Условия экспериментального тура 2010

Условия экспериментального тура городской олимпиады 2010 года.

7 класс. «Губка»

Оборудование и материалы: губка, большой стакан для воды, мерный стакан, ванночка, линейка, вода.

В этом эксперименте Вам предстоит исследовать физические свойства губки. Вы можете выполнять предложенные задания в любом порядке. Помните, что на экспериментальном туре оценивается Ваш отчет. Постарайтесь написать его так, чтобы жюри смогло разобраться, как вы провели эксперимент. Выполнив задание, запишите в отчет не только полученный ответ, но и способ, которым Вы его нашли.

  1. (3 балла) Найдите среднюю плотность сухой губки.
  2. (2 балла) Какой максимальный объем воды может вместить в себя губка, погруженная в воду? Какой объем воды останется в ней, если вынуть ее из воды и подождать, пока избыток воды стечет?
  3. (3 балла) Оцените объем пор внутри губки. Какую часть этот объем составляет от общего объема губки?
  4. (4 балла) Пользуясь результатами предыдущих пунктов, оцените плотность материала, из которого сделана губка.
  5. (3 балла) Если поставить мокрую губку вертикально, то часть воды стечет обратно в ванночку. От чего зависит количество воды, которая стекла? Поэкспериментируйте с различными положениями губки.

8 класс. «Мыльные пузыри»

Оборудование и материалы: баночка с мыльным раствором, линейка, секундомер. Выполняя задания, Вы также можете добавлять воду или моющее средство в свой мыльный раствор.

В этом эксперименте Вам предстоит исследовать физические свойства мыльных пузырей. Вы можете выполнять предложенные задания в любом порядке. Помните, что на экспериментальном туре оценивается Ваш отчет. Постарайтесь написать его так, чтобы жюри смогло разобраться, как вы провели эксперимент. Выполнив задание, запишите в отчет не только полученный ответ, но и способ, которым Вы его нашли.

  1. (3 балла) Исследуйте, как состав мыльного раствора влияет на прочность мыльного пузыря.
  2. (2 балла) Измерьте среднюю скорость падения мыльного пузыря в воздухе. Проведите измерения для нескольких пузырей. От чего зависит измеренная Вами средняя скорость?
  3. (3 балла) Придумайте способ измерения диаметра мыльных пузырей. Оцените, с какой точностью Вы можете измерить диаметр пузыря выбранным способом.
  4. (3 балла) При движении сферы в воздухе со скоростью v, на нее действует сила сопротивления, направленная против скорости движения: $$F=C_x\frac{1}{2}\rho v^2S,$$ где $S$ — площадь поперечного сечения сферы, $\rho$ — плотность воздуха, $C_x$ — постоянный коэффициент, значение которого для сферы можно считать равным единице. Пользуясь этой формулой и результатами измерений, оцените силу сопротивления, действующую на падающий мыльный пузырь.
  5. (4 балла) Как, зная силу сопротивления, найти толщину пленки мыльного пузыря? Найдите толщину мыльной пленки для нескольких пузырей.

9 класс

Задача 1

Условие: Определите удельную теплоемкость неизвестной жидкости.

Примечание: Плотность данной жидкости равна $\rho=920$ кг/м$^3$.

Оборудование:

  1. стакан с неизвестной жидкостью
  2. дополнительные пластиковые стаканчики
  3. нагревательный элемент
  4. источник напряжения с вольтметром и амперметром
  5. термометр (мультиметр с термопарой)
  6. секундомер
  7. шприц
  8. вода

Задача 2

Условие: Определите показатель преломления неизвестной жидкости.

Оборудование:

  1. лазерная указка
  2. брусок пенопласта
  3. канцелярский зажим
  4. мензурка с неизвестной жидкостью
  5. бумажная линейка
  6. миллиметровая бумага (2 листа)
  7. скотч

Будьте внимательны! Неизвестную жидкость не следует выливать из мензурки. Не пейте ее и, по возможности, избегайте ее попадания на кожу.

10 класс

Задача 1

Условие: Определите длительность отскока стального шарика при ударе о поверхность. Исследуйте зависимость длительности удара от начальной скорости шарика и от различных типов поверхности.

Оборудование:

  1. стальной шарик с припаянной тонкой проволочкой
  2. текстолитовая пластина с тонким проводом
  3. металлический диск №1
  4. металлический диск №2
  5. штатив
  6. линейка
  7. источник питания
  8. конденсатор
  9. магазин сопротивлений
  10. цифровой вольтметр
  11. ключ
  12. соединительные провода

Задача 2

Условие: Измерьте коэффициент трения качения стального шарика об алюминиевый профиль. Определите, какая часть энергии теряется при соударении шариков друг о друга. Попытайтесь измерить коэффициент трения скольжения шариков. Исследуйте процесс соударения шариков, какие эффекты вы наблюдаете? Какие механизмы приводят к потере энергии при упругом столкновении? В вашем распоряжении имеются также магнитные шарики, какие эффекты при их качении и взаимодействии вы можете наблюдать? Почему магнитный и немагнитный шарик ведут себя на рельсе по разному?

Оборудование:

  1. алюминиевый профиль
  2. стальные шарики немагнитные 4 шт.
  3. груз
  4. магнитные шарики 5 шт.
  5. штангенциркуль
  6. ровный профиль (один на класс)
  7. секундомер

11 класс

Задача 1

Условие: Определите содержимое черного ящика и постройте его электрическую схему. Исследуйте свойства и характеристики элементов, входящих в черный ящик.

Оборудование:

  1. черный ящик
  2. источник напряжения
  3. два мультиметра
  4. соединительные провода
  5. магазин сопротивлений

Настоятельная рекомендация: не превышайте напряжение питания выше 3 В, это может привести к перегоранию элементов, входящих в состав черного ящика.

Примечание: черный ящик нельзя раскручивать, в нем имеется небольшое отверстие, через которое вы можете наблюдать содержимое.

Подсказка: Пара выводов 1-2 никак электрически не связана с парой выводов 3-4.

Задача 2

Условие: Определите величину скорости звука в неизвестном газе. Попытайтесь определить, с каким газом вы имеете дело.

Оборудование:

  1. шприц 150 мл с динамиком и микрофоном (такой же динамик)
  2. источник гармонических колебаний
  3. осциллограф
  4. линейка
  5. система подачи газа (шарик с трубкой)

Примечание: Скорость звука в газах определяется по формуле: $$c=\sqrt{\frac{\gamma RT}{\mu}},$$ где $\mu$ — молярная масса газа.