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

1. Vara , pentru a ne răcori, putem bea coca-cola cu gheaţă: într-un pahar care contine m1=100g cocacola punem un cub de gheaţă de m=10g cu temperatura t0= –5°C (din congelator)a). Câtă căldură este necesară pentru topirea cubului de gheaţă de –5°C ? Ştiţi: căldura latentă specifică de topire =333KJ/Kg , si căldura specifică a apei si cocacola c=4180 J/KgK, căldura specifică a gheţii cg=2100 J/KgK , si capacitatea calorică a paharulului C=100 J/Kb). Dacă iniţial cocacola avea temperatură t1 = 25°C , ce temperatura va avea în final după topirea cubului de gheată,si realizarea echilibrului termic?Subiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6”Nicolae Titulescu”)2. Intr-un tub în forma de U, cu secţiunea transversalăde arie S=10cm² , iniţial gol, se toarnă 2 Litri de apă.Apoi, în ramura din stânga se toarnă 0,5 Litri de ulei(cu densitatea u =800Kg/m³ ) a). Calculaţi diferenţa de nivel H a lichidului din cele două ramuri, după ce se va stabili echilibrul (ţinând cond ca apa si uleiul nu se amestecă)b). Cu cât s-a modificat nivelul apei din ramura din dreapta (h ) faţă de nivelul iniţial al apei, dinaintea turnării uleiului ?III. In ramura din stânga se pune un corpcubic cu latura 2cm , din lemn (cu densitatea u =800Kg/m³ )Calculaţi diferenţa de nivel H2 a lichidului din cele două ramuri, după ce se va stabili echilibrulSubiect Propus de prof Laurentiu Rosu(Scoala nr6”Nicolae Titulescu”)

3. 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-uluib). 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 câte procente se mai reduce volumul total al iceberg-ului si volumul partii de deasupra apei a micului icebergSubiect 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

1. Vara , pentru a ne răcori, putem bea coca-cola cu gheaţă: într-un pahar cu m1=100g cocacola punem un cub de gheaţă de m=10g cu temperatura t0= –5°C(din congelator)a). Câtă căldură este necesară pentru topirea cubului de gheaţă de –5°C ? Ştiţi: căldura latentă specifică de topire =333KJ/Kg , si căldura specifică a apei si cocacola c=4180 J/KgK, căldura specifică a gheţii cg=2100 J/KgK , si capacitatea calorică a paharulului C=100 J/Kb). Dacă iniţial cocacola avea temperatură t1 = 25°C , ce temperatura va avea în final după topirea cubului de gheată,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 corectaa). Pentru punctul A se acorda in total 2,5puncte*Transformăm masa în unitatea internaţională de masura: m=10g =0,01Kg (0,5 puncte)*Pentru a topi cubul de gheaţă cu temperatura -5°C trebuie întâi încălzită gheaţa până la 0°C , prin căldura :

(0,5 puncte)*căldura necesară pentru schimbarea starii de agregare a cubului de gheaţă :

(0,5 puncte) *In total, Căldura necesară topirii ( adica încălzirii cubului de gheaţă de la -5°C la 0°C si topirii) este:

(1 punct)

b). • Pentru punctul B se acorda in total 6,5puncte*Căldura primita de cubul de gheaţă pentru încălzirea cubului de gheaţă de la 0°C la temperatura de echilibru:Q3=mcT=m c ( techilibru – O°C) , (0,75 puncte)

*In total , Căldura primita de cubul de gheaţă : (0,75 puncte)

*Căldura cedata de cocacola : (0,75 puncte)

*Căldura cedata de pahar : (0,75 puncte)

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

*Ecuatia calorimetrica |QCEDATA |= QPRIMITA sau QCEDATA+QPRIMITA=0 (0,5 puncte) *Rezulta:

(0,75 puncte)*Căldura cedata este negativa , deci : (0,5 puncte)

