Konkurs Fizyczny dla gimnazjalistów województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2015/2016. Etap wojewódzki

Transkrypt

1 Konkurs Fizyczny dla gimnazjalistów województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2015/2016 Etap wojewódzki Drogi Uczniu! Gratulujemy osiągniętych wyników w etapie rejonowym. Przed przystąpieniem do rozwiązywania testu prosimy, żebyś zapoznał się z poniższymi wskazówkami: 1. wpisz swój kod na karcie odpowiedzi zgodnie z poleceniem komisji konkursowej; 2. masz do rozwiązania 9 zadań, w tym: a. zadania 1-4 to zadania zamknięte, gdzie należy uzupełnić tekst odpowiednimi sformułowaniami lub określić prawdziwość zdań, za te zadania otrzymasz 3, 4 lub 5 punktów; odpowiedzi na te zadania udzielaj bezpośrednio w treści zadań na karcie odpowiedzi; b. zadania 5-9 to zadania otwarte; punktacja za każde z tych zadań podana jest przy numerze zadania; odpowiedzi na te zadania udzielaj również na karcie odpowiedzi bezpośrednio pod treścią zadań; 3. za rozwiązanie wszystkich zadań możesz otrzymać łącznie 60 punktów; 4. do obliczeń możesz używać prostego kalkulatora; 5. odpowiedzi udzielaj czarnym piórem lub długopisem; na kartach odpowiedzi nie używaj ołówka, gumki ani korektora; 6. uważnie czytaj wszystkie polecenia; 7. po zakończeniu pracy sprawdź, czy udzieliłeś wszystkich odpowiedzi; 8. czas rozwiązywania zadań: 120 minut; 9. oddajesz komisji tylko wypełnioną i zakodowaną kartę odpowiedzi, arkusz z zadaniami możesz zabrać ze sobą. Powodzenia! 1

2 Zadania zamknięte: Zadanie 1 (3 pkt) Nieruchomy blok z ruchomym krążkiem Lina przerzucona przez nieruchomy blok służy do podnoszenia lub opuszczania ciężkich przedmiotów. W rozważaniach zakładamy, że możemy pominąć opory ruchu ciał i bloku. Określ czy podane sformułowanie jest prawdziwe. (wpisz P lub F). ZDANIA Zastosowanie takiego rozwiązania zmniejsza wartość siły jaką należy działać w porównaniu do ciężaru podnoszonego lub opuszczanego ciała. Przy stosowaniu bloku nieruchomego zmienia się na przeciwny zwrot siły, jaką działamy na przedmiot Podnoszenie i opuszczanie ciał tym sposobem powoduje, że wykonujemy mniejszą pracę niż wtedy, gdybyśmy bloku nie używali Prawda Fałsz Zadanie 2 (5 pkt) Lotniskowiec Uzupełnij tekst podanymi w nawiasie sformułowaniami. Załoga płynącego lotniskowca podczas lądowania samolotów stara się ułatwić im lądowanie i ustawia statek... (prostopadle / równolegle) do kierunku wiatru. Jeżeli samolot wojskowy ląduje na płynącym lotniskowcu, podczas wiatru, to powinien zrobić to lecąc... (z wiatrem/pod wiatr) oraz,... (zgodnie z kierunkiem(zwrotem)/przeciwnie do kierunku) ruchu lotniskowca, ponieważ wiatr... (zwiększa/zmniejsza) wówczas siłę nośną działającą na skrzydła, a ponadto samolot... (wydłuża/skraca) sobie czas lądowania. Zadanie 3 (4 pkt) Gorący kożuch Określ czy dokończenie zdania jest prawidłowe w sensie fizycznym. (wpisz P lub F). Mówimy czasem że: Kożuch dobrze nas grzeje ponieważ... Sformułowania Prawda Fałsz... ma on dużą energię wewnętrzną.... oddaje dużą ilość ciepła do ciała człowieka.... zatrzymuje zimno... ma dobre własności termoizolacyjne. 2

