Задача 5. «Сообщающиеся сосуды». Два вертикальных сообщающихся цилиндра, с разной площадью поперечного сечения, заполнены водой и закрыты поршнями с массами М₁ = 1 кг и М₂ = 2 кг. В положении равновесия левый поршень расположен выше правого на величину h = 10 см. Когда на левый поршень поместили гирю массой m = 2 кг, поршни в положении равновесия оказались на одной высоте. Какова будет разность высот поршней Н в положении равновесия, если гирю перенести на правый поршень?

Задача 2. Связанные одной нитью.
 Два бруска с одинаковыми массами m скреплены нитью и находятся на наклонной плоскости, составляющей угол α с горизонтом. Бруски скользят вниз по наклонной плоскости. Каково натяжение нити, если коэффициент трения верхнего бруска о плоскость μ₂, а нижнего μ₁?

Задача 3. Толстая или тонкая?
 Английский физик Чилдрен в 1815 году проводил следующий опыт. Две платиновые проволочки одинаковой длины, но разных диаметров он подключил к батарее Вольта. Один раз он подключал проволочки последовательно, второй раз − параллельно друг с другом. В первом случае разогревалась лишь тонкая проволочка, во втором − лишь толстая. 25 лет ученые не могли объяснить этот опыт. А каково ваше мнение. Объясните опыт Чилдрена.

Задача 1. Из пушки по ….
 На горизонтальном полу стоит вертикальная прямоугольная плоская стенка, верхний край которой горизонтален. На некотором расстоянии от стенки на полу установлена маленькая игрушечная пушка, которая стреляет шариками. Школьник направляет ствол пушки прямо на верхний край стенки (вдоль пунктирной линии) и производит выстрел. При этом шарик летит так, что плоскость его траектории перпендикулярна стенке, и попадает в стенку в точке A, которая находится на расстоянии h = 5 см от ее верхнего края. Чему равна начальная скорость шарика, если ствол пушки находится на расстоянии R = 70 см от верхнего края стенки? Сопротивлением воздуха при движении шарика пренебречь. Считайте размеры пушки малыми по сравнению с высотой стенки.

Задача 5. «Шарик на нити».
   Маленький шарик подвешен в точке A на нити, длина которой l. В точке O на расстоянии l/2 ниже точки A в стену вбит гвоздь. Шарик отводят так, что нить занимает горизонтальное положение, и отпускают.

   1. В какой точке траектории исчезнет натяжение нити (определите угол, образуемый в этот момент нитью с вертикалью)?
   2. Как дальше будет двигаться шарик?
   3. До какой наивысшей точки поднимется шарик (высоту отсчитывать от гвоздя)?
   4. В какой точке шарик пересечет вертикаль, проходящую через точку подвеса (высоту отсчитывать от гвоздя).

  

Задача 3. На лабораторной работе.
 Выполняя лабораторную работу, юный физик собрал схему (см. рисунок). Когда вольтметр был подключен параллельно сопротивлению R₁, то его показания оказались равны U₁ = 2 B, после подключения вольтметра параллельно сопротивлению R₂, его показания U₂ = 1 B, а после подключения к точкам A и B, он показал U = 4 B. Что-то не сходится, подумал юный физик и задумался. А каковы в действительности падения напряжения на сопротивлениях R₁ и R₂? В качестве источника использовалась батарейка. И еще учитель сказал, что источник можно считать идеальным и его внутренним сопротивлением пренебречь.

Задача 3. Железная деталь массой m₁ = 500 г, нагретая до температуры t₁ = 800 °С, опущена в воду. При этом образовалось некоторое количество пара (его температуру считайте равной t_к = 100 °С), а температура воды повысилась на величину Δt = 1 °С. Определите массу образовавшегося пара, если объем первоначальной воды V₂ = 5,0 л, ее температура t₂ = 19 °С, плотность ρ₂ = 1,0 г/см³, удельная теплоемкость c₂ = 4,2 кДж/(кг•град), удельная теплота парообразования L₂ = 2,3 МДж/кг, удельная теплоемкость железа c₁ = 460 Дж/(кг•град).

