Ответы ВсОШ по физике 2026, 11 класс — задания школьного этапа | Сириус, 2 группа (30 сентября)
Добавлено: 30 сен 2026, 08:22
ВсОШ по физике 2026: школьный этап, 11 класс — задания и ответы от 30.09.2026 | Сириус, 2 группа
Олимпиада по физике для 11 класса — школьный этап ВсОШ на платформе «Сириус» (SiriusOlimp, uts.sirius.online), 2 группа, 30 сентября 2026 года. Здесь собраны четыре набора условий задания 1 о заряженных шариках, три набора задания 2 о влажности воздуха и четыре набора задания 3 о водяном колесе; ответы опубликованы только к заданию 1.
Быстрый переход к заданиям:
Задание 1 — четыре набора | Задание 2 — три набора | Задание 3 — четыре набора
___________________________________________________________
ЗАДАНИЕ 1. ЗАРЯЖЕННЫЕ ШАРИКИ
ЗАДАНИЕ 1.1
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 17 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 42 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = +9 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = +4 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 185 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Отталкиваются
2) 1,57
3) 2,5
4) 13,8
5) 2,5
ЗАДАНИЕ 1.2
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 13 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 26 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = +6 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = +2 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 560 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Отталкиваются
2) 1,32
3) 2,6
4) 4,7
5) 2,0
ЗАДАНИЕ 1.3
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 16 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 22 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = -8 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = +4 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 590 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Притягиваются
2) 4,54
3) 6,3
4) 10,7
5) 6,0
ЗАДАНИЕ 1.4
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 9 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 24 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = +5 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = -1 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 330 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Притягиваются
2) 0,68
3) 5,8
4) 17,5
5) 3,0
___________________________________________________________
ЗАДАНИЕ 2. ВЛАЖНОСТЬ В КАБИНЕТЕ
ЗАДАНИЕ 2.1
Учитель ведёт урок в закрытом кабинете объёмом V = 165 м³. В кабинете находится 21 ученик и сам учитель. Температура воздуха в помещении t = 23 °C остаётся постоянной на протяжении всего урока. Начальная относительная влажность воздуха φ₀ = 31 %.
Для восполнения водного баланса учитель за 45 минут урока должен выпивать V₀ = 36 мл воды, которая затем полностью испаряется с поверхности кожи и при дыхании. Считайте, что все люди в кабинете испаряют воду с одинаковой скоростью и что конвекция равномерно перемешивает воздух, так что концентрация водяного пара одинакова во всём помещении.
При расчётах используйте следующие значения:
• универсальная газовая постоянная R = 8.31 Дж/(моль · К);
• молярная масса водяного пара M = 18 г/моль;
• давление насыщенного водяного пара при 23 °C p_нас = 2.81 кПа;
• плотность воды ρ = 1 г/см³;
• абсолютный нуль температуры -273 °C.
На сколько процентных пунктов увеличится относительная влажность воздуха в кабинете за 45 минут? Например, если начальная влажность была 20 %, а стала 28 %, ответом является 8. Ответ округлите до десятых. Считайте, что конденсация пара не происходит — вся испарившаяся вода остаётся в воздухе.
Дело происходит зимой, поэтому температура воздуха вблизи оконного стекла значительно ниже, чем в основной части кабинета, и составляет t_ст = 14.3 °C. Давление насыщенного водяного пара (в кПа) зависит от температуры t в градусах Цельсия по формуле Магнуса:
p_нас(t) = 0.611 кПа · e^((17.27 · t)/(t + 237.3)).
Чему равно давление насыщенного водяного пара при температуре t_ст? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Будем считать, что концентрация водяного пара в воздухе в центре помещения и возле окон одинаковая. Каким станет давление водяного пара вблизи оконного стекла спустя 45 минут после начала урока? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Во время перемены учитель и все ребята остались на своих местах, чтобы обсудить подготовку к празднику, а сразу после обсуждения начался второй урок. Через какое время после начала первого урока окна начнут запотевать? Ответ выразите в минутах, округлите до целых. Считайте, что скорость испарения воды остаётся неизменной, а конденсация начинается, как только давление водяного пара у окна достигает давления насыщенного пара при температуре стекла.
