Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите в ответе их номера. \(1)\) Ускорение, приобретенное телом, прямо пропорционально действующей силе и обратно пропорционально массе тела. \(2)\) Тепловым движением называют самопроизвольное перемешивание газов или жидкостей. \(3)\) При протекании электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяющееся в нем за одно и то же время, возрастает обратно пропорционально квадрату силы тока. \(4)\) Ультрафиолетовое, рентгеновское и видимое излучения имеют электромагнитную природу и различаются длиной волны в вакууме. \(5)\) Альфа-, бета- и гамма-компоненты радиоактивного излучения — волны электромагнитной природы, различающиеся частотой.

\(1)\) Верно. Второй закон Ньютона в формулировке для ускорения записывается как \(a=\dfrac{F}{m}\) где \(a\) — ускорение, \(F\) — суммарная сила, \(m\) — масса тела. Отсюда видно прямое пропорциональное отношение \(a\propto F\) и обратное пропорциональное отношение \(a\propto 1/m\,.\) \(2)\) Неверно. Тепловое движение — это хаотическое (тепловое, броуновское) движение молекул и атомов в веществе. Самопроизвольное перемешивание газов или жидкостей называют диффузией, которая макроскопически обусловлена именно тепловым движением частиц, но не тождественна самому понятию «тепловое движение». \(3)\) Неверно. Закон Джоуля–Ленца для теплоты, выделяемой в проводнике за время \(t,\) записывается как \(Q=I^{2}Rt\) где \(I\) — сила тока, \(R\) — сопротивление. Значит \(Q\propto I^{2},\) то есть количество тепла растет пропорционально квадрату силы тока, а не обратно пропорционально ему. \(4)\) Верно. Ультрафиолетовое, рентгеновское и видимое излучения — все являются электромагнитными волнами; они отличаются длиной волны (и частотой) в вакууме, поэтому это утверждение правильно. \(5)\) Неверно. Альфа- и бета-излучения представляют собой поток заряженных частиц (альфа — ядра гелия, бета — электроны или позитроны), а гамма-излучение — электромагнитное (фотоны). Следовательно утверждение, что все три компонента — электромагнитные волны, неверно.

При помощи термометра измеряют температуру воздуха в помещении. Погрешность измерения равна половине цены деления прибора. Требуется определить температуру с учетом погрешности. Ответ запишите в виде последовательности чисел без пробелов и запятых между ними.

\(1.\) Определяем цену деления термометра: \(\text{Цена деления} = 1^\circ\text{C}\) \(2.\) Рассчитываем погрешность измерения (половина цены деления): \(\Delta t = 0.5^\circ\text{C}\) \(3.\) Снимаем показания термометра: \(t = 16.0^\circ\text{C}\)

Школьнику необходимо экспериментально исследовать зависимость частоты свободных электромагнитных колебаний в контуре от индуктивности катушки. В распоряжении имеется пять колебательных контуров с различными параметрами. Какие два контура следует выбрать для проведения корректного исследования?

Для изучения зависимости частоты колебаний \(\nu\) от индуктивности \(L\) необходимо выбрать контуры, удовлетворяющие условиям: Разная индуктивность. Одинаковая емкость конденсатора. Одинаковая максимальная сила тока. Частота колебаний определяется по формуле Томсона: \(\nu = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\)

В этом году зима была теплая и малоснежная. После нескольких небольших снегопадов в январе были длительные оттепели, сменявшиеся морозами, в феврале такая погода продолжилась, и пушистый снег постепенно превратился в жесткую массу, по которой можно было ходить, не проваливаясь. Опишите, основываясь на известных физических законах и закономерностях, процессы, происходившие в снегу и приведшие к его затвердеванию

\(1)\) Свежевыпавший снег представляет собой рыхлую структуру состоящую из отдельных снежинок, между которыми находятся воздушные промежутки. Объемная плотность такого снега мала, связи между зернами льда слабы, поэтому он легко уплотняется при надавливании. \(2)\) Во время оттепели теплый воздух проникает в толщу снега и начинается плавление наружных слоев снежинок. При этом плавление требует большого количества теплоты, выражаемой формулой \(Q=\lambda m\) где \(\lambda\) — удельная теплота плавления льда, а \(m\) — масса растаявшей воды. Из-за большой величины \(\lambda\) при непродолжительной оттепели успевают расплавиться лишь поверхности и тонкие выступы кристаллов. \(3)\) Ночью, когда температура воздуха опускается ниже \(0^\circ\mathrm{C},\) подтаявшая вода замерзает снова. В процессе оттаивания и последующего замерзания на контактах между зернами льда образуются тонкие ледяные мостики, которые связывают отдельные снежинки в единую жесткую каркасную структуру. Эти ледяные связки значительно повышают прочность и жесткость снега. \(4)\) Периодическое повторение циклов «оттепель — заморозки» приводит к постепенной перестройке структуры: из рыхлой пористой массы формируется сплошная, содержащая ледяные мостики и заполненные водой и льдом поры. Происходит уплотнение снега и переход к более высокой плотности и механической прочности — снег становится способным выдерживать вес человека. \(5)\) Дополнительные факторы, усиливающие процесс затвердевания: уплотнение от собственного веса и от воздействия ветра, повторное таяние в местах концентрации тепла (например, под лучами солнца) и рекристаллизация льда, в результате которой зерна льда могут укрупняться и лучше сцепляться друг с другом. Ответ: превращение пушистого снега в жесткую массу объясняется фазовыми переходами воды при циклах оттаивания и замерзания, большими затратами теплоты на плавление \(Q=\lambda m,\) образованием ледяных мостиков между кристаллами и уплотнением структуры снега, что приводит к увеличению его плотности и прочности.

Пуля массой \(m=10\ \text{г},\) летящая со скоростью \(v_1=200\ \text{м/с},\) пробивает доску толщиной \(d=2\ \text{см}\) и вылетает со скоростью \(v_2=100\ \text{м/с}.\) Определите силу сопротивления доски, считая ее постоянной.

Переведем величины в \(СИ{:}\) \(m=0.01\ \text{кг},\) \(d=0.02\ \text{м}.\) Применим теорему о кинетической энергии (работа сил сопротивления равна изменению кинетической энергии): \(\dfrac{1}{2}m v_2^2-\dfrac{1}{2}m v_1^2=A_{\text{сопр}}\) Работа силы сопротивления постоянной по модулю \(F\) при перемещении на \(d\) равна \(A_{\text{сопр}}=-F d\) (сила направлена против перемещения). Подставляем и получаем \(\dfrac{1}{2}m v_2^2-\dfrac{1}{2}m v_1^2=-F d\) Отсюда \(F=\dfrac{m\,(v_1^2-v_2^2)}{2d}\) Подставим числа: \(v_1^2=200^2=40\ 000,\) \(v_2^2=100^2=10\ 000,\) \(m\,(v_1^2-v_2^2)=0.01\cdot(40\ 000-10\ 000)=0.01\cdot 30\ 000=300\) \(2d=2\cdot 0.02=0.04\) Следовательно \(F=\dfrac{300}{0.04}=7\ 500\ \text{Н}\) Ответ: сила сопротивления доски \(F=7\ 500\ \text{Н}.\)