На выполнение всех задач отводится 4 астрономических часа. Для всех участников (9, 10, 11 класс) предложены одни и те же задачи. Чтобы стать победителем в своей параллели совсем не обязательно решать все задачи. Очевидно, что чем старше участник, тем больше баллов надо набрать, решая большее количество задач. За каждую верно и полностью решенную задачу добавляется бонус 5 баллов (Например, за любую задачу можно получить 10 баллов. Это означает, что если решение доведено до конца, то максимальный балл будет 15). Поэтому, решив до конца даже одну задачу, можно заработать дополнительные баллы. Все необходимые данные приведены в условиях.
1. Давление воздуха в шинах автомобиля 500 кПа при температуре 14°С. Во сколько раз уменьшится площадь соприкосновения колес с дорогой, если после поездки температура в шинах повысилась до 57°С? Атмосферное давление 100 кПа. Изменением объема шины можно пренебречь.
Определена взаимосвязь давления в шине и площади соприкосновения колёс с дорогой
, где P – вес, приходящийся на колесо.
Получены выражения для площади соприкосновения в первом и втором случае
Применён закон Шарля для газа в шине
Получена расчётная формула
Произведены расчёты и получен правильный результат
2. Показания ртутного барометра вследствие присутствия небольшого количества воздуха над столбиком ртути неточные. При давлении 755 мм рт. ст. барометр показывает 748 мм рт. ст., а при 740 мм — 736 мм рт. ст. Какое давление воздуха на самом деле, если этот барометр показывает 760 мм рт. ст.?
Применён закон Бойля-Мариота для воздуха над ртутью в барометре
Выразив давление в мм рт ст, получаем
где H – высота трубки, p – истинное атмосферное давление, h – высота столба ртути, S – площадь поперечного сечения трубки
Выражения подставлены в закон Бойля-Мариота и определена высота трубки
Подставлены числовые значения, решено квадратное уравнение и получен верный результат
3. Для измерения температуры воды, имеющей массу 66 г, в нее погрузили термометр, который показал температуру 32,4°С. Какова действительная температура воды, если теплоемкость термометра СТ= 1,9 Дж/оС и перед погружением в воду он показывал температуру помещения 17,8°С?
Составлено уравнение теплового баланса
Подставлены значения и получен верный результат
4. Из-за несовершенства теплоизоляции холодильник получает от воздуха в комнате количество теплоты 420 кДж за время 1 ч. Температура в комнате 20°С. Какую минимальную мощность должен потреблять холодильник от сети, чтобы поддерживать внутри холодильного шкафа температуру -5°С?
Читайте также: Автомобильная шина bridgestone ecopia ep850 215 65 r16 98h
В идеальном цикле холодильной машины (цикл обратный к циклу Карно) внешние силы совершают над газом работу A. При этом сумма количества теплоты отнятой у холодного тела Q2 и затраченной работы А равна количеству теплоты, переданному нагретому телу Q1
От холодильника за каждый час должно отводиться количество теплоты Q2 = 420 кДж, при этом холодильник должен потреблять мощность
Записано выражение для КПД устройства и получено выражение для определения
Получена расчётная формула для определения мощности, потребляемой холодильником
Произведены расчеты и получен верный результат
5. Автомобиль движется без скольжения по горизонтальной дороге со скоростью v. На какую максимальную высоту h над дорогой забрасываются капли воды, отрывающиеся от колеса в точке А? Радиус каждого колеса равен R. Изменится ли высота h, если колесо будет пробуксовывать?
Определено, что движение капли аналогично движению тела, брошенного с начальной скоростью v под углом α к горизонту.
Тогда высота её подъёма
Указано, что при пробуксовке линейная скорость точек колеса будет больше чем скорость поступательного движения, что приведёт к увеличению высоты подъёма.
6. Локомотив трогает с места поезд из п одинаково нагруженных вагонов с массой т каждый, поезд движется с ускорением а. Вагоны соединены между собой одинаковыми пружинными сцепками, причем жесткость каждой пружины равна k. Коэффициент трения между колесами вагонов и рельсами равен μ. Найти силу тяги локомотива и изменение длины каждой пружины.
