Задание №6 ОГЭ по физике


Физические законы и явления в механике. Анализ физических процессов.


Для решения задания № 6 может потребоваться использование понятий и физ.величин одновременно из 2 или более разделов и (или) тем физики. Некоторые из теоретических сведений, которые могут быть полезными при решении, уже рассмотрены в разделах теории к другим заданиям. Так, силы в природе и основные понятия колебательного движения приведены в задании 2, понятия кинетич. и потенциальной энергии, а также з-н сохранения энергии – в задании 3, понятия плотности и давления – в задании 5. Остальная теоретическая информация содержится в разделе теории к этому заданию.


Теория к заданию №6 ОГЭ по физике


2-й закон Ньютона

Сила, действующая на физ.тело, равна произведению его массы на ускорение, сообщаемое телу этой силой. Уравнение закона:

Если на тело действует одновременно две или более силы, то  – это равнодействующая этих сил.

2-й закон Ньютона часто применяется в скалярном виде. В этом случае используются проекции силы и ускорения на соответствующие оси в выбранной с-ме координат.

Равнодействующая (результирующая) сила

Когда на физическое тело действует больше 1 силы, то для расчетов с использованием 2-го закона Ньютона требуется сумма всех сил, которую называют результирующей силой или равнодействующей всех сил. При этом речь должна идти о векторной сумме:

где  – равнодействующая сила.

Для расчетов векторную сумму требуется перевести в скалярную (с использованием модулей сил). И если действующие на физ.тело силы разнонаправлены и не лежат на одной прямой или на параллельных прямых, то для описания скаляров сил обычно необходима прямоугольная система координат Oxy. В ней находят проекции векторов сил на корд.оси и затем скалярные суммы соответствующих проекций:

Если вектор силы направлен параллельно одной из осей, то будет получена единственная его проекция на эту ось, которая может иметь знак «+» или «–» в зависимости от того, сонаправлен вектор силы с направлением оси или нет.

Если направление вектора силы не сонаправлено ни с одной из осей, то это означает, что имеется некий угол между ними. Обозначим его через α. Если считать, что это угол к горизонту (т.е. условно – между вектором силы и осью Ох), то проекции произвольной силы можно найти так:

Броуновское движение

Броуновским называют хаотичное (беспорядочное) движение частиц газа или жидкости. Броуновское движение имеет место как для взвешенных, видимых микроскопических частиц, так и для молекул. Это движение имеет тепловую природу, оно никогда не прекращается. Скорость движения частиц при этом напрямую зависит от их размера и, соответственно, от массы (чем крупнее частица, тем меньше скорость).

Хаотичность траекторий частиц связана с тем, что они произвольно сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, а также с тем, что кроме поступательного движения они совершают еще и вращательное.


Разбор типовых вариантов заданий №6 ОГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

На покоящееся тело, находящееся на гладкой горизонтальной плоскости, в момент времени t = 0 начинают действовать две горизонтальные силы (см. рисунок). Определите, как после этого изменяются со временем модуль скорости тела и модуль ускорения тела.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. увеличивается
  2. уменьшается
  3. не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Алгоритм решения:
  1. Записываем уравнение 2-го закона Ньютона в векторной форме. Анализируем рисунок и условие, делаем вывод об изменении модуля ускорения.
  2. Анализируем условие для определения изменения скорости. Для этого используем формулу для вектора ускорения. Делаем вывод об изменении скорости.
  3. Заполняем таблицу.
Решение:
  1. Согласно 2-му закону Ньютона . На рисунке показаны 2 действующие на тело силы, которые имеют конкретные значения и направления и об изменении которых в условии ничего не сказано. Отсюда получаем, что и вектор, и модуль равнодействующей сил – постоянная величина. Тогда из уравнения 2-го з-на Ньютона следует, что и ускорение (как по направлению, так и по модулю) постоянно. Т.о., верный вариант ответа для ускорения – 3.
  2. Поскольку тело испытывает ускорение, то это свидетельствует о том, что его скорость изменяется. По определению ускорения  .  (по условию – в нач.момент времени t0 тело покоится). После начала движения результирующая сил направлена в ту же сторону, что и ось (т.к. из рисунка видно, что ), то  . Т.е.  сонаправлены (т.к. ноль-вектор  сонаправлен с любым вектором) и: . Соответственно, получаем: модуль скорости со временем увеличится. Верный вариант ответа: 1.

