Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 7 № 2077
i

Проб­ка мед­лен­но всплы­ва­ет со дна ста­ка­на к по­верх­но­сти (см. рис.). Как ме­ня­ют­ся во время всплы­тия по­тен­ци­аль­ная энер­гия проб­ки, по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды в ста­ка­не и сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на проб­ку? По­тен­ци­аль­ная энер­гия от­счи­ты­ва­ет­ся от дна ста­ка­на.

 

1)  уве­ли­чи­ва­ет­ся;

2)  умень­ша­ет­ся;

3)  не из­ме­ня­ет­ся.

 

По­тен­ци­аль­ная энер­гия проб­киПо­тен­ци­аль­ная энер­гия водыСила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на проб­ку
Спрятать решение

Ре­ше­ние.

По­тен­ци­аль­ная энер­гия в поле силы тя­же­сти рас­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле E_п = mgh. Проб­ка под­ня­лась, зна­чит, её по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­лась. 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 под­ня­тии проб­ки рас­сто­я­ние R уве­ли­чи­ва­ет­ся, зна­чит, сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на тело умень­ша­ет­ся. Рас­смот­рим как из­ме­ни­лась по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды, для этого про­ана­ли­зи­ру­ем раз­ли­чие по­тен­ци­аль­ных энер­гий воды в на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни и в мо­мент, когда верх­ний край проб­ки на­хо­дит­ся у верх­не­го края воды. Раз­ли­чие со­сто­ит в том, что объём воды, за­ни­ма­е­мый проб­кой в ко­неч­ном по­ло­же­нии, пе­ре­ме­стил­ся вниз, в место на­чаль­но­го по­ло­же­ния проб­ки. То есть этот объём опу­стил­ся в поле силы тя­же­сти, его по­тен­ци­аль­ная энер­гия умень­ши­лась. По­тен­ци­аль­ная энер­гия осталь­но­го объёма воды не из­ме­ни­лась. Сле­до­ва­тель­но, по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды умень­ши­лась.

 

Ответ: 122.

 

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 15
Раздел кодификатора ФИПИ: 2.6 За­ко­ны со­хра­не­ния в ме­ха­ни­ке: ки­не­ти­че­ская энер­гия