности и разрываться там. Тогда вода кипит «белым ключом», а пузырьки, лопающиеся на поверхности, создают более мягкий, «плещущий» звук.
Я думаю у нас таких много...
1.. Игрушечное ведерко имеет такую же форму, как настоящее ведро, однако высота игрушечного ведерка в 4 раза меньше. Сколько игрушечных ведерок воды потребуется вылить в настоящее ведро, чтобы наполнить его?
2. Вы наблюдаете из окна толпу людей на площади, пришедших на праздничное гулянье. На площади тесно. Если мысленно заменить каждого человека молекулой, то, какое состояние вещества это напоминает?
3. Рыбак плыл по реке на лодке, зацепил шляпой за мост, и она свалилась в воду. Через час рыбак спохватился, повернул обратно и подобрал шляпу на 4 км ниже моста. Какова скорость течения? Скорость лодки относительно воды оставалась неизменной по модулю.
4. Из поселка A по прямой дороге выехал велосипедист. Когда он проехал 16 км, вдогонку ему выехал мотоциклист со скоростью, в 9 раз большей скорости велосипедиста, и догнал его в поселке B. Каково расстояние между поселками?
5. Расстояние от Земли до самой близкой звезды (не считая Солнца) равно примерно 38 триллионам километров (в этом числе 14 знаков). Сколько времени идет к нам свет от этой звезды?
6. Самое трудное – узнать человека. Говорят, для этого нужно съесть с ним пуд (16 кг) соли. Сколько времени понадобиться для этого, если медицинская норма потребления соли 5 г в сутки? Одиннадцати школьных лет хватит?
7. Маша и Павлик купили по порции мороженого и принесли его домой. Павлик положил свое мороженое в блюдце на стол, а Маша поставила свое мороженое под струю вентилятора. Чье мороженое дольше не растает
8. Школьники побывали в музее имении Л. Н. Толстого «Ясная поляна» и возвращались в Рязань на автобусах, которые ехали со скоростью υ1 = 70 км/ч. Пошел дождь, и водители снизили скорость до υ2 = 60 км/ч. Когда дождь кончился, до Рязани оставалось проехать s = 40 км. Автобусы поехали со скоростью υ3 = 75 км/ч и въехали в Рязань в точно запланированное время. Сколько времени шел дождь? Чему равна средняя скорость автобуса? Для упрощения считайте, что автобусы в пути не останавливались.
9. Во льдах Арктики в центре небольшой плоской льдины площадью S = 70 м2 стоит белый медведь массой m = 700 кг. При этом надводная часть льдины выступает над поверхностью воды на высоту h = 10 см. На какой глубине под водой находилась нижняя поверхность льдины? Плотность воды rв = 1000 кг/м3, плотность льда rл = 900 кг/м3.
10. Провода над железной дорогой, питающие током электропоезда, натягиваются с помощью системы, показанной на рисунке. Она крепится к столбу и состоит из тросов, блоков с изоляторами и стального груза квадратного сечения со стороной a = 20 см. Сила натяжения толстого троса, который идёт от крайнего блока к держателю проводов, равна Т = 8 кН. Какова высота h стального груза? Плотность стали равна rс = 7800 кг/м3. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2.
11. На земле лежит слой снега толщиной h = 70 см. Давление снега на землю (без учета атмосферного давления) равно р = 630 Па. Погода морозная, и снег состоит из воздуха и льда. Определите, сколько процентов объема снега занимает лёд, а сколько процентов – воздух. Плотность льда равна r = 0,9 г/см3. Ускорение свободного падения считать равным g = 10 м/с2.