Тема 9. Задачи прикладного характера
9.01 Задачи прикладного характера
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела задачи прикладного характера
Разделы подтемы Задачи прикладного характера
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#73609

При сближении источника и приемника звуковых сигналов, движущихся в некоторой среде по прямой навстречу друг другу, частота звукового сигнала, регистрируемого приемником, не совпадает с частотой исходного сигнала f0 = 130  Гц и определяется следующим выражением:      c+ u
f = f0c−-v  (Гц), где c  — скорость распространения сигнала в среде (в м/с), а u= 15  м/с и v = 9  м/с — скорости приемника и источника относительно среды соответственно. При какой максимальной скорости c  (в м/с) распространения сигнала в среде частота сигнала в приемнике f  будет не менее 135 Гц?

Источники: Сборник И.В. Ященко 2024 г. Вариант 14

Показать ответ и решение

Из условия задачи следует следующее неравенство:

130⋅ c+-15 ≥ 135
     c− 9

Так как дробь положительна, то ее знаменатель положителен и c− 9> 0.  Умножим обе части неравенства на c− 9  и получим

130c+ 130⋅15≥ 135c − 135⋅9
    130⋅15+ 135 ⋅9≥ 5c

     26⋅15+ 27⋅9 ≥c
         c ≤633

Следовательно, максимальная скорость распространения сигнала равна 633 м/с.

Ответ: 633

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#90613

Для определения эффективной температуры звёзд используют закон Стефана-Больцмана, согласно которому P = σST 4,  где P  — мощность излучения звезды в ваттах, σ = 5,7⋅10−8  мВ2⋅тК4   — постоянная Стефана-Больцмана, S  — площадь поверхности звезды в квадратных метрах, T  — температура в Кельвинах.

Известно, что площадь поверхности некоторой звезды равна -1-  20
729 ⋅10    2
м  , а мощность её излучения равна       25
5,13⋅10  Вт. Найдите температуру этой звезды в Кельвинах.

Источники: ЕГЭ 2024, основная волна, Дагестан

Показать ответ и решение

Выразим из уравнения температуру в четвертой степени:

        4       4   P
P = σST    ⇒   T = σS-

Подставим значения          −8 -Вт-
σ = 5,7⋅10   м2⋅К4,      1--  20 2
S = 729 ⋅10 м ,            25
P = 5,13 ⋅10  Вт:

 T4 = ----5,13⋅1025----= 513⋅729⋅1012 =
      5,7⋅10−8⋅7129 ⋅1020    57
   4   12   (   3)4             3
= 9 ⋅10  = 9 ⋅10     ⇒   T = 9⋅10 = 9000
Ответ: 9000

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#286

В гидростатике сила давления жидкости на дно цилиндрического сосуда может быть найдена по формуле F = ρghSдна,  где    F  — сила давления в ньютонах, ρ  — плотность жидкости в кг/м3,  h  — высота столба жидкости в метрах, Sдна  — площадь дна в      м2.  Во сколько раз увеличится сила давления на дно сосуда, если высоту столба жидкости уменьшить в 2 раза при одновременном увеличении радиуса круглого дна в 5 раз?

Показать ответ и решение

Пусть начальная сила давления жидкости на дно сосуда равна F1  Н, высота столба жидкости в начальном состоянии равна    h1  м, а радиус его основания r1  м.

Пусть конечная сила давления давления жидкости на дно сосуда равна F2  Н, тогда высота столба жидкости в конечном состоянии равна 0,5h1,  а радиус основания равен 5r1.

Для начальных параметров известно, что

           2
F1 = ρgh1⋅πr1

Для конечных параметров известно, что

                  2            2
F2 = ρg⋅0,5h1⋅π(5r1) = 12,5ρgh1⋅πr1 =12,5F1

Тогда сила давления на дно сосуда увеличится в 12,5 раз.

Ответ: 12,5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#417

Совершенный газ описывается законом Менделеева-Клапейрона  pV = νRT.  Здесь p  — давление в паскалях, V  — объем в     м3,  ν  — количество вещества в молях, T  — температура в кельвинах, R  — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(К        ⋅ моль). В какое минимальное число раз надо увеличить температуру совершенного газа, чтобы при неизменном давлении его объем вырос не менее чем в 5 раз?

Показать ответ и решение

Обозначим начальные параметры с индексом 0. При увеличении объема не менее чем в 5 раз имеем:

νRT = pV ≥ 5pV0 = 5νRT0

Отсюда T ≥ 5T0,  то есть чтобы при неизменном давлении газа его объем вырос не менее чем в 5 раз, надо увеличить его температуру минимум в 5 раз.

Ответ: 5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#421

Совершенный газ описывается законом Менделеева-Клапейрона: pV  = νRT  , где p  – давление в паскалях, V  – объем в м3   , ν  – количество вещества в молях, T  – температура в кельвинах,  R  – универсальная газовая постоянная, равная 8,31  Дж/(К⋅ моль). В некоторый момент давление газа увеличилось в 1,5  раза по сравнению с первоначальным. В какое минимальное число раз при этом должен был увеличиться объем газа, чтобы его температура увеличилась не менее, чем в 6 раз?

Показать ответ и решение

Обозначим начальные параметры с индексом 0. Выразим температуру:

T =  pV-,
     νR
тогда при увеличении давления газа в 1,5 раза и увеличении его температуры не менее чем в 6 раз имеем:
1, 5p0V                  p0V0
--------=  T ≥ 6T0 =  6 ⋅----,
  νR                     νR
откуда V ≥  4V0   , то есть объем газа должен был увеличиться не менее, чем в 4 раза.
Ответ: 4

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#529

Совершенный газ описывается законом Менделеева-Клапейрона: pV  = νRT  , где p  – давление в Паскалях, V  – объем в м3   , ν  – количество вещества в молях, T  – температура в кельвинах,  R  – универсальная газовая постоянная, равная 8,31  Дж/(К⋅ моль). Во сколько раз надо увеличить температуру совершенного газа, чтобы при неизменном давлении его объем вырос в 3 раза?

Показать ответ и решение

Пусть V1   – начальный объём газа в м3   , T1   – начальная температура газа в кельвинах, T2   – конечная температура газа в кельвинах (т.е. после увеличения объема в 3 раза), тогда 3V1   – конечный объём.

Для начальных параметров известно, что

pV1 = νRT1,
для конечных параметров известно, что
p ⋅ 3V1 = νRT2.
Умножая первое уравнение на 3  , получаем
3pV1 = 3νRT1,
откуда заключаем, что 3νRT1  = νRT2   , следовательно, T2 = 3T1   , то есть, температуру совершенного газа надо увеличить в 3  раза.
Ответ: 3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#1601

Совершенный газ описывается законом Менделеева-Клапейрона

pV =νRT

Здесь p  — давление в паскалях, V  — объем в м3,  ν  — количество вещества в молях, T  — температура в кельвинах,   R  — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(K⋅м оль).  Во сколько раз надо увеличить температуру совершенного газа, чтобы при неизменном давлении его объем вырос в 3 раза?

Показать ответ и решение

Пусть V1  — начальный объём газа в м3,  T1  — начальная температура газа в кельвинах, T2  — конечная температура газа в кельвинах. Так как объем газа увеличился в 3 раза, то 3V1  — конечный объём.

Для начальных параметров известно, что

pV1 = νRT1

Для конечных параметров известно, что

p⋅3V1 =νRT2

Умножая первое уравнение на 3, получаем

3pV1 = 3νRT1

Отсюда заключаем, что

3νRT1 = νRT2  ⇒   T2 =3T1

Тогда температуру совершенного газа надо увеличить в 3 раза.

Ответ: 3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#1602

Совершенный газ описывается законом Менделеева-Клапейрона  pV = νRT.  Здесь p  — давление в паскалях, V  — объем в м3,  ν  — количество вещества в молях, T  — температура в кельвинах, R  — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(К⋅ моль). В некоторый момент давление газа увеличилось в 2 раза по сравнению с первоначальным.

Во сколько раз при этом должен был увеличиться объем газа, если его температура увеличилась в 7 раз?

Показать ответ и решение

Пусть V1  — начальный объём газа в м3,  p1  — начальное давление газа в паскалях, T1  — начальная температура газа в кельвинах, V2  — конечный объем газа в м3.

Тогда 7T1  — конечная температура, 2p1  — конечное давление газа.

Для начальных параметров известно, что

p1V1 = νRT1

Для конечных параметров известно, что

2p1V2 = νR ⋅7T1

Умножая первое уравнение на 7, получаем

7p1V1 = 7νRT1

Отсюда заключаем, что

7p1V1 = 2p1V2 ⇔   V2 = 3,5V1

Тогда объем совершенного газа должен был увеличиться в 3,5 раза.

