Subiecte Propuse pentru olimpiada de Fizica

Faza Locala(pe Oras) Constanta

Vara , pentru a ne racori, putem bea coca-cola cu gheata: intr-un pahar care contine m₁=100g cocacola punem un cub de gheata de m=10g cu temperatura

t₀= -5°C (din congelator)

a Cata caldura este necesara pentru topirea cubului de gheata de -5°C Stiti: caldura latenta specifica de topire

=333KJ/Kg , si caldura specifica a apei si cocacola c=4180 J/KgK, caldura specifica a ghetii c_g=2100 J/KgK , si capacitatea calorica a paharulului C=100 J/K

b). Daca initial cocacola avea temperatura t₁ = 25°C ce temperatura va avea in final dupa topirea cubului de gheata,si realizarea echilibrului termic?

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu")

Intr-un tub in forma de U, cu sectiunea transversala

de arie S=10cm² , initial gol, se toarna 2 Litri de apa.

Apoi, in ramura din stanga se toarna 0,5 Litri

de ulei(cu densitatea _u =800Kg/m³ )

a). Calculati diferenta de nivel H a lichidului

din cele doua ramuri, dupa ce se va stabili

echilibrul (tinand cond ca apa si uleiul nu se

amesteca)

b). Cu cat s-a modificat nivelul apei din ramura

din dreapta (h ) fata de nivelul initial al apei,

dinaintea turnarii uleiului ?

III. In ramura din stanga se pune un corp

cubic cu latura 2cm , din lemn

(cu densitatea _u =800Kg/m³ )

Calculati diferenta de nivel H₂ a lichidului

din cele doua ramuri, dupa ce se va stabili echilibrul

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu")

Un turist aflat pe o barca de agrement in Oceanul Atlantic observa un mic iceberg plutitor. Se suie pe iceberg, si constata ca volumul partii de deasupra apei a micului iceberg s-a redus la jumatate.

a). Stiind ca turistul are 70Kg, densitatea apei din Oceanul Atlantic are _a=1025Kg/m³ , densitatea ghetii iceberg-ului _g=900Kg/m³ aflati volumul total al iceberg-ului

b). Dupa un timp, datorita contactului cu corpul(mai cald) al turistului, cu apa ,aerul, dar si datorita radiatiei solare, iceberg-ul primeste caldura Q=1665000J. Stiind ca temperatura iceberg-ului este aflati cu cate procente se mai reduce volumul total al iceberg-ului si volumul partii de deasupra apei a micului iceberg

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu")

Barem de Corectare

pentru Subiecte Propuse pentru Olimpiada de Fizica, Faza Locala(pe Oras) Constanta, 2007

Vara , pentru a ne racori, putem bea coca-cola cu gheata: intr-un pahar cu m₁=100g cocacola punem un cub de gheata de m=10g cu temperatura

t₀= -5°C(din congelator)

a). Cata caldura este necesara pentru topirea cubului de gheata de -5°C ? Stiti: caldura latenta specifica de topire

=333KJ/Kg , si caldura specifica a apei si cocacola c=4180 J/KgK, caldura specifica a ghetii c_g=2100 J/KgK , si capacitatea calorica a paharulului C=100 J/K

b). Daca initial cocacola avea temperatura t₁ = 25°C , ce temperatura va avea in final dupa topirea cubului de gheata,si realizarea echilibrului termic?

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu")

1. Pentru aceasta problema Se acorda un punct din oficiu si 10 puncte pentru rezolvare completa si corecta

a). Pentru punctul A se acorda in total 2,5puncte

Analiza: ZINCUL - metabolismul zincului - rolul biochimic al zincului Proiect: Hidrogen, oxigen, sulf, carbon - elemente chimice

*Transformam masa in unitatea internationala de masura: m=10g =0,01Kg        

(0,5 puncte)

*Pentru a topi cubul de gheata cu temperatura -5°C trebuie intai incalzita gheata pana la 0°C , prin caldura :

(0,5 puncte)

*caldura necesara pentru schimbarea starii de agregare a cubului de gheata :

(0,5 puncte)

