Задачи

Здесь собраны интересные задачки по общей физике повышенной, как это принято называть, сложности. Многие из них предлагались в разные годы на Всесоюзных (или Всероссийских) физических олимпиадах.
Градация по сложности и по классам носит волюнтаристский характер. Если вы находите какую-то задачу явно несоответствующей заявленной сложности, сообщите, пожалуйста, нам.
Для большинства задач указан источник, в котором авторы сайта впервые встретили эту или подобную задачу. Если вы считает информацию об источнике неточной или неправильной, мы будем рады исправить недочёт.

  • U-образная длинная тонкая трубка постоянного внутреннего сечения заполнена ртутью так, что в каждом из открытых в атмосферу вертикальных колен остаётся слой воздуха высотой H = 320 мм. Правое колено плотно закрыли пробкой, а в левое опустили кусок свинцовой проволоки, зазор между проволокой и трубкой много меньше диаметра трубки (см. рис.). Какой максимальной длины L могла быть проволока, если при этом ртуть не выливалась из зазора между проволокой и трубкой? Примечание. Плотность ртути ρHg = 13,55 г/см^3, плотность свинца ρPb = 11,35 г/см^3. Атмосферное давление p0 = 720 мм. рт. ст., температура в течение всего опыта оставалась постоянной.
  • В закрытой камере находится m1 = 1 мг взвеси мельчайших капелек воды и m2 = 100 мг водяного газа (пара). На сколько процентов возрастёт давление в камере к тому моменту, когда в результате испарения радиус капелек r уменьшится на 4%? Считайте, что температура в камере поддерживается постоянной, а диаметр всех капелек одинаков.
  • Бутылку с лимонадом сильно встряхивают, при этом образуется много пузырьков разного диаметра. Почему через некоторое время после того, как бутылку встряхнули и поставили на стол, у поверхности крупные пузырьки располагаются над мелкими?
  • В трёх цилиндрических сообщающихся сосудах, оси которых находятся на одинаковых расстояниях друг от друга, имеется вода. Во всех цилиндрах поверхность воды прикрыта поршнями одинаковой толщины, изготовленными из одного и того же материала. К поршням прикреплена на вертикальных стержнях очень лёгкая палка. В какой её точке нужно прикрепить груз, чтобы равновесие не нарушилось и положение палки не изменилось. Диаметры сосудов указаны на рисунке.
  • Тело, имеющее массу М = 2 кг и объём V = 10^-3 м^3, находится в озере на глубине h = 5 м. Какая работа должна быть совершена при его подъёме на высоту H = 5 м над поверхностью воды? Равна ли совершённая при этом работа изменению потенциальной энергии тела?
  • Оптическая система даёт действительное изображение предмета. Можно ли найти такое положение рассеивающей линзы с фокусным расстоянием 1 м, при котором изображение останется действительным и станет в 3 раза больше? Задачу решить построением.
  • Ко дну калориметра прикреплён плоский нагревательный элемент, над которым находится тонкий слой льда. После того, как нагревательный элемент включили на время t1, лёд нагрелся на Δt = 2°C. Какое время t2 может потребоваться для увеличения температуры содержимого калориметра ещё на Δt = 2°C? Потерями теплоты в окружающую среду и теплоёмкостью калориметра можно пренебречь. Процесс теплообмена внутри калориметра можно считать достаточно быстрым. Удельная теплоёмкость льда c1 = 2,1 кДж/(кг∙°C), воды c2 = 4,2 кДж/(кг∙°C), удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг.
  • Английский купец говорит русскому, что у них в Англии плотность золота 0,697 фунтов на дюйм в кубе. Русский купец отвечает, что если длину измерять в аршинах, а вес — в пудах, то плотность золота на Руси будет равна... Чему равна плотность золота на Руси? Примечание. В одном фунте 0,4536 кг, в одном футе 12 дюймов, в одном дюйме 25,4 мм, в 1 пуде 16,38 кг, в одной сажени три аршина или 2,1336 м.
  • Какой максимальный объём масла плотностью ρ1 = 0,8 г/см^3 можно налить в L-образную трубку с открытыми концами, частично (до высоты h) заполненную водой плотностью ρ2 = 1,0 г/см^3? Площадь горизонтального сечения вертикальных частей трубки равна S. Объёмом горизонтальной части трубки можно пренебречь. Вертикальные размеры трубки и высота столба воды приведены на рисунке (высоту h считать заданной). Примечание. Затыкать открытые концы трубки, наклонять её или выливать из неё воду запрещено.
  • Экспериментатор Глюк решил оформить стенд о своих научных достижениях. Чтобы сделать красивый заголовок стенда, он выпилил лобзиком буквы из однородного листа тонкой фанеры. Измерив массу некоторых из получившихся букв, Глюк с удивлением обнаружил, что буквы Е и Н имеют одну и ту же массу. У всех букв высота h = 8 см, ширина s = 5 см, а толщина линий d одинакова (рис. 4). Чему равна толщина d?