Olimpiada de Fizica - Etapa pe judet - Subiecte

Dintr-un robinet curge apa (de densitate ), cu debitul volumic constant Q, intr-un pahar aflat pe o masa orizontala, la distanta H (vezi figura 1). Se cunosc: caldura specifica a apei c, acceleratia gravitationala g si aria bazei paharului S.

a)      Estimeaza variatia maxima de temperatura a apei care cade in pahar.

b)      Exprima forta care actioneaza asupra bazei paharului la momentul t de la inceputul curgerii.

c)      Cand paharul s-a umplut, se inchide robinetul si se introduce in apa o eprubeta mica de lungime L, sectiune transversala s si masa m, vertical cu gura in jos. Reprezinta grafic dependenta fortei arhimedice de x - lungimea coloanei de apa ce patrunde in eprubeta. Analizeaza posibilele pozitii de echilibru ale eprubetei.

Un cilindru vertical de lungime , deschis la partea superioara, este impartit in doua compartimente egale de un piston mobil si foarte usor aflat in echilibru (vezi figura 2). Partea superioara este umpluta cu mercur iar in cea inferioara se afla un gaz ideal biatomic la temperatura . Presiunea exterioara este . Printr-un procedeu oarecare se schimba caldura intre gazul din cilindru si exterior.

a)      Analizeaza transformarea suferita de gaz si reprezinta grafic      .

b)      Calculeaza temperatura maxima atinsa de gaz in timpul transformarii.

c)      Calculeaza puterea schimbata de gaz cu exteriorul in timpul transformarii daca pistonul urca cu viteza constanta v. Precizeaza daca acest schimb s-ar putea face cu ajutorul unui rezistor parcurs de curent electric.

Fie: S suprafata ce reprezinta nivelul apei in vas unde x este raza sectiunii la un moment dat; s suprafata orificiului; g acceleratia gravitationala; V viteza de coborare a nivelului apei in vasul clepsidrei.

b. In prezenta a trei sisteme omogene - perete solid (1), lichid (2) si gaz (3)- unghiul de racordare(format intre suprafata lichidului si cea a peretelui) depinde ce coeficientii de tensiune superficiala definiti pe suprafetele de separare a tuturor perechilor de medii distincte: solid-lichid σ₁₂ ; lichid-gaz σ₂₃ si solid-gaz σ₁₃. Sa se determine dependenta dintre acesti coeficienti si sa se exprime conditiile ca lichidul sa ude sau sa nu ude peretii vasului.

c. Sa se scrie o lege aproximativa de variatie a volumului apei in vecinatatea temperaturii de 4^oC cunoscand ca la aceasta temperatura volumul devine minim (graficul volumului ca functie de temperatura este o parabola) si ca raportul dintre densitatile apei la      0^oC si 4^oC este de 0,99988.

Subiect propus de prof. dr. Constantin Corega      - Colegiul National "Emil Racovita" Cluj-Napoca si prof. Stelian Ursu - Colegiu National "Fratii Buzesti" Craiova