In total, Caldura necesara topirii ( adica incalzirii cubului de gheata de la -5°C la 0°C si topirii) este:

(1 punct)

b). Pentru punctul B se acorda in total 6,5puncte

*Caldura primita de cubul de gheata pentru incalzirea cubului de gheata de la 0°C la temperatura de echilibru

Q =mcT=m c ( t_echilibru - O°C)     , (0,75 puncte)

*In total , Caldura primita de cubul de gheata : (0,75 puncte)

Caldura cedata de cocacola :        (0,75 puncte)

Caldura cedata de pahar : (0,75 puncte)

*In total, Caldura cedata de sistemul pahar-cocacola :        (0,75 puncte)

*Ecuatia calorimetrica |Q_CEDATA |= Q_PRIMITA     sau    Q_CEDATA+Q_PRIMITA (0,5 puncte)

*Rezulta:

(0,75 puncte)

*Caldura cedata este negativa , deci :        (0,5 puncte)

*rezolvand ecuatia rezulta :

(1 puncte)

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu") pentru Olimpiada de Fizica, Faza Locala(pe Oras) Constanta, 2007

Barem de Corectare

pentru Subiecte Propuse pentru Olimpiada de Fizica, Faza Locala(pe Oras) Constanta, 2007

. Intr-un tub in forma de U, cu sectiunea transversala de arie S=10cm² , initial gol, se toarna 2 Litri de apa(densitatea _a =800Kg/m³ )

Apoi, in ramura din stanga se toarna 0,5 Litri de ulei(cu densitatea _u =800Kg/m³ )

a). Calculati diferenta de nivel H a lichidului din cele doua ramuri, dupa ce se va stabili echilibrul (tinand cond ca apa si uleiul nu se amesteca)

b). Cu cat s-a modificat nivelul apei din ramura din dreapta (h ) fata de nivelul initial al apei, dinaintea turnarii uleiului ?

c). In ramura din stanga se pune un corp cubic cu latura 2cm , din lemn (cu densitatea _l =600Kg/m³ ).Calculati diferenta de nivel H₂ a lichidului din cele doua ramuri, dupa ce se va stabili echilibrul

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu")

. Pentru aceasta problema Se acorda un punct din oficiu si 10 puncte pentru rezolvare completa si corecta

rezolvare: A) Pentru punctul A se acorda in total 3 puncte

Notam cu h_as si h_ad inaltimile coloanelor de apa din ramurile din stanga si dreapta dupa turnarea uleiului , si h_u inaltimea coloanei de ulei

 

La baza ramuriilor din stanga si dreapta, presiunile trebuie sa fie egale :

_ug h_u + _a g h_as = _a g h_ad           , (0,75 puncte)

Dar h_u inaltimea coloanei de ulei h_u = V_u / S =50cm , am notat cu V_u volumul de ulei (0,75 puncte)

*Rezulta : , (0,75 puncte)

Diferenta de nivel H a lichidului din cele doua ramuri, dupa ce se va stabili echilibrul, este:

,     (0,75 puncte)

B) Pentru punctul B se acorda in total 3 puncte

*Dupa turnarea uleiului,cresterea nivelului apei din ramura dreapta h_ad este egala IN MODUL cu scaderea nivelului apei din ramura stanga h_as

h_ad h_as (0,25 puncte)

*Dupa turnarea uleiului, diferenta dintre nivelul apei din ramura dreapta si

nivelului apei din ramura stanga este :  h_ds h_ad h_as h_ad

(0,25 puncte)

*Pe baza calculelor de la punctul A : ,

(1 puncte)

*Rezulta h_ad h_ds deci

    (1,50 puncte)

C) Pentru punctul C se acorda in total 3 puncte

*Corpul din lemn pluteste in echilibru in ulei. Conditia de echilibru:

_uV_psg=mg , (0,25puncte) unde : V_ps= volumul partii scufundate a corp-ului ,

m= masa corp-ului

Corpul dizlocuieste volumul V_ps de ulei. Sistemul fizic se comporta ca si cum s-ar mai turna in ramura stanga un volum V_ps de ulei !