Задача 5. Столкновение шарика со стенкой.
 Маленький шарик, брошенный с начальной скоростью v_о под углом α к горизонту, упруго ударяется о гладкую вертикальную стенку, движущуюся ему навстречу с постоянной скоростью v. Известно, что после упругого удара о стенку шарик возвращается в ту точку, из которой его бросили. Через какое время после броска произошло столкновение шарика со стенкой?

 Задача 4. Супер чайник.
 При испытании новой модели электрического чайника (рис.) оказалось, что вода нагревается почти до 100 °С, но все же не закипает. Чайник рассчитан на мощность нагревателя P и напряжение 110 В. Тогда чайник подключили к сети 220 В. За какое время чайник выкипит наполовину? Масса воды в чайнике m. Удельная теплота парообразования воды L. Крышка чайника плотно закрывается. Чайник изготовлен из металла.

Задача 2. Давление воздуха внутри плотно закупоренной бутылки при температуре 7 °С равно 150 кПа. До какой температуры (по шкале Цельсия) надо нагреть бутылку, чтобы из нее вылетела пробка, если известно, что для вынимания пробки до нагревания бутылки требовалась минимальная сила 90 Н? Площадь поперечного сечения пробки 8 см².

Задача 1. Тянем потянем.
 В горизонтально закрепленной, открытой с торцов трубе сечением S находятся два поршня. В исходном состоянии левый поршень соединен недеформированной пружиной жесткости k со стенкой, давление газа между поршнями равно атмосферному p_o, расстояние H от правого поршня до края трубы равно расстоянию между поршнями. Правый поршень медленно вытянули до края трубы. Какую минимальную силу надо приложить к поршню, чтобы удержать его в этом положении? Температура постоянна, трением пренебречь.

Задача 4. Какую минимальную горизонтальную скорость нужно сообщить шарику, подвешенному на вертикальном нерастяжимом и невесомом подвесе, чтобы шарик описал полную окружность в вертикальной плоскости.

5. Экспериментальная задача. [решение]
 Хорошо ли Вы знаете свой учебник физики для 10 класса? Какого он цвета, кто автор учебника, какова его масса, какой физический прибор (механизм) можно из него сделать, сколько он содержит страниц, слов, символов…?
 Помните, что нужно бережно относиться к выданным вам учебникам!
 Мы надеемся, что не только представленное оборудование, но и «содержимое» учебника физики 10 класса поможет выполнить Вам следующие задания:

1. Определите, какую часть массы учебника физики для 10 класса составляет масса переплета учебника.
2. Определите отношение коэффициента трения покоя к коэффициенту трения скольжения учебника по учебнику.
3. Постройте график зависимости вертикальной силы F, приложенной к краю обложки книги от количества листов учебника n на нее положенных, для отрыва края обложки от стола. (Рекомендуемый шаг измерений 15 листов).
4. Объясните поведение графика на различных его участках и, используя график, проверьте пункт 1.

 Примечание:

1. Считать, ускорение свободного падения g = 9,8 м/с².
2. В заданиях №1 и №2 сделать оценку погрешности измерений.

 Задача 3. «Теплота». Калориметр состоит из цилиндрического тонкостенного алюминиевого стаканчика, пенопластового донышка и цилиндрической оболочки из пенопласта, закрывающей боковую поверхность стаканчика. В стаканчик налили порцию кипятка и поставили его на стол без пенопластовых частей – температура воды упала на 1 градус за 50,4 секунды. Когда тот же опыт проделали, поставив стаканчик на пенопластовое донышко, температура уменьшилась на 1 градус за 63 секунды. Если донышко убрать, но применить боковую оболочку (дно стаканчика при этом касается стола), остывание произойдет за 56 секунд. Как изменится время остывания, если использовать оба куска пенопласта?