Выполнен чертёж и записаны формулы IIзакона Ньютона для каждого вагона (обнаружена закономерность)
для последнего вагона
для произвольного i-того вагона
для вагона сцепленного с локомотивом
сила Тi – сила натяжения соответствующей пружины
Выполнено сложение первых i уравнений и получено
Определено удлинение i – той пружины
Выполнено сложение всех уравнений и получено
7. На какую высоту можно было бы поднять груз mг = 103 кг, если бы удалось полностью использовать энергию, освобождающуюся при остывании 1 кг воды от 100°С до 20°С? (удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/кг·оС)
Применён закон сохранения энергии mгgh = │mвcΔt│
Получена расчётная формула
Произведён расчёт и получен верный результат h = 33,6 м
8. Два одинаковых проволочных кольца наложены друг на друга так, что радиусы ОА и ОВ образуют угол j. В точках соприкосновения кольца сварены. Омметр, подключенный к этим точкам показывает значение сопротивления R0. Каким будет показание омметра, если его подключить к точкам С и D, которые находятся на одной прямой с центрами колец?
Читайте также: Огэ по математике 2021 теория шины
Представим эквивалентные схемы
Определено общее сопротивление в первом случае
, где , , d – диаметр кольца, ρ – сопротивление единицы длинны проволоки.
Во втором случае потенциалы точек А и В одинаковы, поэтому через ток не течет.
Видео:Что означает маркировка на шинах! Значение цифр и букв на резине.Скачать
Зависимость давления в шинах от температуры
Подробно о давлении в шинах велосипеда описано в отдельной статье на нашем сайте: «Давление в велосипедных шинах».
Здесь же мы обсудим только один нюанс: влияние температуры на давление в накачанном колесе. Причем это влияние имеет одинаковую природу и последствия для любых шин – велосипедных, мопедных, мотоциклетных и автомобильных.
Видео:Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать
От чего зависит температура воздуха в покрышке?
Прежде всего от температуры воздуха окружающей среды, где находится велосипед, (мотоцикл, автомобиль) при стоянке. Т.е. если колеса накачаны до давления 2,5 атмосферы дома или в гараже, где температура 20 °С, а затем байк (мотоцикл, автомобиль) выезжает на улицу, где температура +30 °С, то давление в шине уже чуть-чуть поднимается.
Далее. Колеса начинают катиться по горячему асфальту и соответственно нагреваются от соприкосновения с самим асфальтом и от возникающей силы трения резины об асфальт. В результате давление опять поднимается. Конечно, на велосипеде нагревание от трения заметно очень и очень мало и волнует только больших профессионалов на гонках, но при большом перепаде температур – в сильную жару или в холод это уже становится заметно. Этот фактор (нагрев от трения резины об асфальт) для автомобилистов и мотоциклистов гораздо важнее – скорости там значительно больше, чем на велосипеде и, соответственно, сила трения то же.
Нельзя сказать, что этот вопрос критически важен, но учитывать его нужно и особенно это заметно при значительных перепадах: более 15-20 градусов.
Например, если велосипед хранится зимой в теплой квартире или отапливаемом гараже при температуре +20 – +25 °С, а кататься Вы выезжаете зимой на -10 °С, то перепад составляет 30-35 градусов. Едет велосипед по снегу, снежной корке или льду, холодному замёрзшему асфальту, у которого температура то же не +20, и в итоге давление в колесе уменьшается примерно на 0,3 bar. А это уже значительно.
Видео:КАК УБРАТЬ ЛЮБУЮ ЦАРАПИНУ НА ПЛАСТИКЕ ЗА 5 МИНУТ?Скачать
Как рассчитать давление в колесе в зависимости от температуры?
Мы не будем глубоко вдаваться в физику процесса.
Читайте также: Что сделать из больших шин
Это все объясняет закон Шарля (второй закон Гей-Люссака), о котором можно почитать в учебниках физики или в википедии.