После начала запотевания концентрация водяного пара вблизи окон и в остальной части помещения может различаться: у стекла она остаётся на уровне насыщения, а в основной части помещения может продолжать увеличиваться. Считайте, что всё тепло, выделяющееся при конденсации, отводится через оконное стекло на улицу, при этом температуры стекла и воздуха в помещении остаются постоянными. Мощность тепловых потерь через окна составляет P = 330 Вт. Удельная теплота парообразования (конденсации) воды равна L = 2.45 МДж/кг. Определите скорость конденсации воды на окнах. Ответ выразите в мл/мин, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 2.2
Учитель ведёт урок в закрытом кабинете объёмом V = 230 м³. В кабинете находятся 22 ученика и сам учитель. Температура воздуха в помещении t = 23 °C остаётся постоянной на протяжении всего урока. Начальная относительная влажность воздуха φ₀ = 25 %.
Для восполнения водного баланса учитель за 45 минут урока должен выпивать V₀ = 50 мл воды, которая затем полностью испаряется с поверхности кожи и при дыхании. Считайте, что все люди в кабинете испаряют воду с одинаковой скоростью и что конвекция равномерно перемешивает воздух, так что концентрация водяного пара одинакова во всём помещении.
При расчётах используйте следующие значения:
• универсальная газовая постоянная R = 8.31 Дж/(моль · К);
• молярная масса водяного пара M = 18 г/моль;
• давление насыщенного водяного пара при 23 °C p_нас = 2.81 кПа;
• плотность воды ρ = 1 г/см³;
• абсолютный нуль температуры -273 °C.
На сколько процентных пунктов увеличится относительная влажность воздуха в кабинете за 45 минут? Например, если начальная влажность была 20 %, а стала 28 %, ответом является 8. Ответ округлите до десятых. Считайте, что конденсация пара не происходит — вся испарившаяся вода остаётся в воздухе.
Дело происходит зимой, поэтому температура воздуха вблизи оконного стекла значительно ниже, чем в основной части кабинета, и составляет t_ст = 12.4 °C. Давление насыщенного водяного пара (в кПа) зависит от температуры t в градусах Цельсия по формуле Магнуса:
p_нас(t) = 0.611 кПа · e^((17.27 · t)/(t + 237.3)).
Чему равно давление насыщенного водяного пара при температуре t_ст? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Будем считать, что концентрация водяного пара в воздухе в центре помещения и возле окон одинаковая. Каким станет давление водяного пара вблизи оконного стекла спустя 45 минут после начала урока? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Во время перемены учитель и все ребята остались на своих местах, чтобы обсудить подготовку к празднику, а сразу после обсуждения начался второй урок. Через какое время после начала первого урока окна начнут запотевать? Ответ выразите в минутах, округлите до целых. Считайте, что скорость испарения воды остаётся неизменной, а конденсация начинается, как только давление водяного пара у окна достигает давления насыщенного пара при температуре стекла.
После начала запотевания концентрация водяного пара вблизи окон и в остальной части помещения может различаться: у стекла она остаётся на уровне насыщения, а в основной части помещения может продолжать увеличиваться. Считайте, что всё тепло, выделяющееся при конденсации, отводится через оконное стекло на улицу, при этом температуры стекла и воздуха в помещении остаются постоянными. Мощность тепловых потерь через окна составляет P = 250 Вт. Удельная теплота парообразования (конденсации) воды равна L = 2.45 МДж/кг. Определите скорость конденсации воды на окнах. Ответ выразите в мл/мин, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 2.3
Учитель ведёт урок в закрытом кабинете объёмом V = 235 м³. В кабинете находятся 15 учеников и сам учитель. Температура воздуха в помещении t = 23 °C остаётся постоянной на протяжении всего урока. Начальная относительная влажность воздуха φ₀ = 34 %.
