Processing math: 100%

5-я Жаутыковская олимпиада (2009), теоретический тур


Эта задача состоит из четырех частей, не связанных друг с другом. 1А (2 балла)

На гладкую поверхность закреплённой на столе полусферы радиуса R кладут небольшое тело и отпускают без толчка. На какой высоте h над столом тело оторвётся от полусферы, если его начальное положение находилось на высоте h0.
1В (3 балла)

Электрический нагреватель воды состоит из двух коаксиальных хорошо проводящих цилиндров длиной L. Радиус внутреннего цилиндра равен r, расстояние между цилиндрами значительно меньше радиусов цилиндров и равно h. Цилиндры подключены к источнику постоянного напряжения U0. Между цилиндрами медленно протекает вода, которая нагревается благодаря протекающему через нее электрическому току. Рассчитайте, с какой скоростью должна течь вода, чтобы ее температура повысилась на Δt градусов. Характеристики воды: плотность γ, удельное электрическое сопротивление ρ, удельная теплоемкость c. Теплоемкостями цилиндров и потерями теплоты в окружающую среду можно пренебречь.
1C (2 балла)

Для измерения электрического сопротивления широко используются мостовые схемы. На рисунке показана электрическая схема моста Уитстона, предназначенная для измерения неизвестного сопротивления Rx. Сопротивления резисторов R1 и R2 можно плавно изменять. Сопротивление резистора R0 известно с высокой точностью. Изменяя сопротивления R1 и R2, добиваются, чтобы ток i через миллиамперметр стал равным нулю. В этом случае говорят, что мост сбалансирован.
1. Выразите неизвестное сопротивление Rx через сопротивления R1, R2, R0 при условии сбалансированности моста.
2. В реальных измерениях практически невозможно точно зафиксировать отсутствие тока через миллиамперметр, так как его чувствительность ограничена. Пусть минимальное значение силы тока, которое может зафиксировать миллиамперметр равно i0 (то есть при $i 1D (3 балла) Солнечным утром на освещаемом солнцем сухом асфальте видны блестящие пятна, похожие на лужи воды. Их появление является простейшим миражом — реально в этих «лужах» мы видим отражение неба. Цель данной задачи дать теоретическое описание этого явления. Показатель преломления воздуха n зависит от концентрации молекул γ в соответствии с формулой n=1+αγ2,\eqno(1) где α=2,31029 м3 — средняя поляризуемость молекул воздуха. Будем считать, что температура воздуха равна t0=20 С, атмосферное давление P0=1,0105 Па. Благодаря солнечным лучам у поверхности асфальта образуется тонкий слой более нагретого воздуха, температура которого на Δt=2,0 С выше, чем температура более высоких слоев. Водитель движется прямолинейно по горизонтальной дороге, причем его глаза находятся на высоте h=1,2 м над поверхностью асфальта. Оцените, на каком расстоянии от водителя он может увидеть ближайшую к нему лужу-мираж. Постоянная Больцмана kB=1,381023 Дж/К. При решении данных задач вы можете использовать приближенные формулы справедливые при малых значениях x: (1+x)γ1+γx sinxx cosx1x22
посмотреть в олимпиаде

Комментарий/решение: