Как правило, ЕГЭ по физике включает в себя задания по следующим разделам:
– Механика;
– Молекулярная физика;
– Электродинамика;
– Основы теории относительности.
Раздел механики ЕГЭ по физике включает в себя подраздел, называемый динамикой, его мы как раз и рассмотрим. Начнём с принципа относительности Галилея.
Принцип относительности Галилея.
Данный принцип говорит о том, что все явления и механические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково. В разных инерциальных системах одинаковыми будут происходящие явления, а величины, которые характеризуют эти явления, имеют вероятность быть разными. Например, законы, которые описывают падение шара в разных системах отсчёта, будут равными. При этом их координаты и скорости будут отличаться. Например, тело, которое падает в определённой системе отсчёта, будут двигаться по прямому направлению. Известны: высота падения, ускорение и начальная скорость тела. Исходя из этих данных, можно найти его положение на какой-либо момент времени.
Рассмотрим пример задачи по данной теме: по трассе движется поток автомобилей, их скорость равна 20 км / ч. Выезжают два мотоцикла: один переходит в начало потока, а второй – в конец потока. При этом, первый мотоцикл приехал в назначенное место раньше второго ровна на шесть минут. Следует найти длину потока, при скорости мотоциклов равной 30 км / ч.
Решение: определим формулу расстояния, которое должны проехать мотоциклы: s1 = s2 = s / 2. Далее найдём скорость приближение мотоциклистов к потоку автомобилей, для начала колонны:v1 = v1 – v, для конца колонны: v2 = v1 + v.
Согласно условию t1v1 = t2v2, то есть: t1 (v1 – v) = 10t1 + 1 / 10 * (v1 + v). Исходя из данной формулы, находим: t1 = v1 – v / 20v.
Значит, длина колонны будет равна: s = 2s1 = 2 – (v1 – v) / 20v * (v1 + v) = (30 – 20) / 10 * 20 * (30 + 20) = 2,5.
Ответ: длина потока равна 2,5 км.
В ЕГЭ по физике, наиболее сложными являются задания из раздела механики и динамики.
Перейдём к рассмотрению второй темы.
Масса тела.
Массой тело называют величину, определяющую определённые свойства тела, которое рассматривают. Различают следующие свойства:
– Инертные;
– Гравитационные.
Инертностью называют силу, приложенную к телу, которое препятствует изменению его скорости.
Известно, что скорость тел меняется при определённой силе, которая производит её изменения.
Предположим, что по дороге движется машина, и в этот момент времени на дорогу выходит пешеход. Автомобиль не может прекратить движение в один момент времени. Это свойство и называют инертностью. Следует учитывать, что инертность тела зависит от массы рассматриваемого тела.
Рассмотрим второй пример: движение легкового и грузового автомобилей, их скорости одинаковые. При одновременном торможении, у грузового автомобиля будет больший тормозной путь, это объясняется тем, что его масса гораздо больше, чем масса легкового автомобиля. За единицу массы берём один килограмм. Для её нахождения применяют два вида весов: электронные и механические весы. Найти массу тел можно путём использования определённых формул. Рассмотрим свойства массы:
– Массой называют скалярную величину, которая в некоторых случаях, может быть отрицательной;
– Сумма масс, которая составляет систему тел, будет равняться массе системы;
– Масса всегда будет неизменной, даже при различных характеристиках данной системы;
– Согласно закону сохранения массы, общая масса системы будет являться постоянной величиной.
Плотность вещества.
Все вещества имеют определённую плотность.
Плотностью вещества является нахождение частного от деления суммы массы любого вещества на их объём.
Единицей измерения для плотности рассматривают 1 кг / м^3. Значения плотности веществ определяется в соответствии с массой единиц объёма данных веществ.
С помощью плотности вещества находят его массу, при этом рассматривают объём 1 м^2.
Плотность равна делению массы на объем, то есть: p = m / V, p – плотность рассматриваемого вещества, m – масса, V – объём. Исходя из данной формулы: m = p * V, V = m / p.
Средней плотностью вещества называют физическую величину, которая равна отношению массы предмета к объёму.
При этом если одно тело будет однородным, то есть состоять из одного вещества, то его средняя плотность будет равна плотности вещества.