Для восполнения водного баланса учитель за 45 минут урока должен выпивать V₀ = 54 мл воды, которая затем полностью испаряется с поверхности кожи и при дыхании. Считайте, что все люди в кабинете испаряют воду с одинаковой скоростью и что конвекция равномерно перемешивает воздух, так что концентрация водяного пара одинакова во всём помещении.
При расчётах используйте следующие значения:
• универсальная газовая постоянная R = 8.31 Дж/(моль · К);
• молярная масса водяного пара M = 18 г/моль;
• давление насыщенного водяного пара при 23 °C p_нас = 2.81 кПа;
• плотность воды ρ = 1 г/см³;
• абсолютный нуль температуры -273 °C.
На сколько процентных пунктов увеличится относительная влажность воздуха в кабинете за 45 минут? Например, если начальная влажность была 20 %, а стала 28 %, ответом является 8. Ответ округлите до десятых. Считайте, что конденсация пара не происходит — вся испарившаяся вода остаётся в воздухе.
Дело происходит зимой, поэтому температура воздуха вблизи оконного стекла значительно ниже, чем в основной части кабинета, и составляет t_ст = 14.6 °C. Давление насыщенного водяного пара (в кПа) зависит от температуры t в градусах Цельсия по формуле Магнуса:
p_нас(t) = 0.611 кПа · e^((17.27 · t)/(t + 237.3)).
Чему равно давление насыщенного водяного пара при температуре t_ст? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Будем считать, что концентрация водяного пара в воздухе в центре помещения и возле окон одинаковая. Каким станет давление водяного пара вблизи оконного стекла спустя 45 минут после начала урока? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Во время перемены учитель и все ребята остались на своих местах, чтобы обсудить подготовку к празднику, а сразу после обсуждения начался второй урок. Через какое время после начала первого урока окна начнут запотевать? Ответ выразите в минутах, округлите до целых. Считайте, что скорость испарения воды остаётся неизменной, а конденсация начинается, как только давление водяного пара у окна достигает давления насыщенного пара при температуре стекла.
После начала запотевания концентрация водяного пара вблизи окон и в остальной части помещения может различаться: у стекла она остаётся на уровне насыщения, а в основной части помещения может продолжать увеличиваться. Считайте, что всё тепло, выделяющееся при конденсации, отводится через оконное стекло на улицу, при этом температуры стекла и воздуха в помещении остаются постоянными. Мощность тепловых потерь через окна составляет P = 200 Вт. Удельная теплота парообразования (конденсации) воды равна L = 2.45 МДж/кг. Определите скорость конденсации воды на окнах. Ответ выразите в мл/мин, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 3.1
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Даны характеристики завода в городе N.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 7 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 49 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 6 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.5 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 190 кг, длина рукоятки L = 5.9 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Столкновение воды с лопастями колеса можно считать абсолютно неупругим. Какое максимальное количество энергии (механической и тепловой) вода может передать колесу за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 39° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 3.2
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 6.5 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 47 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 5.5 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.3 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 170 кг, длина рукоятки L = 5.7 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Столкновение воды с лопастями колеса можно считать абсолютно неупругим. Какое максимальное количество энергии (механической и тепловой) вода может передать колесу за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 37° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 3.3
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Даны характеристики завода в городе М.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 7.5 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 51 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 6.5 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.7 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 190 кг, длина рукоятки L = 6.1 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Столкновение воды с лопастями колеса можно считать абсолютно неупругим. Какое максимальное количество энергии (механической и тепловой) вода может передать колесу за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 31° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Даны характеристики завода в городе N.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 6.25 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 46 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 5.25 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.2 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 160 кг, длина рукоятки L = 5.6 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 36° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
Олимпиада по физике для 11 класса — школьный этап ВсОШ на платформе «Сириус» (SiriusOlimp, uts.sirius.online), 2 группа, 30 сентября 2026 года. Здесь собраны четыре набора условий задания 1 о заряженных шариках, три набора задания 2 о влажности воздуха и четыре набора задания 3 о водяном колесе; ответы опубликованы только к заданию 1.
