Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 7 № 1857
i

Тяжёлый шарик, от­пу­щен­ный без толч­ка у по­верх­но­сти воды, мед­лен­но тонет в ста­ка­не (см. рис.). Как ме­ня­ют­ся в те­че­ние всего вре­ме­ни па­де­ния ша­ри­ка на дно его по­тен­ци­аль­ная энер­гия, сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на шарик, и по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды в ста­ка­не? По­тен­ци­аль­ная энер­гия от­счи­ты­ва­ет­ся от дна ста­ка­на.

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер её из­ме­не­ния:

 

1)  уве­ли­чит­ся;

2)  умень­шит­ся;

3)  не из­ме­нит­ся.

 

По­тен­ци­аль­ная энер­гия ша­ри­каСила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на

шарик

По­тен­ци­аль­ная энер­гия воды
Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­тен­ци­аль­ная энер­гия в поле силы тя­же­сти рас­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле E_п = mgh. Шарик опу­стил­ся вниз, зна­чит, его по­тен­ци­аль­ная энер­гия умень­ши­лась. Сила тя­же­сти рас­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле F = G дробь: чис­ли­тель: mM, зна­ме­на­тель: R в квад­ра­те конец дроби , где m  — масса тела, M  — масса Земли, R  — рас­сто­я­ние между телом и Землёй. При опус­ка­нии ша­ри­ка вниз рас­сто­я­ние R умень­ша­ет­ся, зна­чит, сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на тело уве­ли­чи­ва­ет­ся. Рас­смот­рим как из­ме­ни­лась по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды, для этого про­ана­ли­зи­ру­ем раз­ли­чие по­тен­ци­аль­ных энер­гий воды в на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни и в мо­мент, когда шарик ка­са­ет­ся дна. Раз­ли­чие со­сто­ит в том, что объём воды, за­ни­ма­е­мый ша­ри­ком в ко­неч­ном по­ло­же­нии, пе­ре­ме­стил­ся на­верх, в место на­чаль­но­го по­ло­же­ния ша­ри­ка. То есть этот объём под­нял­ся в поле силы тя­же­сти, его по­тен­ци­аль­ная энер­гия воз­рос­ла. По­тен­ци­аль­ная энер­гия осталь­но­го объёма воды не из­ме­ни­лась. Сле­до­ва­тель­но, по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды уве­ли­чи­лась.

 

Ответ: 211.

 

При­ме­ча­ние.

Со­ста­ви­те­ли за­да­ния счи­та­ют, что сила тя­же­сти не из­ме­ня­ет­ся. Дей­стви­тель­но, из­ме­не­ние силы тя­же­сти при малых из­ме­не­ни­ях вы­со­ты почти не за­мет­но, но не­боль­шое из­ме­не­ние всё же есть.

Источник: ВПР 2019 год по фи­зи­ке 11 класс. Ва­ри­ант 13
Раздел кодификатора ФИПИ: 2.4 Все­мир­ное тя­го­те­ние, закон все­мир­но­го тя­го­те­ния