Плотность веществ имеет определённую зависимость от состояния и температуры. При осуществлении перехода в газообразное состояние плотность веществ имеет свойство становиться меньше. А при переходе в жидкое тело (начальное состояние тела было твёрдое) плотность веществ будет меньшей. Исключениями в данном случае будут являться лёд и вода.
Также плотность веществ находится в зависимости от давления, называемого атмосферным (в том числе и атмосферный воздух). Плотность веществ будет возрастать в том случае, если будет существенное увеличение давления.
Рассмотрим примеры задач.
- На 206 граммов молока приходится объём, равный 200 см^3.
Найти: плотность молока.
Решение: V = 200 см^3, m = 206 граммов. р = ?
Применяем следующую формулу: р = m / V. р = 206 г / 200 см^3 = 1,03 г / см^3.
Ответ: плотность молока равна 1,03 г / см^3.
- Масса кирпича равна пяти килограммам, плотность = 1800 кг / м^3.
Найти: объём (V).
Решение: m = 5 кг, р = 1800 кг / м^3.
В данном случае следует применить следующую формулу: V = m / p.
Получаем: V = 5 кг / 1800 кг / м^3 = 0,0028 м^3.
Ответ: Объём рассматриваемого кирпича приблизительно равен 0,0028 м^3.
Таким образом, подобные задания невысокого уровня сложности. Следует учитывать, что задания, касающиеся плотности веществ, содержатся в КИМах ЕГЭ по физике, поэтому требуется рассмотреть также дополнительные задачи.
Перейдём к рассмотрению третьей темы, называемой силой и принципом суперпозиции сил.
Сила. Принцип суперпозиции сил.
Взаимодействием называют процесс, при котором одно тело оказывает воздействие с определённой интенсивностью, на другое тело. Исходя из этого процесса, оно приобретает ускорение.
Силой является физическая величина, характеризующая взаимодействие. Сила является векторной, поэтому её величина в некоторых случаях будет отрицательной. Для измерения силы используют единицу 1Н. Средство для измерения силы – динамометр. Он рассматривается в соответствии с Законом Гука, то есть растяжение пружины динамометра зависит от силы, действующей на неё, при этом пружина может растянуться либо сжаться.
Существуют определённые условия, которые характеризуют силы:
– Направление силы (для перемещения тела из вертикального положения не требуется давление, оказываемое сверху вниз);
– Величина силы (для изменения положения тела нужно использовать силу, большую, чем сила трения).
Принцип суперпозиции заключается в замене нескольких сил одной, называемой равнодействующей. При этом сумма сил, которые действуют на тело, будет равна сумме сил, прикладывающих тело.
При нахождении равнодействующей силы, нужно помнить, что сила является векторной величиной. Исходя из этого, при нахождении общей суммы всех сил, нужно найти проекцию каждой силы.
Существуют определённые правила, которые нужно учитывать при нахождении суммы сил, рассмотрим их:
– Если направление сил является одинаковым, то их величины следует сложить, то есть R = F1 + F2;
– Если действие сил происходит вдоль общей прямой, но при условии, что их направление разное, модули этих сил нужно вычитать. Получаем: R = F1 – F2;
– При действии сил под прямым углом, следует использовать теорему Пифагора: F = √F1^2 + F2^2;
– При действии сил под определённым углом, к проекции добавляют синус либо косинус. Также можно использовать теорему косинусов: F = √F1^2 + F2^2 + 2F1F2cos a;
– При действии на тело двух сил, компенсирующих друг друга, равнодействующая сила будет равна нулю.
Рассмотрим задачу на данную тему: две силы 3Н и 4Н являются приложенными по отношению к одной точке тела. Между ними есть угол, равный 90 градусам. Нужно найти модуль силы, являющейся равнодействующей. Ответ должен быть в ньютонах.
Решение: Применяем теорему Пифагора, получается: √ (3Н)^2+ (4Н)^2 = 5Н.
Ответ: 5 Н.
Таким образом, мы рассмотрели темы раздела механики, входящие в ЕГЭ по физике, определения темы, необходимые формулы, а также разобрали решение задач.
Ответы