Быстрый переход к заданиям:
Задание 1 — четыре набора | Задание 2 — три набора | Задание 3 — четыре набора
Полные ответы и решения скрыты
Задания по физике для 11 класса и материалы с ответами доступны в Telegram-канале.
Открыть ответы в TelegramЗАДАНИЕ 1.1
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 17 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 42 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = +9 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = +4 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 185 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Отталкиваются
2) 1,57
3) 2,5
4) 13,8
5) 2,5
ЗАДАНИЕ 1.2
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 13 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 26 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = +6 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = +2 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 560 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Отталкиваются
2) 1,32
3) 2,6
4) 4,7
5) 2,0
ЗАДАНИЕ 1.3
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 16 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 22 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = -8 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = +4 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 590 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Притягиваются
2) 4,54
3) 6,3
4) 10,7
5) 6,0
ЗАДАНИЕ 1.4
Два диэлектрических шарика одинакового радиуса r = 9 мм закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной L = AB = 24 см. По объёму одного шарика равномерно распределили заряд q₁ = +5 нКл, по объёму другого — заряд q₂ = -1 нКл. Считайте, что шарики расположены в идеальной непроводящей среде. Значение постоянного коэффициента в законе Кулона k = 9 · 10⁹ Н · м²/Кл².
Как взаимодействуют между собой шарики с зарядами q₁ и q₂?
• Притягиваются
• Отталкиваются
• Не взаимодействуют
• Могут как притягиваться, так и отталкиваться
Определите величину (модуль) силы электростатического взаимодействия шариков сразу после размещения зарядов на них. Ответ выразите в микроньютонах, округлите до сотых.
Определите модуль разности потенциалов между точками A и B — концами диэлектрического стержня сразу после размещения зарядов на шариках. Ответ выразите в киловольтах, округлите до десятых.
Диэлектрический стержень обладает гигантским сопротивлением R = 330 ГОм. Тем не менее, по нему заряды могут перетекать от одного шарика к другому. Определите силу тока в стержне сразу после того, как шарики зарядили. Ответ выразите в наноамперах, округлите до десятых.
Спустя длительное время система зарядов приходит в равновесие и ток исчезает. Какой суммарный заряд перетечёт по стержню к моменту установления равновесия? Ответ выразите в нанокулонах, округлите до десятых.
Ответ на задание:
1) Притягиваются
2) 0,68
3) 5,8
4) 17,5
5) 3,0
Полные ответы и решения скрыты
Ответы, решения и критерии проверки для заданий 2 и 3 доступны в Telegram.
Открыть ответы на задания 2–3ЗАДАНИЕ 2.1
Учитель ведёт урок в закрытом кабинете объёмом V = 165 м³. В кабинете находится 21 ученик и сам учитель. Температура воздуха в помещении t = 23 °C остаётся постоянной на протяжении всего урока. Начальная относительная влажность воздуха φ₀ = 31 %.
Для восполнения водного баланса учитель за 45 минут урока должен выпивать V₀ = 36 мл воды, которая затем полностью испаряется с поверхности кожи и при дыхании. Считайте, что все люди в кабинете испаряют воду с одинаковой скоростью и что конвекция равномерно перемешивает воздух, так что концентрация водяного пара одинакова во всём помещении.
При расчётах используйте следующие значения:
• универсальная газовая постоянная R = 8.31 Дж/(моль · К);
• молярная масса водяного пара M = 18 г/моль;
• давление насыщенного водяного пара при 23 °C p_нас = 2.81 кПа;
• плотность воды ρ = 1 г/см³;
• абсолютный нуль температуры -273 °C.
