Решение энергетических задач - 2020

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск
ТВОЙ ПУТЬ В ЭНЕРГЕТИКУ НАЧИНАЕТСЯ СЕГОДНЯ

…О далеком будущем с его колоссальными проблемами, которые мы сейчас не в состоянии разрешить, но можем поставить, о будущем, которое предстает перед нами,… как великолепный, но грозный мир человеческого духа, озаряемый молниями великих задач и дел…

А.Стругацкий, Б.Стругацкий


Профессии ученого-исследователя или инженера очень увлекательны. Они дают возможность почувствовать себя “магом”, который раскрывает тайны и загадки природы.

Если Вы – настоящий исследователь, то для Вас, наряду с обычным миром проблем и катаклизмов, существует и другой: мир науки. Мир очень интересный, а главное, вполне реальный и весьма населенный. Как попасть в этот мир? Опыт показывает, что для этого нужно тренировать свои творческие возможности, нужны упорство и желание добиться своей цели.

Первым шагом в научный мир может стать решение физико-энергетических задач повышенной трудности, задач по моделированию технических устройств или поиск способов решения инженерных кейсов.

Каждая такая задача – это маленькая проблема, которую Вы должны решить самостоятельно. Это своего рода модели тех научных задач, которые встречаются в работе ученых.

Желаем Вам удачи!

ENERGO-2020-Zastavka.jpg


Автор-составитель Цирова Ирина Семеновна, доцент, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, кандидат физико-математических наук


Инструкция

1.Выберите задачи соответственно вашей возрастной группе и уровню подготовки.

2.Перейдите на сайт цифрового образовательного ресурса ЯКласс (https://www.yaklass.ru/).

3.Пройдите регистрацию на этом ресурсе, если вы там еще не зарегистрированы (при регистрации указываются только фамилия, имя, класс в своем образовательном учреждении).

4.Для ввода ответов на задачи для учащихся 7-8 классов используйте ссылку Решение задач для 7-8 классов.

Для ввода ответов на задачи для учащихся 9-11 классов используйте ссылку Решение задач для 9-11 классов.

ВНИМАНИЕ! Для учащихся 9-11 классов решение каждой задачи необходимо оформить в отдельном файле.

Возможные варианты:

1)текстовый документ;

2)решение написано вручную на листе бумаги, отсканировано и сохранено в графическом файле;

3)решение написано вручную на листе бумаги, сфотографировано и сохранено в графическом файле.

5.На ввод ответов на задачи даётся ТОЛЬКО ОДНА попытка! НО время, которое отводится на ввод ответов всех заданий, заканчивается 5 ноября . С 0 часов 6 ноября доступ к вводу ответов на сайте ЯКласс будет закрыт!

Свой результат решения задач вы сможете увидеть в своем личном кабинете на сайте ЯКласс после завершения конкурса.

6.НЕ ЗАБУДЬТЕ своё впечатление о решении задач (или одной конкретной задаче) и о своём участии в Конкурсе разместить на своей личной вики-странице участника.

Задачи

7-8 классы
9-11 классы
Задача №1

На «пути» от атомной электростанции до нашего дома энергия неоднократно преобразуется из одного вида в другой.

Какие это виды энергии?

ENERGO-2020-7-9-Zadacha1.jpg



Задача №2

Офисный работник утверждает, что чашка холодного кофе на его столе нагревается до 80 ° C, забирая энергию от окружающего воздуха, имеющего температуру 25 ° C.

Насколько прав работник? Ответ обоснуйте.

ENERGO-2020-7-9-Zadacha2.jpg



Задача №3

Почему велосипедист набирает скорость на спуске даже тогда, когда не крутит педали?

Нарушается ли при этом закон сохранения энергии?



Задача №4

На приведенной диаграмме показано, как шесть автомобилей едут по четырехполосному шоссе. Два наблюдателя едут в машине X.

Какая машина движется со скоростью 10 м/c в противоположном направлении относительно наблюдателей?

ENERGO-2020-7-9-Zadacha4.jpg



Задача №5

В сосуд массой 1 кг налили 2 кг машинного масла плотностью 916 кг/м3. Сосуд поставили на весы №1. Железный брусок массой 2 кг подвесили на пружинных весах №2 и полностью погрузили в масло. Система находится в равновесии.

Каковы показания весов №1 и №2?

ENERGO-2020-7-9-Zadacha5.jpg



Задача №6

Скорость основного обмена q0 – это минимальное количество энергии, расходуемое организмом в единицу времени для поддержания жизнедеятельности в состоянии покоя. По закону Клайбера для млекопитающих скорость основного обмена пропорциональна массе их тела в степени 3/4:

ENERGO-2020-7-9-Zadacha6.jpg

Здесь m – масса, А – постоянная.