Ответ: 3,5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#1608

Купаясь в ванне, Игорь прикинул, что на него со стороны воды действует сила Архимеда

FA =ρgV,

где ρ  — плотность воды в кг/м3,  g  — ускорение свободного падения в м/с2,  V  — объем Игоря в м3.  Игорь задумался, во сколько раз увеличилась бы сила, действующая на него со стороны воды в ванне, если при неизменной плотности его объем увеличился в 8 раз. Какой ответ должен получить Игорь?

Показать ответ и решение

Пусть до увеличения объем Игоря был равен VИгоря  м3.  Сила Архимеда, с которой на него действовала вода, была равна FA1.

Тогда после увеличения объем Игоря стал равен 8VИгоря  м3,  а сила Архимеда стала равна

FA2 = ρg⋅8VИгоря = 8ρgVИгоря = 8FA1

Значит, сила Архимеда увеличилась в 8 раз.

Ответ: 8

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#23589

Автомобиль, начав тормозить, за t  секунд проходит путь           at2
s(t)= v0t−  2 ,  где v0  (м/с) — начальная скорость,      2
a (м/с )  — ускорение в момент времени t.

С какой наименьшей скоростью двигался автомобиль до начала торможения, если за 6 секунд, тормозя с ускорением 5 м/с2,  он проехал не менее 90 метров? Ответ дайте в м/с.

Показать ответ и решение

По условию s(6)≥ 90  при a= 5.  Тогда имеем неравенство:

   s(6) ≥90
     5⋅62
6v0−  2  ≥ 90

 6v0 ≥ 90+ 90
   6v0 ≥ 180

    v0 ≥ 30

Значит, до начала торможения автомобиль двигался со скоростью не меньше 30 м/с.

Ответ: 30

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#280

Иван вертикально бросил камень вниз с двух башен А и В (с начальными скоростями, равными 0). В результате он обнаружил, что время падения камня с башни А равно 2 секундам, а с башни В – 2,5 секундам. Иван может приближенно рассчитать высоту любой башни по формуле       2
h =  5t   , где h  – высота этой башни в метрах, t  – время падения с неё камня в секундах. На сколько согласно подсчётам Ивана башня В выше, чем башня А? Ответ дайте в метрах.

Показать ответ и решение

Первый способ:

Разность высот башен В и А равна 5 ⋅ 2, 52 − 5 ⋅ 22 = 5 ⋅ (6,25 − 4) = 5 ⋅ 2,25 = 11,25  метров.

Второй способ:

Высота башни В равна       2
5 ⋅ 2,5 = 5 ⋅ 6,25 = 31,25  метров,
высота башни А равна     2
5 ⋅ 2 = 5 ⋅ 4 = 20  метров,
башня В выше башни А на 31,25 − 20 = 11, 25  метров.

Ответ: 11,25

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#281

Агентство «Агентство» составляет рейтинг университетов на основании 4 показателей: P1,  P2,  P3,  P4  . Итоговый рейтинг каждого университета вычисляется по формуле

    5P + 4P + 3P − P
R = --1----2K---3---4,

где K  — некоторое число, а показатели P1,  P2,  P3,  P4  оцениваются по 100-балльной шкале. Университет «Университет» получил по 50 баллов по всем оцениваемым показателям и его рейтинг оказался R = 50.  Чему равно K?

Показать ответ и решение

50 = 5⋅50+-4⋅50+-3⋅50−-50
             K
       50=  11-⋅50-
             K
         K = 11
Ответ: 11

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#282

Для средней кинетической энергии молекулы совершенного газа справедлива формула  mv2-  3
 2  = 2kT,  где m  — масса молекулы газа в кг, v  — средняя скорость молекулы газа в м/с, T  — абсолютная температура в кельвинах, а k  — постоянная Больцмана в Дж/К. Во сколько раз увеличится средняя скорость молекулы газа при увеличении его температуры в 4 раза?

Показать ответ и решение

Пусть v1  — начальная средняя скорость молекулы газа в м/с, T1  — начальная температура газа в кельвинах, v2  — конечная средняя скорость молекулы газа в м/с, тогда 4T1  — конечная температура газа.

Для начальных параметров известно, что

mv 2  3
-21-= 2 kT1

Для конечных параметров известно, что

mv22  3
 2  = 2k ⋅4T1

Умножая первое уравнение на 4, получаем

4mv12 = 4⋅ 3kT1
   2      2

Отсюда заключаем, что

   2       2
mv2- =4 mv1-  ⇒   v22 = 4v12
 2       2

С учетом v1 ≥ 0,v2 ≥ 0  получаем

v2 = 2v1

Тогда средняя скорость молекулы газа увеличится в 2 раза.

Ответ: 2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#283

Для системы N  материальных точек справедлив второй закон Ньютона

F = m1a1+ ⋅⋅⋅+ mN aN,

где F  – сила в ньютонах, mi  — масса i  -ой точки в кг, ai  — ускорение i  -ой точки в м/с2.  Пусть система состоит из 5 материальных точек с массами m1 = 1,  m2 = 2,  m3 = 3,  m4 = 4,  m5  и ускорениями a1 = 1,  a2 = 1,  a3 = 1,  a4 = 1,     a5,  пусть сила при этом F = 30  Н. Во сколько раз увеличится сила F  при увеличении ускорения 5-ой точки в 2,5 раза?

Показать ответ и решение

Пусть m5  и a5  — начальные параметры 5-ой точки, тогда изначально

F =1 ⋅1+ 2⋅1+ 3⋅1+ 4⋅1+ m5a5 =
       = 10 +m5a5 = 30 H,

откуда m5a5 =20  Н.

После увеличения ускорения 5-ой точки в 2,5 раза сила станет

F = 1⋅1+ 2⋅1+ 3⋅1+ 4⋅1 +m5 ⋅2,5a5 =

  = 10+ 2,5m5a5 = 10+ 2,5⋅20= 60 H,

то есть увеличится в 2 раза.

Ответ: 2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#284

Для системы N  материальных точек справедлив второй закон Ньютона

F = m1a1+ ⋅⋅⋅+ mN aN,

где F  — сила в ньютонах, mi  — масса i  -ой точки в кг, ai  — ускорение i  -ой точки в м/с2.  Пусть система состоит из трех материальных точек с массами m1 = m2 = 0,5m3  и ускорениями a1 = a2 = a3.  Во сколько раз увеличится сила F  при сохранении ускорений первой и второй точек и увеличении ускорения третьей точки в 4 раза?

Показать ответ и решение

Пусть mi  и ai  – начальные параметры i  -ой точки, тогда изначально

F = m1a1 +m2a2 + m3a3 = 0,5m3a3 +0,5m3a3+ m3a3 =2m3a3

После увеличения ускорения третьей точки в 4 раза сила станет равной

F = m1a1+ m2a2+ m3 ⋅4a3 = 0,5m3a3+ 0,5m3a3 + 4m3a3 = 5m3a3

Тогда сила F  увеличится в 2,5 раза.

Ответ: 2,5

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#285

Относительное удлинение твёрдого стержня может быть найдено по формуле

ℰ = l−-l0,
     l0

где l0  — начальная длина стержня (в метрах), l  — конечная длина (в метрах). Длина стержня сначала увеличилась (состояние 1) в 1,2 раза, а затем уменьшилась (состояние 2) и стала составлять 80% от длины, которая была в состоянии 1. Какое относительное удлинение получил стержень в состоянии 2 по отношению к первоначальному состоянию?

Показать ответ и решение

В состоянии 1 длина стержня стала 1,2l0,  а после перехода в состояние 2 она стала составлять

-80 ⋅1,2l0 = 0,96l0.
100

Таким образом, относительное удлинение, которое получил стержень в состоянии 2 по отношению к первоначальному состоянию, равно

ℰ = 0,96l0−-l0-= −0,04.
       l0
Ответ: -0,04

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#287

Сила тока в неразветвлённой части полной цепи с n  параллельно соединенными одинаковыми элементами ЭДС может быть найдена по формуле

      ℰ
I = R-+-r,
        n

где ℰ — ЭДС каждого источника в вольтах, R = 5,25  Ом — сопротивление цепи в омах, r = 3  Ом – внутреннее сопротивление каждого источника. Сила тока составила половину от силы тока короткого замыкания одного источника Iкз = ℰ.
     r  Сколько элементов ЭДС в цепи?

Показать ответ и решение

После подстановки в уравнение

--ℰ-r = 1⋅ ℰ
R + n   2  r

известных значений получим

   ℰ      1 ℰ
5,25+-3 = 2 ⋅-3
      n

Последнее равносильно ---1-3-= 1,
5,25+ n   6  то есть 5,25+ 3-= 6,
     n  откуда находим n= 4.