На сколько процентных пунктов увеличится относительная влажность воздуха в кабинете за 45 минут? Например, если начальная влажность была 20 %, а стала 28 %, ответом является 8. Ответ округлите до десятых. Считайте, что конденсация пара не происходит — вся испарившаяся вода остаётся в воздухе.
Дело происходит зимой, поэтому температура воздуха вблизи оконного стекла значительно ниже, чем в основной части кабинета, и составляет t_ст = 14.3 °C. Давление насыщенного водяного пара (в кПа) зависит от температуры t в градусах Цельсия по формуле Магнуса:
p_нас(t) = 0.611 кПа · e^((17.27 · t)/(t + 237.3)).
Чему равно давление насыщенного водяного пара при температуре t_ст? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Будем считать, что концентрация водяного пара в воздухе в центре помещения и возле окон одинаковая. Каким станет давление водяного пара вблизи оконного стекла спустя 45 минут после начала урока? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Во время перемены учитель и все ребята остались на своих местах, чтобы обсудить подготовку к празднику, а сразу после обсуждения начался второй урок. Через какое время после начала первого урока окна начнут запотевать? Ответ выразите в минутах, округлите до целых. Считайте, что скорость испарения воды остаётся неизменной, а конденсация начинается, как только давление водяного пара у окна достигает давления насыщенного пара при температуре стекла.
После начала запотевания концентрация водяного пара вблизи окон и в остальной части помещения может различаться: у стекла она остаётся на уровне насыщения, а в основной части помещения может продолжать увеличиваться. Считайте, что всё тепло, выделяющееся при конденсации, отводится через оконное стекло на улицу, при этом температуры стекла и воздуха в помещении остаются постоянными. Мощность тепловых потерь через окна составляет P = 330 Вт. Удельная теплота парообразования (конденсации) воды равна L = 2.45 МДж/кг. Определите скорость конденсации воды на окнах. Ответ выразите в мл/мин, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 2.2
Учитель ведёт урок в закрытом кабинете объёмом V = 230 м³. В кабинете находятся 22 ученика и сам учитель. Температура воздуха в помещении t = 23 °C остаётся постоянной на протяжении всего урока. Начальная относительная влажность воздуха φ₀ = 25 %.
Для восполнения водного баланса учитель за 45 минут урока должен выпивать V₀ = 50 мл воды, которая затем полностью испаряется с поверхности кожи и при дыхании. Считайте, что все люди в кабинете испаряют воду с одинаковой скоростью и что конвекция равномерно перемешивает воздух, так что концентрация водяного пара одинакова во всём помещении.
При расчётах используйте следующие значения:
• универсальная газовая постоянная R = 8.31 Дж/(моль · К);
• молярная масса водяного пара M = 18 г/моль;
• давление насыщенного водяного пара при 23 °C p_нас = 2.81 кПа;
• плотность воды ρ = 1 г/см³;
• абсолютный нуль температуры -273 °C.
На сколько процентных пунктов увеличится относительная влажность воздуха в кабинете за 45 минут? Например, если начальная влажность была 20 %, а стала 28 %, ответом является 8. Ответ округлите до десятых. Считайте, что конденсация пара не происходит — вся испарившаяся вода остаётся в воздухе.
Дело происходит зимой, поэтому температура воздуха вблизи оконного стекла значительно ниже, чем в основной части кабинета, и составляет t_ст = 12.4 °C. Давление насыщенного водяного пара (в кПа) зависит от температуры t в градусах Цельсия по формуле Магнуса:
p_нас(t) = 0.611 кПа · e^((17.27 · t)/(t + 237.3)).