Ответ: 13


Первый вариант (Камзеева, № 3)

На рисунке представлены графики зависимости смещения х от времени t при колебаниях двух математических маятников. Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

  1. В положении, соответствующем точке Г на графике, маятник 1 имеет максимальную скорость.
  2. В положении, соответствующем точке Б на графике, оба маятника имеют максимальную кинетическую энергию.
  3. Амплитуды маятников различаются в 2 раза.
  4. При перемещении маятника 2 из положения, соответствующего точке А, в положение, соответствующее точке Б, потенциальная энергия маятника уменьшается.
  5. Периоды колебаний маятников совпадают.
Алгоритм решения:

1. Анализируем утверждение 1 из предложенного перечня. Делаем вывод относительно его истинности.

2–5. Выполняем соответствующий анализ для утверждений 2–5. Определяем истинность каждого из них.

Решение:
  1. Из графика видно, что в точке Г маятник 1 имеет максимальное отклонение. Значит, в этой точке он останавливается, чтобы начать колебание в противоположном направлении до точки равновесия и далее – до второй (противоположной Г) точки максимального отклонения. Если маятник поднялся на максимальную для себя высоту и остановился, то это означает, что его кинетическая энергия  и по закону сохранения энергии ( ) его полная энергия . Если так, то в т.Г . Утверждение 1 ложно.
  2. Пользуясь доказательством, изложенным в предыдущем пункте, можем сделать вывод: в точке Б (которая является точкой равновесия, поскольку x = 0 ) маятник достигает низшего своего положения, то есть положения c h = 0. Следовательно, в этой точке  и по закону сохранения энергии . Утверждение 2 верно.
  3. Амплитуда (макс.смещение относительно х=0) 1-го маятника составляет 1 ед. по оси х (координата). Амплитуда 2-го маятника – 4 ед. Отношение амплитуды 2-го маятника к амплитуде 1-го равна 4:1=4, т.е. имеется различие в 4 раза. Утверждение 3 ложно.
  4. В точке А маятник находится между точкой амплитуды и равновесия. В этом положении маятник – по закону сохранения энергии – имеет и потенциальную, и кинетическую энергию. При переходе 2-го маятника в точку Б его координата оказывается равной нулю, т.е. в точке Б маятник оказывается в положении равновесия. В этом положении (см. пункт решения 2) он имеет нулевую потенциальную энергию. Это означает, что при переходе от точки А в Б действительно происходит уменьшается. Утверждение 4 верно.
  5. Период – т.е. время 1 полного колебания – 1-го маятника составляет 4 ед. по оси t. Период 2-го маятника – 8 ед. Т.е. совпадения периодов нет. Утверждение 5 ложно.

Ответ: 24


Второй вариант (Камзеева, № 8)

Под колокол воздушного насоса поместили завязанный надутый резиновый шарик (см. рис.). Затем из-под колокола стали откачивать часть воздуха. Как в процесса откачки воздуха изменяются объем шарика и давление воздуха в нем?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. увеличивается
  2. уменьшается
  3. не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Алгоритм решения:
  1. Анализируем условие и определяем характер изменения объема.
  2. Анализируем условие и выясняем характер изменения давления.
  3. Заполняем таблицу.
Решение:
  1. Когда из-под колокола откачивается воздух, то число его молекул под колоколом уменьшается. Это означает, что интенсивность броуновского движения снижается и, соответственно уменьшается давление воздуха на стенки колокола и на шарик. Если давление на шарик снижается, то его стенки начинают распрямляться под воздействием газа внутри него, который в любом случае занимает весь его объем. Это означает, что объем будет увеличиваться. Вариант ответа для объема – 1.
  2. В процессе распрямление стенок шарика площадь их поверхности увеличивается. Это значит, что теперь то же самое количество молекул газа в нем давит на увеличивающуюся поверхность стенок шарика. Следовательно, давление внутри шарика снижается. Вариант ответа для давления – 2.

Ответ: 12