  1. В каких единицах измеряется константа А в системе единиц СИ?
  2. Чему равно значение q0 для человека массой 75 кг, если А = 3,4 в единицах СИ?
  3. Чему равно значение А для белого медведя, масса которого 700 кг, а значение q0 = 460 Вт?
  4. Для гориллы массой 180 кг скорость основного обмена q0 = 170 Вт. Рассчитайте по закону Клайбера величину q0 для Кинг Конга (горилла массой 1000 кг), если значение А считать одинаковым для всех горилл.




Задача №1

Ветряная турбина имеет ротор диаметром 100 м и может работать при максимальной скорости ветра 10 м/сек (т.е. энергия не вырабатывается, если скорость ветра превышает это значение).

Чему равна максимально возможная выходная мощность турбины?

ENERGO-2020-9-11-Zadacha1.jpg

Для справки: максимальную мощность ветряной турбины можно рассчитать по формуле ENERGO-2020-9-11-Zadacha11.jpg

Здесь ρ – плотность воздуха, r0 – радиус ротора, v – скорость ветра.


Задача №2

Волейболист может прыгнуть вертикально на высоту 1,1 м с места.

  1. Как долго игрок находится в воздухе?
  2. Постройте график зависимости положения спортсмена от времени.
  3. Используйте свой график, чтобы объяснить, почему может показаться, что спортсмен в верхней точке прыжка задерживается, «зависает» в воздухе?
ENERGO-2020-9-11-Zadacha2.jpg


Задача №3

Спутник массы m находится на круговой орбите, центр которой совпадает с центром Земли (ускорение свободного падения у поверхности Земли равно g).

Как зависят кинетическая Ек, потенциальная Еп и полная энергия Е спутника от радиуса его орбиты r?

Чему равно отношение Ек/Еп? Зависит ли оно от r?

Выразите полную энергию Е через m, g, r и массу Земли Мз. Достаточно ли перечисленных величин для записи Е?


Задача №4

Магазин снаряжения для дайвинга предлагает для измерения глубины погружения небольшое устройство, содержащее трубку с подвижным поршнем.

Объем воздуха под поршнем V=Sx, где S – площадь поперечного сечения трубки, x – высота положения поршня, отсчитанная от дна трубки.

В воздухе при атмосферном давлении ENERGO-2020-9-11-Zadacha40.JPG величина x(p0) = 20 см.

На какой максимальной глубине погружения ошибка определения глубины ∆h ≤ 1 м, если положение поршня в трубке можно определить с точностью Δx = 1 мм? Температуру воды при погружении считать постоянной.

Для справки: Если величины f и y связаны соотношением обратной пропорциональности ENERGO-2020-9-11-Zadacha42.JPG , то малые изменения этих величин подчиняются соотношению ENERGO-2020-9-11-Zadacha43.JPG


Задача №5

Три проволочных контура и наблюдатель расположены так, как показано на рисунке. С точки зрения наблюдателя средний контур движется со скоростью v, приближаясь к наблюдателю, ток в среднем контуре течет против часовой стрелки. Контуры А и В неподвижны.

ENERGO-2020-9-11-Zadacha5.jpg

Этот же наблюдатель может заметить, что

а) в контурах А и В индукционные токи потекут по часовой стрелке;

б) в контурах А и В индукционные токи потекут против часовой стрелки;

в) в контуре А ток потечет по часовой стрелке, а в контуре В – против часовой стрелки;

г) в контуре А ток потечет против часовой стрелки, а в контуре В – по часовой стрелке;

д) в контуре А ток потечет против часовой стрелки, а в контуре В индукционного тока не будет.

Выберите один верный ответ. Свой выбор обоснуйте.


Задача №6

Пусть имеются два бесконечных прямолинейных параллельных тонких проводника. Они разноименно заряжены с линейной плотностью заряда λ и −λ соответственно. Выбираем систему координат так, что ось z параллельна проводникам. Проводники пересекают плоскость XOY в точках с координатами (−a, 0) и (+ a, 0) соответственно. На рисунке показаны эквипотенциальные линии электрического поля, образованного проводниками, в плоскости XOY.

На рисунке введены обозначения:

точка P ≡ (−a, 0),

точка P′ ≡ (+ a, 0),

произвольная точка Q ≡ (x, y),

r – длина отрезка QP,

r′ – длина отрезка QP′.

Покажите, что семейство кривых, определяемых уравнением r/r′ = K, где K>0 - константа, - это семейство окружностей (эквипотенциальных линий), изображенных на рисунке.

ENERGO-2020-9-11-Zadacha61.jpg



С текстом задач можно также ознакомиться в формате PDF, пройдя по ссылкам для 7-8 классов и для 9-11 классов.



На главную

На страницу проекта Энергетика для всех-2020