Материал: Муравев Инженерная олимпиада школников 2016
6 декабря 2015 г. Нижний Новгород, НГТУ
Используйте также наши сайты. На них найдете и все задания олимпиады, и нормативные документы, и видеоразборы многих задач, которые давались на инженерных олимпиадах школьников. Обязательноих прорешайте!
9 января 2016 г. После олимпиады. Обсуждение нюансов задач
И, наконец, книги. Используйте для подготовки книги. Ведь в нашей странеиздано много хороших и очень хороших книг и просто по физике, и по инженерной физике. Список книг, которые можно использовать дляподготовки, мы с удовольствием приводим.
1.Асламазов Л.Г., Слободецкий И.Ш. Задачи и не только по физике. М.: Техносфера, 2005.
2.Ащеулов С.В., Барышев В.А. Задачи по элементарной физике. Л.: Изд-во ленинградского университета, 1974.
21
3.Баканина Л.П., Белонучкин В.Е., Козел С.М., Мазанько И.П. Сборник задач по физике. М.: Наука, 1990.
4.Бендриков Г.А., Буховцев Б.Б., Керженцев В.В., Мякишев Г.Я. Физика. Сборник задач с решениями. М.: ОНИКС 21 век – АЛЬЯНС-В, 2002.
5.Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика в примерах и задачах. М.: Наука, 1979.
6.Воробьев И.И., Зубков П.И., Кутузова Г.А., Савченко О.Я., Трубачев А.М., Харитонов В.Г. Задачи по физике. М.: Наука, 1988.
7.Всероссийские олимпиады по физике. 1992–2001 / Под ред. С.М. Козела и В.П. Слободянина. М.: Вербум-М, 2002.
8.Гольдфарб Н.И. Физика. Задачник. 10–11 классы. М.: Дрофа,
2012.
9.Зильберман А.Р., Сурков Е.Л. Задачи для физиков. М.: Зна-
ние, 1971.
10.Калашников Н.П., Муравьев С.Е. Начала физики. Смоленск: Ойкумена, 2013.
11.Любимов К.В., Новиков С.М. Знакомимся с электрическими цепями. М.: Наука, 1981.
12.Меледин Г.Ф. Физика в задачах: экзаменационные задачи с решениями. М.: Наука, 1990.
13.Низамов И.М. Задачи по физике с техническим содержанием. М.: Просвещение. 1980.
14.Павленко Ю.Г. Начала физики. М.: Экзамен, 2005.
15.Павленко Ю.Г. Физика. Избранные задачи. Кн. 1 и 2. М.: Эк-
замен, 2008.
16.Попов А.И. Теоретическая механика. Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010.
17.Резников З.М. Прикладная физика. М.: Просвещение, 1989.
18.Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. М.: Мир, 1977.
19.Элементарный учебник физики / Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 1–3. М.: Просвещение, 2001.
20.Физика. Учебник для углубленного изучения физики / Под ред. Г.Я. Мякишева. Кн.1–5. М.: Дрофа, 2004–2006.
22
9.Задания Инженерной олимпиады школьников
9.1.Отборочный тур 2012–2013 учебного года
1.1.На рисунке приведен график зависимости мощности автомобиля (ось ординат, кВт) от максимальной скорости, которую он способен развивать (ось абсцисс, км/ч). Этот график построен по данным автопроизводителей относительно машин одного класса, имеющих близкие размеры: каж-
дая точка соответствует какому-либо автомобилю – заявленная производителем мощность мотора откладывалась по оси ординат, максимальная скорость, развиваемая этим автомобилем, откла-
дывалась по оси абсцисс. Наилучшим образом
набор точек описывается кубической зависимостью ( P v3 ). Объясните эту связь мощности двигателя автомобиля и его максимальной скорости.