Приведем его основную идею и формулу для расчета.
Закон Шарля гласит, что «Давление газа фиксированной массы и фиксированного объёма прямо пропорционально абсолютной температуре газа.» В накачанном колесе как раз газ (воздух) фиксированной массы и объёма и чем выше температура – тем выше давление. Зимой на холоде в колесах оно уменьшается, а летом на солнце – увеличивается.
Сама формула рассчета давления в шинах в зависимости от температуры воздуха выглядит следующим образом:
Пример расчета: Если известно давление в колесе при 0°С, например, оно составляет 2,5 атмосферы (bar), то для расчета давления при температуре 25°С используем эту формулу и получаем:
«Давление при 0°С» * (273 + 25) / 273
2,5 * (273+25) / 273 = 2,73 ≈ 2,7 bar
Еще раз напомним, что: 273 – это температура в градусах по шкале Кельвина, а не в градусах по Цельсию.
Для облегчения жизни приведем таблицу изменения давления в колесе, накаченном при 0°С, в зависимости от температуры воздуха.
Если Вы измеряли давление при +20°С и хотите понять какое оно станет зимой на улице при температуре -15°С, то формула примет вид:
2,5 * (273 + -15) / (273 + 20) = 2,5 * 258 / 293 = 2,2 bar
В общем случае, если считать очень грубо и приблизительно, то можно сказать, что при давлении более 2 bar изменение температуры на каждые 8-10 °С приводит к изменению давления примерно на 0,1 Bar.
Опять, же для удобства приведем таблицу быстрого получения значений давления в колесе в зависимости от температуры воздуха на улице, в случае, если байкер накачивал его дома, при +20 °С.
Изменение давления особенно нужно учитывать в случаях, если шины накачиваются летом в домашних условиях до давления близкого к максимальному и поездка предстоит по жаре или наоборот, колеса качаются близко до минимальных значений, а поездка предстоит по холоду. Главное, чтобы не выйти за пределы минимальных и максимальных значений, указанных на покрышке.
Эта таблица работает так же для мотоциклетных и автомобильных колес. Даже если их накачивают гелием. Гелий ведь то же газ и так же подчиняется всем законам физики, несмотря на то, что об этом говорят работники СТО.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🎥 Видео
Как подобрать правильное давление в шинах. Советы экспертаСкачать
У ВАС НЕПРАВИЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ШИНАХ! ТОП-7 дорогих ошибок при проверке давления в шинах!Скачать
Давление в шинах: определяем и накачиваем правильноСкачать
Кондиционер в авто дует теплым воздухом? ТОП-7 причин неисправности кондиционера!Скачать
ТИХИЕ ШИНЫ ЭТОГО НЕ ЗНАЮТ БОЛЬШИНСТВО АВТОМОБИЛИСТОВСкачать
Сперматозоид-чемпион | наглядно показано оплодотворениеСкачать
Установка датчиков давления в легкосплавный диск это просто.Скачать
СПУСТИ ШИНЫ ЛЕТОМ - ЭТО НУЖНО ЗНАТЬ!Скачать
Цветные метки на шинах, зачем они???Скачать
Рециркуляция воздуха в машине - КОГДА ее включать? Стекла перестанут потеть, когда узнаешь это ...Скачать
Как проверить массу и плохой контактСкачать
ОБ ЭТОМ МНОГИЕ ДАЖЕ НЕ ДОГАДЫВАЮТСЯСкачать
ПОСЛЕ ЭТОГО кондиционер авто не будет отключатьсяСкачать
Полная расшифровка маркировки летних шин!Скачать
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Вид Грубейшего Нарушения ТРЕБОВАНИЙ ТБ при работе на СТАНКАХ.Скачать
BMW F30 ошибка, мощность привода ограничена, обратитесь на СТОАСкачать
Никогда НЕ ПОКУПАЙТЕ шины пока НЕ ПРОВЕРИТЕ ЭТО!Скачать