Чему равно давление насыщенного водяного пара при температуре t_ст? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Будем считать, что концентрация водяного пара в воздухе в центре помещения и возле окон одинаковая. Каким станет давление водяного пара вблизи оконного стекла спустя 45 минут после начала урока? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Во время перемены учитель и все ребята остались на своих местах, чтобы обсудить подготовку к празднику, а сразу после обсуждения начался второй урок. Через какое время после начала первого урока окна начнут запотевать? Ответ выразите в минутах, округлите до целых. Считайте, что скорость испарения воды остаётся неизменной, а конденсация начинается, как только давление водяного пара у окна достигает давления насыщенного пара при температуре стекла.
После начала запотевания концентрация водяного пара вблизи окон и в остальной части помещения может различаться: у стекла она остаётся на уровне насыщения, а в основной части помещения может продолжать увеличиваться. Считайте, что всё тепло, выделяющееся при конденсации, отводится через оконное стекло на улицу, при этом температуры стекла и воздуха в помещении остаются постоянными. Мощность тепловых потерь через окна составляет P = 250 Вт. Удельная теплота парообразования (конденсации) воды равна L = 2.45 МДж/кг. Определите скорость конденсации воды на окнах. Ответ выразите в мл/мин, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 2.3
Учитель ведёт урок в закрытом кабинете объёмом V = 235 м³. В кабинете находятся 15 учеников и сам учитель. Температура воздуха в помещении t = 23 °C остаётся постоянной на протяжении всего урока. Начальная относительная влажность воздуха φ₀ = 34 %.
Для восполнения водного баланса учитель за 45 минут урока должен выпивать V₀ = 54 мл воды, которая затем полностью испаряется с поверхности кожи и при дыхании. Считайте, что все люди в кабинете испаряют воду с одинаковой скоростью и что конвекция равномерно перемешивает воздух, так что концентрация водяного пара одинакова во всём помещении.
При расчётах используйте следующие значения:
• универсальная газовая постоянная R = 8.31 Дж/(моль · К);
• молярная масса водяного пара M = 18 г/моль;
• давление насыщенного водяного пара при 23 °C p_нас = 2.81 кПа;
• плотность воды ρ = 1 г/см³;
• абсолютный нуль температуры -273 °C.
На сколько процентных пунктов увеличится относительная влажность воздуха в кабинете за 45 минут? Например, если начальная влажность была 20 %, а стала 28 %, ответом является 8. Ответ округлите до десятых. Считайте, что конденсация пара не происходит — вся испарившаяся вода остаётся в воздухе.
Дело происходит зимой, поэтому температура воздуха вблизи оконного стекла значительно ниже, чем в основной части кабинета, и составляет t_ст = 14.6 °C. Давление насыщенного водяного пара (в кПа) зависит от температуры t в градусах Цельсия по формуле Магнуса:
p_нас(t) = 0.611 кПа · e^((17.27 · t)/(t + 237.3)).
Чему равно давление насыщенного водяного пара при температуре t_ст? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Будем считать, что концентрация водяного пара в воздухе в центре помещения и возле окон одинаковая. Каким станет давление водяного пара вблизи оконного стекла спустя 45 минут после начала урока? Ответ выразите в килопаскалях, округлите до сотых.
Во время перемены учитель и все ребята остались на своих местах, чтобы обсудить подготовку к празднику, а сразу после обсуждения начался второй урок. Через какое время после начала первого урока окна начнут запотевать? Ответ выразите в минутах, округлите до целых. Считайте, что скорость испарения воды остаётся неизменной, а конденсация начинается, как только давление водяного пара у окна достигает давления насыщенного пара при температуре стекла.
После начала запотевания концентрация водяного пара вблизи окон и в остальной части помещения может различаться: у стекла она остаётся на уровне насыщения, а в основной части помещения может продолжать увеличиваться. Считайте, что всё тепло, выделяющееся при конденсации, отводится через оконное стекло на улицу, при этом температуры стекла и воздуха в помещении остаются постоянными. Мощность тепловых потерь через окна составляет P = 200 Вт. Удельная теплота парообразования (конденсации) воды равна L = 2.45 МДж/кг. Определите скорость конденсации воды на окнах. Ответ выразите в мл/мин, округлите до десятых.