3 Zadanie 4 (4 pkt) Stany skupienia W poniższym tekście skreśl, umieszczone w nawiasach, niepoprawne uzupełnienia zdań. Największą energię wewnętrzną ma woda w stanie (stałym/ciekłym/gazowym*), ponieważ cząsteczki poruszają się wtedy (najszybciej/najwolniej*). Dlatego podczas roztapiania lodu i parowania wody (dostarczamy/odbieramy*) ciepło, a podczas skraplania pary wodnej i krzepnięcia wody (dostarczamy/odbieramy*) substancji ciepło. Zadania otwarte: Zadanie 5 (8 pkt) Oszczędzanie energii elektrycznej Żarówka energooszczędna LED ma moc 5 W i wytwarza strumień światła 310 lumenów**. Podobna żarówka tradycyjna, aby wytworzyć światło o tym samym strumieniu miałaby moc 35 W. Moc urządzeń elektrycznych nie informuje nas o mocy użytecznej tylko pobieranej mocy elektrycznej. a) Która z opisywanych żarówek ma większą sprawność, a która większą moc użyteczną? b) Żarówki działają na prąd o napięciu 230 V. Oblicz ile wynosi natężenie prądu płynącego przez każdą z nich podczas pracy. c) Ile energii elektrycznej zużywałaby każda z nich w ciągu roku jeżeli świeciłaby codziennie od 18:00 do 22:30? d) Ile kosztuje używanie jednego i drugiego typu żarówek przez 10 lat jeżeli żywotność żarowej to 1000 godzin, a jej cena to 2 zł, natomiast LED odpowiednio godzin i 20 zł. Cena 1 kwh (kilowatogodziny) to około 60 groszy. ** Strumień świetlny związany jest z mocą promieniowania i strumieniem energii promieniowania. Relacja ta zależna jest od długości fali świetlnej, ponieważ czułość ludzkiego oka zależy od barwy światła. Przyjmuje się, że oko ludzkie najwyższą czułość osiąga dla światła o długości 555 nm. Jednemu lumenowi odpowiada wówczas promieniowanie o mocy 0,00147 W. Zadanie 6 (11 pkt) Ćwiczenia przeciwpożarowego śmigłowca. Śmigłowiec straży pożarnej podczas ćwiczeń opada pionowo ruchem jednostajnie przyspieszonym przez 7 sekund z przyspieszeniem 1 m/s 2, następnie wypuszcza wodę i nie zmieniając siły nośnej śmigieł ląduje ruchem jednostajnie opóźnionym. Przyjmij, że masa własna śmigłowca z paliwem wynosi 4000 kg (bez ładunku wody), masa samej wody 2000 kg, a średnica wirnika głównego 16 m. Częstotliwość wirnika wynosi 180 obrotów/minutę. Zakładamy, że siły oporu można pominąć. a) Wyjaśnij, dlaczego w pierwszej fazie śmigłowiec porusza się ruchem przyspieszonym, a w drugiej opóźnionym mimo, że siła nośna śmigieł nie zmieniła się. b) Oblicz wartość siły nośnej podczas ruchu i sprawdź czy siła ta pozwoli wylądować ruchem jednostajnie opóźnionym z opóźnieniem 3,5 m/s 2? 3

4 c) Oblicz do jakiej prędkości rozpędzi się śmigłowiec i z jakiej wysokości rozpoczął pionowe opadanie, jeżeli prędkość końcowa tuż przed wylądowaniem wynosiła zero. d) Oblicz z jaką prędkością porusza się końcówka śmigła wirnika głównego oraz czas jednego obrotu tego śmigła. Wskazówka: Przyjmij, że końcówka śmigła porusza się jednostajnie po obwodzie koła, który obliczamy korzystając ze wzoru : S=2πR, gdzie R oznacza promień tego koła. Zadanie 7 (10 pkt) Siła wyporu. a) Na jaką wysokość wyskoczy z wody kulka wykonana z plastiku o gęstości d k = 800 kg/m 3 jeśli początkowo była przytrzymywana na głębokości h = 1 m? Przyjmij, że gęstość wody wynosi d w = 1000 kg/m 3, a przyspieszenie ziemskie g = 10 m/s 2 oraz że można pominąć siły oporu ruchu kulki zarówno w wodzie jak i w powietrzu. b) Jakim ruchem poruszałaby się plastikowa kulka w wodzie, gdyby przyjąć że podlega ona tam sile oporu proporcjonalnej do jej prędkości: F o = - k v, gdzie, k jest współczynnikiem proporcjonalności, v prędkość kulki c) Wykonaj rysunek przedstawiający siły działające na kulkę w wodzie, w sytuacji przedstawionej w podpunkcie b). Zadanie 8 (7 pkt) Prasa hydrauliczna a) Na rysunku poniżej widoczna jest prasa hydrauliczna, w której zastosowano tłoki o powierzchni S 1 = 3 cm 2 oraz S 2 = 27 cm 2. Działając na mały tłok siłą F 1 = 5 N uzyskujemy na dużym tłoku siłę F 2, której wartość oblicz i porównaj z wartością siły F 1. 4

5 b) Przesuwając mały tłok w dół na odległość y 1 = 6 cm, wywołamy przesunięcie drugiego tłoka do góry na odległość y 2. której wartość także oblicz i porównaj z odległością y 1. c) Oblicz pracę jaką wykona duży tłok i porównaj ją z pracą jaką wykonujemy działając siłą F 1 = 5 N na mały tłok podczas jego przesuwania na odległość y 1 = 6 cm. d) Podaj jeden przykład praktycznego wykorzystania prasy hydraulicznej. Zadanie 9 (8 pkt) Blok szkła i światło Rysunek poniżej przedstawia prostopadłościenny blok szkła, na który skierowano promień światła skierowany pod pewnym kątem do powierzchni a) Narysuj dalszy bieg tego promienia, zarówno w szkle jak i w powietrzu otaczającym szklany blok. b) Zaznacz na rysunku kąty padania i załamania światła oraz przesunięcie promienia świetlnego. c) Napisz, od czego, twoim zdaniem, może zależeć wartość przesunięcia promienia świetlnego przechodzącego przez równoległościenny blok szklany. d) Opisz, jaki będzie bieg promienia świetlnego padającego prostopadle na szklany blok? Naszkicuj tą sytuację na rysunku poniżej. Dziękujemy! 5