Задание №7 ОГЭ по физике • СПАДИЛО

Механические явления

Задание № 7 является комплексным, предполагающим использование любого раздела механики. В нем может потребоваться знание основных понятий как кинематики (ср.скорость, ускорение, перемещение), так и динамики (силы в природе, з-ны Ньютона), аэро- и гидродинамики, статики. Часть полезной информации рассмотрена в теоретическом разделе к заданию № 7. Это определения и формулы, которые не были необходимы для решения прочих заданий из курса механики. Большинство же теоретических сведений рассмотрены в разделах теории к другим заданиям по соответствующим темам.

Теория к заданию №7 ОГЭ по физике

Динамометр

Динамометром называют устройство для количественного измерения силы. Это прибор, состоящей из силового звена, содержащего упругий элемент, и шкалы с делениями в ньютонах или дольных (либо кратных) значениях этой единицы измерения. Простейший динамометр действует с использованием обычной пружины соответствующей жесткости.

С помощью динамометра может быть измерен еще и момент силы.

КПД

КПД – коэффициент полезного действия – показатель эффективности системы, осуществляющей преобразование и (или) передачу энергии. Системой в данном случае может выступать устройство, механизм и т.п. КПД в физике принято обозначать греческой буквой ɳ («эта»).

Вычисляется КПД по формулам:

где Е_п, А_п, Nп – соответственно полезная энергия, работа, мощность; Е, А, N – полная (затраченная) энергия, работа, мощность.

Разбор типовых вариантов заданий №7 ОГЭ по физике

Демонстрационный вариант 2018

[su_note note_color=»#defae6″]

К динамометру прикрепили цилиндр, как показано на рисунке 1. Затем цилиндр полностью погрузили в воду (рисунок 2).

Определите объём цилиндра.

Ответ: _____ см³.

[/su_note]

Алгоритм решения:

Записываем табличное значение для плотности воды, которое понадобится при решении.
Анализируем условие и рис.1. Определяем силы, действующие в этом случае на цилиндр. Составляем уравнение для равнодействующей, т.е. для состояния равновесия цилиндра (1).
Анализируем рис.2. Определяем силы, действующие на цилиндр после погружения. Выводим уравнение для равнодействующей (2). Подставляем (1) в (2), получаем уравнение для выталкивающей силы (3).
Записываем формулу для силы Архимеда (4). Объединив (4) и (3), получаем уравнение для искомого объема. Вычисляем его.

Решение:

Плотность воды составляет: .
До погружения в воду на цилиндр действует сила тяжести (mg, направленная вертикально вниз) и сила натяжения нити динамометра F₁ (направленная вверх), значение которого отражает динамометр на рис.1. Поскольку цилиндр достиг состояния равновесия, то .
После погружения в воду на цилиндр действует еще и выталкивающая – архимедова – сила (F_A). Именно поэтому значение динамометра (F₂) изменилось: . При этом для состояния равновесия получаем: . . Отсюда:
Выталкивающая сила равна: . Поскольку на рисунке показано, что цилиндр погрузился в воду целиком, то V в данном случае – объем всего тела, что и является искомой величиной. (3=4): . Выражаем объем: . Тогда: .

Ответ: 500 см³.

Первый вариант (Камзеева, № 5)

[su_note note_color=»#defae6″]

Под действием силы 20 Н груз массой 2 кг перемещается вверх по наклонной плоскости (трение пренебрежимо мало). Коэффициент полезного действия наклонной плоскости 50%. Чему равна длина наклонной плоскости, если ее высота 1 м?

Ответ: ____м

[/su_note]

Алгоритм решения:

Записываем формулу для нахождения КПД с использованием работы (1).
Выражаем из нее уравнение для нахождения полезной работы (2).
Записываем уравнение для полной работы (3).
Находим значение для КПД, подставив (2) и (3) в (1). Из него выражаем искомую длину.

Решение:

КПД в данном случае может быть найден по формуле: . При этом полезной является работа, выполненная для подъема груза на заданную высоту (h = 1 м).
Поскольку A = F • S , то полезная работа, выполненная для поднятия тела на высоту, заключается в преодолении силы тяжести. При этом s = h . Тогда получаем: .
Полная работа равна A = F • l (3), поскольку для того, чтобы поднять груз на высоту h, требуется преодолеть расстояние l.
(2,3) → (1) : . Отсюда:

Ответ: 2 метра.

Второй вариант (Камзеева, № 8)

[su_note note_color=»#defae6″]

Под действием тормозящей силы в 100 кН тормозной путь поезда массой 100 т составил 50 м. Какую скорость имел поезд до начала торможения?

Ответ: ___ м/с

[/su_note]

Алгоритм решения:

Переводим в СИ несоответствующие ей значения величин.
Записываем уравнение 2-го закона Ньютона. Находим из него ускорение. Вычисляем его значение.
Записываем формулу для перемещения при равнозамедленном движении. Из нее выражаем искомую скорость. Вычисляем ее.

Решение:

Записываем значения в СИ: тормозящая сила ; масса .
По 2-му закону Ньютона . Отсюда: . Найдем величину ускорения: .
Поскольку в условии не дано время, используем для расчета скорости формулу . Здесь: 1) v – конечная скорость, которой в данном случае является скорость после завершения торможения (значит, v=0); 2) v₀ – скорость перед началом торможения, т.е. искомая скорость; 3) а<0, т.к. при торможении вектор перемещения и ускорения направлены противоположно. Тогда получим: Определяем скорость: .

Ответ: 10 м/с

Третий вариант (Камзеева, № 13)

[su_note note_color=»#defae6″]

Движущийся шар массой 4 кг соударяется с неподвижным шаром массой 2 кг. После удара шары движутся как единое целое со скоростью 2 м/с. Чему была равна скорость первого шара до соударения?

Ответ: ___ м/с

[/su_note]

Алгоритм решения:

Вводим обозначения для необходимых для решения физ.величин.
Анализируем ситуацию до удара шаров и после него.
Используя уравнение закона сохранения импульса, найдем искомую скорость.

Решение:

Обозначим для 1-го (движущегося) шара массу и скорость соответственно m₁ и v₁. Аналогично для 2-го (неподвижного) шара – m₂ и v₂. Скорость после соударения обозначим v’.
До удара 1-й шар имеет некую ненулевую скорость, которая и является искомой величиной. 2-й шар имеет . После соударения шары двигаются вместе, т.е. имеют одинаковую скорость. Поэтому . Поскольку шары после удара непосредственно контактируют друг с другом, то их система представляет собой единой физ.тело с массой ( ).
По з-ну сохранения импульса . Здесь векторы v₁ и v’ сонаправлены, вектор v₂ нулевой (т.к. по условию до удара 2-й шар неподвижен). Тогда получим: . Отсюда .