*Presiunea suplimentara generata de punerea corpului in ulei este: , (0,75 puncte) Presiunea suplimentara se transmite si in ramura din dreapta(principiul Pascal).

Notam cu h_as2 si h_ad2 inaltimile coloanelor de apa din ramurile din stanga si dreapta ,dupa ce corpul este pus in ulei

*La baza ramuriilor din stanga si dreapta, presiunile trebuie sa fie egale :

    , (0,75 puncte)

*Rezulta :

(1,25 puncte)

Barem de Corectare

pentru Subiecte Propuse

pentru Olimpiada de Fizica, Faza Locala(pe Oras) Constanta, 2007

Un turist aflat pe o barca de agrement in Oceanul Atlantic observa un mic iceberg plutitor. Se suie pe iceberg, si constata ca volumul partii de deasupra apei a micului iceberg s-a redus la jumatate.

a). Stiind ca turistul are 70Kg, densitatea apei din Oceanul Atlantic are _a=1025Kg/m³ , densitatea ghetii iceberg-ului _g=900Kg/m³ aflati volumul total al iceberg-ului

b). Dupa un timp, datorita contactului cu corpul(mai cald) al turistului, cu apa ,aerul, dar si datorita radiatiei solare, iceberg-ul primeste caldura Q=1665000J. Stiind ca temperatura iceberg-ului este 0°, aflati cu cate procente se mai reduce volumul total al iceberg-ului si cat la suta din acest volumul total este volumul partii de deasupra apei a micului iceberg

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6"Nicolae Titulescu")

Pentru aceasta problema Se acorda un punct din oficiu si 10 puncte pentru rezolvare completa si corecta

Pentru punctul A se acorda in total 4,5puncte

A)   *Conditia de echilibru pentru iceberg plutitor: F_a=G (0,5puncte)

*rezulta _aV_psg=mg , (0,5puncte) unde : V_ps= volumul partii scufundate a iceberg-ului , m= masa iceberg-ului

*rezulta (0,5puncte)

Notam m₀=masa omului , G₀=greutatea omului,

*Conditia de echilibru cand omul se suie pe aisberg: F_a=G+G₀ , (0,5puncte)

*rezulta , (1 , (0,5puncte)

am notat cu volumul partii scufundate a iceberg-ului dupa ce s-a suit turistul pe aisberg, si cu V volumul total(initial) al iceberg-ului

Dar dupa ce s-a suit turistul pe aisberg, volumul partii de deasupra apei a micului iceberg s-a redus la jumatate, deci :

, ( 2 ), (0,5puncte)

*Din - sistemul de ecuatii- (1) si ( 2) rezulta :

, (0,5puncte), rezulta:

, (0,5puncte)

*rezulta , (0,5puncte)

B) Pentru punctul B se acorda in total 4,5puncte

*Caldura necesara pentru schimbarea starii de agregare(topirea) unei cantitati m₁ de gheata este:

(0,5puncte)

*Cantitatea =m₁ de gheata topita este:

(0,5puncte)

*Volumul V₁ de gheata topita este : V₁=m₁ / _{g ,} (0,25puncte)

         (0,25puncte)

*Volumul total al iceberg-ului devine : V - V₁ = 1,1145m³, (0,5puncte)

*Calculam cu cate procente se mai reduce volumul total al iceberg-ului :

, volumul se reduce cu (0,5puncte)

Vom calcula acum cat la suta din acest volumul total este volumul partii de deasupra apei a micului aisberg( dupa ce s-a mai topit gheata)

*Conditia de echilibru devine:

, (1) , (0,5puncte)

am notat cu volumul partii scufundate a iceberg-ului dupa ce s-a mai topit o parte din gheata

, (0,5puncte)

*volumul partii de deasupra apei a micului aisberg este :

, (0,5puncte)

*In final,calculam cat la suta din volumul total(de dupa topire) este volumul partii de deasupra apei a micului iceberg( dupa ce s-a mai topit gheata):

    , (0,25puncte)

*Volumul partii de deasupra apei a micului aisberg reprezinta din volumul total al iceberg-ului ( dupa topire) , (0,25puncte)

Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu (Scoala nr6"Nicolae Titulescu")