ГБПОУ «ДХТ им. Красной Армии» ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №2 Дисциплина/МДК: Физика Теоретическая часть Необходимо исследовать, зависит ли выталкивающая сила, действующая на полностью погружённое в жидкость тело, от плотности жидкости. Опишите экспериментальную установку, порядок действий при проведении исследования, формулы расчета и применение в технике выталкивающей силы. Практическая часть 1. Электрическая лампа (40 Вт, 127В) стоит 12 коп. Во сколько раз превышает сумма, уплачиваемая за электроэнергию за весь срок службы ламы (100 часов), цену лампы, если тариф н электроэнергию 4 коп. за кВт/час. 2. Измерьте мощность электрической цепи. Инструкция: 1. Время на подготовку - 30 минут.; 2. Подготовьтесь к ответу на теоретические вопросы; 3. Выполните практическую часть. Зам. директора по учебной работе Председатель УМК Преподаватель О.Р. Карпова О.В. Пахомова Г.В. Штырляева 2026г.

Теоретическая часть: Закон Архимеда

Выталкивающая сила (сила Архимеда) — это сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, и направленная вертикально вверх. Она равна весу вытесненной этим телом жидкости или газа.

Зависимость от плотности жидкости:

Сила Архимеда прямо пропорциональна плотности жидкости. Это означает, что чем больше плотность жидкости, тем больше выталкивающая сила, действующая на тело.

\( F_A = \rho \cdot g \cdot V_{погр} \)

Где:

• \( F_A \) — сила Архимеда (Н)
• \( \rho \) — плотность жидкости (кг/м³)
• \( g \) — ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²)
• \( V_{погр} \) — объем погруженной части тела (м³)

Экспериментальная установка:

1. Динамометр.


2. Пружина.


3. Мензурка или другой сосуд с жидкостью.


4. Тело (например, металлический цилиндр), подвешенное на нити.


5. Различные жидкости (вода, масло, спирт).

Порядок действий:

1. Подвесить тело к динамометру и измерить его вес в воздухе.


2. Полностью погрузить тело в первую жидкость (например, воду) и измерить вес тела в жидкости.


3. Рассчитать выталкивающую силу, как разницу между весом тела в воздухе и весом тела в жидкости: \( F_{A1} = P_{воздух} - P_{жидкость1} \).


4. Записать плотность первой жидкости \( \rho_1 \).


5. Повторить шаги 2-4 для второй жидкости (например, масла) с другой плотностью \( \rho_2 \).


6. Сравнить полученные значения выталкивающих сил \( F_{A1} \) и \( F_{A2} \) с плотностями жидкостей \( \rho_1 \) и \( \rho_2 \).

Формулы расчета:

\( F_A = \rho \cdot g \cdot V_{погр} \)

\( V_{погр} = \frac{F_A}{\rho \cdot g} \)

Применение в технике:

Сила Архимеда используется в:

• Кораблестроении: для расчета грузоподъемности судов.


• Воздухоплавании: для расчета подъемной силы аэростатов и дирижаблей.


• Гидростатике: для определения плотности веществ (ареометры).

Практическая часть:

Задача 1: Электрическая лампа

Дано:

• Мощность лампы: \( P = 40 \text{ Вт} = 0.04 \text{ кВт} \)


• Напряжение: \( U = 127 \text{ В} \)


• Цена лампы: 12 коп.


• Срок службы: 100 часов


• Тариф на электроэнергию: 4 коп./кВт·ч

Найти: Во сколько раз превышает сумма, уплачиваемая за электроэнергию, цену лампы.

Решение:

1. Рассчитаем потребленную энергию за весь срок службы:

\( E = P \cdot t \)

\( E = 0.04 \text{ кВт} \cdot 100 \text{ ч} = 4 \text{ кВт·ч} \)

1. Рассчитаем стоимость электроэнергии за весь срок службы:

\( C_{энергии} = E \cdot \text{тариф} \)

\( C_{энергии} = 4 \text{ кВт·ч} \cdot 4 \text{ коп./кВт·ч} = 16 \text{ коп.} \)

1. Найдем, во сколько раз стоимость электроэнергии превышает цену лампы:

\( k = \frac{C_{энергии}}{C_{лампы}} \)

\( k = \frac{16 \text{ коп.}}{12 \text{ коп.}} = \frac{16}{12} = \frac{4}{3} \approx 1.33 \)

Ответ: Сумма, уплачиваемая за электроэнергию, превышает цену лампы в 4/3 раза (или примерно в 1.33 раза).

Задача 2: Измерение мощности электрической цепи

Для измерения мощности электрической цепи необходимы:

• Вольтметр для измерения напряжения (U).


• Амперметр для измерения силы тока (I).

Формула для расчета мощности:

\( P = U \cdot I \)

Пример измерения (предполагаемые значения):

• Допустим, вольтметр показал \( U = 127 \text{ В} \).


• Допустим, амперметр показал \( I = 0.315 \text{ А} \) (что соответствует 40 Вт / 127 В).

Расчет мощности:

\( P = 127 \text{ В} \cdot 0.315 \text{ А} \approx 40 \text{ Вт} \)

Примечание: В условиях задачи указано, что лампа имеет мощность 40 Вт, что подтверждает наши расчеты. Без реальных измерительных приборов невозможно точно измерить мощность, можно лишь предположить значения, исходя из условий задачи.