1.2. Во многих инженерных системах 
в качестве термомеханических датчиков 
(датчиков, испытывающих значительные деформации при изменении температуры) используются биметаллические пластины. Биметаллическая пластина состоит из двух пластинок, изготовленных из металлов с отличающимися коэффициентами линейного термического расширения и скрепленных между собой по всей поверхности контакта. Объясните, почему такая пластина будет изгибаться при нагревании или охлаждении, и оцените радиус изгиба и величину прогиба пластины при повышении ее температуры на величину T . Исходная длина пластины l, ее толщина h , коэффициенты линейного теплового расширения металлов, входящих в состав пластины, α1 и α2 . Считать, что толщина пластины много меньше
радиуса изгиба. Оцените величину прогиба биметаллической пластины из стали ( α1 =1, 2 10−5 град-1) и латуни ( α2 =1,9 10−5 град-1),
l =10 см, h =0,5 мм, T =100 °С. Сравните величину прогиба и величину удлинения пластинки.
23
B |
|
1.3. Тело массой m подвешено на нити, |
|||||
A |
D |
прикрепленной к точке А прикрепленного к |
|||||
стене кронштейна ABCDE, состоящего из |
|||||||
|
|||||||
C |
|
шести невесомых стержней одинаковой дли- |
|||||
m |
E |
ны, |
соединенных |
шарнирно |
(см. |
рисунок; |
|
|
длина отрезка DE на стене также равна длине |
||||||
|
|
||||||
стержня). Растянут или сжат стержень BC? Найти силу упругости |
|||||||
стержня ВС. |
|
|
|
|
|
|
|
1.4. Вольтамперные характеристики бареттера и стабилитрона |
|||||||
(приборов, служащих для стабилизации силы тока или напряжения |
|||||||
соответственно) приведены на рисунках внизу слева. Построить |
|||||||
графики зависимости, напряжения и тока через стабилитрон и ба- |
|||||||
реттер, а также тока через резистор от ЭДС источника в электриче- |
|||||||
ской цепи, приведенной на рисунке внизу справа. |
|
|
|||||
I Стабилитрон
|
|
|
|
|
|
Бареттер |
|
|
|
R |
|
|
||||
|
|
U |
I |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
I0 |
|
|
|
ε |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
U0 |
|
|
|
|
|
|
Б |
С |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U
1.5. Уголковый отражатель представляет собой устройство в виде тетраэдра с тремя взаимно перпендикулярными отражающими внутренними поверхностями (см. рисунок). Группы таких отражателей размещают на устройствах, которые должны эф-
фективно отражать падающий на них свет (такие отражатели используют, например, в локационных целях, на спасательных средствах, знаках дорожного движения и др.). Рассмотрите отражение произвольного луча света таким отражателем и объясните, каков принцип его работы. Блок уголковых отражателей был установлен на советском
24
автоматическом аппарате Луноход-1, работавшем на Луне (см. фото). Как Вы думаете, зачем?
1.6.Оцените среднее давление пороховых газов в стволе ружья
вмомент выстрела. Считать, что пуля при вылете из ствола имеет скорость 400 м/с, и на разгон пули идет половина выделяющейся энергии. Значения всех остальных необходимых для оценки величин выберите сами, исходя из своих знаний, опыта и здравого смысла.
9.2.Заключительный тур 2012–2013 учебного года
2.1.Поплавковый регулятор
уровня, состоящий из двуплечего рычага АВС с поплавком D и запирающего трубопровод клапана Е, служит для перекрытия трубопровода в момент заполнения бака водой (см. рисунок).
В этот момент плечо АВ рычага располагается горизонтально. Приняв АВ = 300 мм, ВС = 30 мм и силу давления воды на клапан F1 = 60 H, определить значение действующей на поплавок подъем-
ной силы F2 . Весом частей механизма пренебречь.
2.2. Баллон, содержащий некоторое количество кислорода, разрывается при испытаниях при температуре t1 = 727 °С. Такой же
баллон, содержащий смесь вдвое меньшего количества кислорода и вчетверо меньшего (по массе) количества неизвестного газа, раз-
рывается при температуре t2 =127 °С. Какой это газ? μO2 =
=32 г/моль.
2.3.Для организации дорожного движения по типу «зеленый коридор» рассматривается следующая модель: вдоль бесконечно длинной дороги на одинаковом расстоянии l стоят светофоры. На каждом периодически включается и через время T выключается красный свет, затем на то же самое время включается зеленый, причем на каждом следующем све-
25