Задача 4. Плотина
 Канал прямоугольного сечения с водой шириной 3,5 м перегорожен подъемным щитом, который помещается в параллельных пазах боковых сторон канала. Какую силу нужно приложить для подъема щита, если коэффициент трения щита о параллели равен 0,35. Масса щита 250 кг. Уровень воды слева от щита 4 м, а справа ? 1,2 м. Выталкивающей силой пренебречь.

Задача 4. «Ускорение»
   Частица, покидает источник.
   1). После вылета она пролетает с постоянной скоростью расстояние L, а затем тормозится с ускорением a.
   1.1. Какую скорость должна иметь частица на участке равномерного движения, чтобы время ее движения от вылета до остановки было минимальным.
   1.2. Чему равно это время?
   2). После вылета частица начинает двигаться сначала равноускоренно в течение времени t_o, а затем с тем же по модулю ускорением – равнозамедленно.
   2.1. Через какое время от начала движения частица вернется в точку вылета?
   2.2. Во сколько раз отличается средняя скорость движения частицы на пути разгона от средней скорости на пути торможения?

Задача 2. Испытание ракеты.
 С края полусферической выемки радиуса R отпускают из состояния покоя тело, состоящее из двух половинок с пороховым зарядом между ними. Если взорвать заряд в начальный момент на краю выемки, то обе половинки взлетают на одинаковую высоту h. На какие высоты h₁ и h₂ поднялись бы эти половинки, если заряд взорвать в момент прохождения нижней точки выемки? При каком условии левая половинка, после взрыва в нижней точке, не вылетит из выемки. Трением и сопротивлением воздуха пренебречь.

Задача 4. «Измерительные приборы». К клеммам приведенной на схеме электрической цепи (рис.) приложено напряжение U = 9 B. Если к вольтметру подключить параллельно резистор R, то показания вольтметра уменьшаться в 2 раза, а показания амперметра увеличатся в два раза. Какое напряжение показывал вольтметр до и после подключения резистора?

Задача 1. «Графики». На графике зависимости скорости от времени показаны различные скоростные режимы движения лифта I, II и III.
   1. В начале, лифт движется в скоростном режиме I. Определите путь пройденный лифтом и среднюю скорость перемещения за время движения t₁.
   2. В III скоростном режиме зависимость модуля скорости от времени t изображается дугой полуокружности. За время t₁ лифт прошел тот же путь, что и втором скоростном режиме, в котором лифт двигался с постоянной скоростью v₁. Найдите начальную скорость v_o лифта в III скоростном режиме.

Задача 2. «Призма» На гладкой горизонтальной поверхности находится гладкая призма массы M с углом при вершине α (рис.), на которой удерживают брусок массы m. С каким ускорением a будет двигаться призма, если брусок отпустить?

Задача 2. «Равновесие»
   Система, состоящая из однородных стержней, трех невесомых нитей и блока, находится в равновесии (рис.). Трение в оси блока отсутствует. Все нити вертикальны. Масса верхнего стержня m₁ = 3 кг. Найдите массу m₂ нижнего стержня.

  

  Задача 3. «Конденсаторы»
   Два конденсатора с емкостями C₁ и С₂ присоединены к двум источникам с E₁ и E₂ (рис. ). Определите напряжение на каждом конденсаторе и разность потенциалов между точками а и b. Внутреннее сопротивление источников не учитывать.

 

 Задача 1. «Передача энергии»
   Крупное промышленное предприятие потребляет электрическую мощность 1200 кВт. На расстоянии 5 км от предприятия находится электростанция. Передача электроэнергии производится при напряжении 60 кВ. Допустимая потеря напряжения на проводах равна 1 %. Определите минимально возможный диаметр медных проводов. Почему при передаче энергии на проводах очень высокое напряжение?
   Справочные данные: удельное электрическое сопротивление меди 1,7 × 10⁻⁸ Ом•м.

  

 Задача 1. За время t = 2 ч автомашина проехала расстояние S = 160 км. Двигатель развил среднюю мощность N = 70 кВт при КПД 25 %. Сколько горючего сэкономил водитель, если норма расхода m_o = 36 кг на пути S_o = 100 км? Удельная теплота сгорания топлива q = 4,2 × 10⁷ Дж/кг.