Ответ: 4

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#418

Сила тока в неразветвлённой части некоторой полной цепи с n  параллельно соединенными одинаковыми элементами ЭДС может быть найдена по формуле

      ℰ
I = R-+-r,
        n

где ℰ >0  – ЭДС каждого источника (в вольтах), R =6  Ом – сопротивление цепи в Омах, r =4  Ом – внутреннее сопротивление каждого источника. При каком наибольшем количестве элементов ЭДС в сети сила тока составит не более, чем половину от силы тока короткого замыкания одного источника

     ℰ-
Iкз = r ?
Показать ответ и решение

Количество источников, при котором сила тока составит не более, чем половину от силы тока короткого замыкания одного источника, удовлетворяет неравенству

  ℰ     1 ℰ
R-+-r ≤ 2 ⋅r-,
    n

которое с учётом известных данных принимает вид

  ℰ    1  ℰ
6+--4≤ 2 ⋅4,
   n

что в силу ℰ >0  равносильно

--1--  1          4-         4-
6+ 4n ≤ 8   ⇔   6+ n ≥ 8  ⇔   n ≥ 2,

откуда 0< n ≤ 2.  Таким образом, наибольшее допустимое число элементов ЭДС равно 2.

Ответ: 2

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#419

Подводная лодка “Скумбрия”  плывет с постоянной скоростью v0 = 20  узлов (1 узел = 1 морская миля в час). В момент времени t = 0  часов она выпускает торпеду, которая до попадания в цель разгоняется с постоянным ускорением a = 80  узлов в час. Расстояние в морских милях от места пуска до торпеды определяется из формулы

          at2
S =  v0t + ---.
           2
Определите в течение какого времени с момента пуска торпеда плыла последние 1, 3  морской мили до цели, если в момент пуска расстояние до неподвижной цели было 2,4 морских мили. Ответ дайте в часах.
Показать ответ и решение

Разделим путь торпеды на 2 участка: участок А – первые 1,1 морской мили пути; участок В – последние 1,3 морской мили пути. Тогда моменты t  , в которые торпеда будет находиться на участке В, удовлетворяют двойному неравенству

               2
1,1 ≤ 20t + 40t ≤  2,4.
Решим два неравенства по очереди.

Рассмотрим неравенство 1,1 ≤ 20t + 40t2   . Оно равносильно неравенству

   2
40t + 20t − 1,1 ≥  0,
которое решим методом интервалов. Найдём корни уравнения 20t + 40t2 − 1,1 = 0  :
t1 = − 0,55,         t2 = 0,05,
тогда:
 
PIC
 
но с учётом того, что t ≥ 0  подходят только t ≥ 0,05  .

Рассмотрим теперь неравенство          2
20t + 40t  ≤ 2,4  . Оно равносильно неравенству

40t2 + 20t − 2,4 ≤ 0,
которое решим методом интервалов. Найдём корни уравнения 20t + 40t2 − 2,4 = 0  :
t1 = − 0,6,         t2 = 0,1,
тогда:
 
PIC
 
но с учётом того, что t ≥ 0  подходят только 0 ≤ t ≤ 0,1  .

В итоге торпеда находилась на участке В в моменты 0,05 ≤ t ≤ 0,1  , то есть в течение 0,1 − 0,05 =  0,05  часа.

Ответ: 0,05

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#420

Максимальная высота, на которую поднимется камень, брошенный Артемом под углом α  к горизонту с начальной скоростью     v0  м/с, может быть найдена по формуле

     2   2
h = v0sin-α,
      2g

где h  — максимальная высота в метрах, g =10м/с2  — ускорение свободного падения. Артем смог бросить камень под углом 30∘ к горизонту с такой начальной скоростью, которая оказалось минимальной среди скоростей, достаточных для того, чтобы камень поднялся на высоту не менее 2,8125 метра. С какой скоростью бросил камень Артем? Ответ дайте в м/с.

Показать ответ и решение

Поскольку     ∘  1
sin30 = 2 ,  то искомая начальная скорость может быть найдена как наименьшее положительное решение неравенства

  2  1 2
v0-⋅(2)-≥ 2,8125  ⇔   v02− 225 ≥ 0
  2⋅10

Решим это неравенство методом интервалов. Найдём корни уравнения v02− 225 = 0:

v01 = − 15,   v02 =15

Тогда левая часть последнего неравенства имеет следующие знаки на промежутках знакопостоянства:

PIC

ак как наименьшее положительное решение этого неравенства равно 15, то Артем бросил камень со скоростью 15 м/с.

Ответ: 15
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!