Ключ к заданию №2: влажность воздуха и запотевание окон
Ответ →
___________________________________________________________
ЗАДАНИЕ 3. ВОДЯНОЕ КОЛЕСО И МОЛОТЗАДАНИЕ 3.1
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Даны характеристики завода в городе N.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 7 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 49 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 6 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.5 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 190 кг, длина рукоятки L = 5.9 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Столкновение воды с лопастями колеса можно считать абсолютно неупругим. Какое максимальное количество энергии (механической и тепловой) вода может передать колесу за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 39° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 3.2
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 6.5 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 47 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 5.5 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.3 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 170 кг, длина рукоятки L = 5.7 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Столкновение воды с лопастями колеса можно считать абсолютно неупругим. Какое максимальное количество энергии (механической и тепловой) вода может передать колесу за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 37° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
ЗАДАНИЕ 3.3
Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Даны характеристики завода в городе М.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 7.5 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 51 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 6.5 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.7 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 190 кг, длина рукоятки L = 6.1 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Столкновение воды с лопастями колеса можно считать абсолютно неупругим. Какое максимальное количество энергии (механической и тепловой) вода может передать колесу за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 31° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
Ключ к заданию №3: энергия водяного колеса и подъём молота
Ответ →
ЗАДАНИЕ 3.4Основным источником энергии на металлургических заводах XVIII века была энергия падающей воды. Обычно на реке строили плотину. Вода накапливалась в образовавшемся водоёме, а затем по специальным водоводам с высоты падала на водобойное колесо. Колесо, вращаясь, поворачивало вал. На другом конце вала имелось несколько выступов, которые по очереди упирались в конец рукоятки большого молота. Рукоятка поворачивалась относительно неподвижной оси, и массивная рабочая часть молота поднималась вверх. Когда выступ соскальзывал с рукоятки, молот падал вниз и рабочей частью ударял по наковальне, располагаясь в этот момент горизонтально.
Даны характеристики завода в городе N.
Плотина: перепад высот между верхним краем плотины и осью колеса составляет H = 6.25 м. Объёмный расход воды, падающей на колесо, равен Q = 46 л/с. Скоростью воды в верхней части плотины пренебрегите, так как водохранилище имеет большую площадь.
Водяное колесо: радиус R = 5.25 м. Скорость, с которой движутся крайние точки колеса, v = 2.2 м/с.
Молот: масса рабочей части m = 160 кг, длина рукоятки L = 5.6 м. Ось вращения молота делит рукоятку в отношении 1 : 4 (как на рисунке). Массой рукоятки по сравнению с массой рабочей части пренебрегите.
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, ускорение свободного падения примите равным g = 9.8 м/с², π = 3.14.
Чему равно изменение потенциальной энергии воды, падающей с края плотины на уровень оси колеса за время t = 1 с? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
Во время работы молота его рукоятка поворачивается на максимальный угол α = 36° относительно горизонтального положения. Какая энергия при этом запасается в рабочей части молота за один подъём? Ответ выразите в килоджоулях, округлите до сотых.
До какой скорости разгоняется рабочая часть молота при падении на наковальню? Силу трения в осях и сопротивление воздуха не учитывайте. Ответ выразите в м/с, округлите до десятых.
Чему равно КПД всего этого устройства (колесо и молот), если за один оборот колеса молот поднимается на максимальную высоту четыре раза? Полезной энергией считайте энергию удара молота, а затраченной — изменение потенциальной энергии воды. Ответ выразите в процентах, округлите до десятых.
Полные ответы и решения скрыты
Ответы, ключи и решения заданий 2–3 для опубликованных наборов доступны в Telegram.
Открыть ответы в Telegram