Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Оцените, на какую величину $\Delta E$ внук увеличит механическую

Условие

На даче у школьника на горизонтальном полу террасы стояла пластмассовая кубическая емкость для воды, иногда протекающей с крыши. Когда емкость заполнилась наполовину, дедушка попросил внука вылить воду из нее, наклонив вокруг одного из нижних ребер куба, чтобы вода переливалась через соседнее верхнее ребро. Оцените, на какую величину ΔE\Delta E внук увеличит механическую энергию емкости с водой к моменту начала вытекания воды из емкости, если процесс подъема был очень медленным, так что поверхность воды все время оставалась горизонтальной? Объем воды вначале был равен V=63л,V = 63л, квадратные стенки емкости и ее днище тонкие, однородные, массой m=3кгm = 3кг каждая (сверху емкость открыта). Сделайте рисунки с указанием положения центров масс воды, днища и стенок емкости до начала наклона емкости и в момент, когда вода начинает выливаться.Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи. Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | Критерий 1 | Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). В данном случае: выбор инерциальной системы отсчета, пренебрежение кинетической энергией системы и сжимаемостью жидкости, совпадение центра масс и центра тяжести в однородном поле тяжести, выбор нулевого значения потенциальной энергии тела в однородном поле тяжести. | 1 | В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка.ИЛИОбоснование отсутствует | 0 | Критерий 2 | Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: законы сохранения импульса и механической энергии при абсолютно упругом столкновении одинаковых маленьких шариков, а также кинематические и геометрические соотношения); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 | Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 2 | Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0 | Максимальный балл | 4 |

Рисунок к задаче

Формат задания

Развёрнутый ответ: короткого ответа здесь нет — оценивается само рассуждение. Разбор откроется после входа.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. Обоснование.1. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной (ИСО).2. Будем считать, что в процессе медленного опрокидывания емкость с водой не приобретает кинетическую энергию, и поэтому внук, совершая работу, увеличивает только потенциальную энергию системы «емкость + вода».3. Воду будем считать несжимаемой жидкостью.4. Гравитационное поле Земли в пределах малого объема системы можно считать однородным, так что ее центр масс совпадает с центром тяжести.5. В однородном поле тяжести потенциальную энергию тела будем считать равной нулю на уровне пола террасы.Перейдем к решению. [рисунок]

Осталось ещё 6 шагов

  1. Шаг 2

  2. Шаг 3

  3. Шаг 4

  4. Шаг 5

  5. Шаг 6

  6. Шаг 7

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Механика (расчетная задача высокого уровня с»