*rezolvând 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

2. Intr-un tub în forma de U, cu secţiunea transversală de arie S=10cm² , iniţial gol, se toarnă 2 Litri de apă(densitatea a =800Kg/m³ )Apoi, în ramura din stânga se toarnă 0,5 Litri de ulei(cu densitatea u =800Kg/m³ ) a). Calculaţi diferenţa de nivel H a lichidului din cele două ramuri, după ce se va stabili echilibrul (ţinând cond ca apa si uleiul nu se amestecă) b). Cu cât s-a modificat nivelul apei din ramura din dreapta (h ) faţă de nivelul iniţial al apei, dinaintea turnării uleiului ?c). In ramura din stânga se pune un corp cubic cu latura 2cm , din lemn (cu densitatea l =600Kg/m³ ).Calculaţi diferenţa de nivel H2 a lichidului din cele două ramuri, după 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 has si had înaltimile coloanelor de apa din ramurile din stânga si dreapta ,dupa turnarea uleiului , si hu înaltimea coloanei de ulei

*La baza ramuriilor din stânga si dreapta, presiunile trebuie sa fie egale :ug hu + a g has = a g had , (0,75 puncte) *Dar hu înaltimea coloanei de ulei hu = Vu / S =50cm , am notat cu Vu volumul de ulei (0,75 puncte)

*Rezulta : , (0,75 puncte)

* Diferenţa de nivel H a lichidului din cele două ramuri, după 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 had este egala IN MODUL cu

scaderea nivelului apei din ramura stânga has

had = | has| (0,25 puncte)*Dupa turnarea uleiului, diferenta dintre nivelul apei din ramura dreapta sinivelului apei din ramura stânga este : hds= had + | has| = 2 had (0,25 puncte)

*Pe baza calculelor de la punctul A : ,

(1 puncte)

*Rezulta : had = hds / 2, 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:

uVpsg=mg , (0,25puncte) unde : Vps= volumul părţii scufundate a corp-ului , m= masa corp-ului

Corpul dizlocuieste volumul Vps de ulei. Sistemul fizic se comporta ca si cum s-ar mai turna in ramura

stânga un volum Vps 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 has2 si had2 înaltimile coloanelor de apa din ramurile din stânga si dreapta ,dupa ce corpul este pus în ulei *La baza ramuriilor din stânga 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

3. Un turist aflat pe o barcă de agrement in Oceanul Atlantic observă un mic iceberg plutitor. Se suie pe iceberg, si constată că volumul părţii de deasupra apei a micului iceberg s-a redus la jumătate.

a). Stiind că turistul are 70Kg, densitatea apei din Oceanul Atlantic are a=1025Kg/m³ , densitatea

gheţii iceberg-ului g=900Kg/m³ aflaţi volumul total al iceberg-uluib). După un timp, datorită contactului cu corpul(mai cald) al turistului, cu apa ,aerul, dar si datorită radiaţiei solare, iceberg-ul primeste caldura Q=1665000J. Stiind că temperatura iceberg-ului este 0°, aflaţi cu câte procente se mai reduce volumul total al iceberg-ului si cât la suta din acest volumul total este volumul părţii de deasupra apei a micului icebergSubiect 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 corectaPentru punctul A se acorda in total 4,5puncteA) *Conditia de echilibru pentru iceberg plutitor: Fa=G , (0,5puncte)

*rezulta aVpsg=mg , (0,5puncte) unde : Vps= volumul părţii scufundate a iceberg-ului , m= masa iceberg-ului

*rezulta (0,5puncte)

Notam m0=masa omului , G0=greutatea omului, *Conditia de echilibru când omul se suie pe aisberg: Fa=G+G0 , (0,5puncte)

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

am notat cu volumul părţii 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 părţii de deasupra apei a micului iceberg s-a redus la jumătate, 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 *Căldura necesară pentru schimbarea starii de agregare(topirea) unei cantitati m1 de gheaţă este:

(0,5puncte)*Cantitatea =m1 de gheaţă topita este:

(0,5puncte)*Volumul V1 de gheaţă topita este : V1=m1 / g , (0,25puncte)

(0,25puncte)

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

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

, volumul se reduce cu 0,491% , (0,5puncte)

Vom calcula acum cât la suta din acest volumul total este volumul părţii de deasupra apei a micului aisberg( dupa ce s-a mai topit gheata)*Conditia de echilibru devine:

, (1) , (0,5puncte)

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

*

, (0,5puncte)*volumul părţii de deasupra apei a micului aisberg este :

, (0,5puncte)

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

, (0,25puncte)

*Volumul părţii de deasupra apei a micului aisberg reprezinta 6,06% din volumul total al iceberg-ului ( dupa topire) , (0,25puncte)

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