Часть 1 — краткий ответ (задания 1–20) · ЕГЭ по физике

Задание 4. Статика, гидростатика, колебания и волны

Применение условий равновесия, законов гидростатики и характеристик колебаний и волн. 1 балл · базовый уровень · ≈5 минут · раздел: механика. Форма ответа — целое число или конечная десятичная дробь. 100 заданий с проверкой ответа и разбором.

Родителю: как помочь с темой «Задание 4. Статика, гидростатика, колебания и волны»

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Гайку легче открутить длинным ключом: та же рука, но больше «плечо». Нырнув глубже, чувствуем давление на уши — над нами больше воды. Качели качаются в своём ритме, как ни раскачивай. Задание 4 собирает эти три сюжета: равновесие, жидкости и колебания.

Условия равновесия (момент силы, рычаг), давление и сила Архимеда, характеристики колебаний и волн. Ответ — одно число. 1 балл, базовый уровень, около 5 минут.

Статика: момент силы и рычаг

M = F l

момент силы

где $M$ — момент силы, Н·м; $F$ — сила, Н; $l$ — плечо, м: кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

1) Сумма сил равна нулю: $\sum \overset{www.reknow.ru}{F} = 0$ . 2) Сумма моментов, вращающих по часовой стрелке, равна сумме моментов против неё. Для рычага: $F_{1} l_{1} = F_{2} l_{2}$ .

F_{1} l_{1} = F_{2} l_{2}

: плечо вдвое короче — сила нужна вдвое больше

Плечо — до линии действия силы, а не до точки приложения «по диагонали». Если сила направлена под углом $α$ к стержню, плечо $l = d sin α$ , где $d$ — расстояние до точки приложения.

Гидростатика

Что	Формула	Обозначения
Давление	$p = \frac{F}{S}$	Па; $S$ — площадь, м²
Давление столба жидкости	$p = ρ g h$	$ρ$ — плотность жидкости, кг/м³; $h$ — глубина, м
Сила Архимеда	$F_{А} = ρ_{ж} g V_{погр}$	$V_{погр}$ — объём погружённой части, м³
Гидравлический пресс	$\frac{F _{2}}{F _{1}} = \frac{S _{2}}{S _{1}}$	закон Паскаля: давление передаётся одинаково
Плавание	$F_{А} = m g$	тело плавает, если $ρ_{т} < ρ_{ж}$

В силе Архимеда плотность — жидкости, а не тела; объём — только той части, что под водой. Давление $ρ g h$ не зависит от формы сосуда и площади дна.

Колебания и волны

Математический маятник

T = 2 π \frac{l}{g} www.reknow.ru

l

— длина нити, м

Пружинный маятник

T = 2 π \frac{m}{k} www.reknow.ru

m

— масса груза, кг;

k

— жёсткость, Н/м

$T$ — период, с (время одного полного колебания); частота $ν = \frac{1}{T} = \frac{N}{t}$ , Гц; циклическая частота $ω = 2 π ν$ , рад/с. За период тело проходит путь $4 A$ , где $A$ — амплитуда.

λ = v T = \frac{v}{ν}

длина волны

где $λ$ — длина волны, м (расстояние, которое волна проходит за период); $v$ — скорость волны, м/с.

Период не зависит от амплитуды (при малых колебаниях). У нитяного маятника нет массы в формуле, у пружинного нет $g$ : «нить — длина, пружина — масса».

Разбор заданий

Сила 12 Н приложена перпендикулярно стержню на расстоянии 0,6 м от оси. Найдите момент.

Сила перпендикулярна стержню — плечо равно 0,6 м.
$M = Fl = 12 \cdot 0, 6 = 7, 2$ Н·м. Ответ: 7,2.

Слой керосина ( $ρ = 800$ кг/м³) высотой 1 м. Найдите гидростатическое давление, $g = 10$ м/с².

$p = ρ g h = 800 \cdot 10 \cdot 1 = 8000$ Па. Ответ: 8000.

Волна частотой 5 Гц бежит со скоростью 2 м/с. Найдите длину волны.

$λ = \frac{v}{ν} = \frac{2}{5} = 0, 4$ м. Ответ: 0,4.

Перед подстановкой: см → м, г → кг, см³ → м³ ( $1 см^{3} = 1 0^{- 6} м^{3}$ ), кПа → Па.

Эхо и звук

s = \frac{v t}{2}

расстояние до препятствия по эху:

v

— скорость звука (в воздухе около 340 м/с),

t

— время от звука до возвращения эха; делят на 2, потому что звук проходит путь туда и обратно

Эхо через 2 с: $s = \frac{340 \cdot 2}{2} = 340$ м.

Посмотреть на модели

Интерактивные модели Лаборатории по темам этого номера: величины в них меняются ползунками, и видно, что от чего зависит.

Архимедова силаменяйте плотность — тело всплывает, тонет или зависает Давление жидкостиналейте жидкость и посмотрите на манометр на глубине Колебания маятникаменяйте массу и смотрите, изменился ли период Волны: что бежит и что качаетсяследите за отмеченной частицей: она не улетает с волной Закон Гука и жёсткость пружинывешайте грузы по одному и стройте график силы от удлинения Блоки и «золотое правило» механикиподнимите груз неподвижным и подвижным блоком и сравните силу и длину верёвки Атмосферное давление и опыт Торричеллиподнимайтесь в горы — смотрите, как опускается ртуть в трубке Звук: высота, громкость, эхопоменяйте частоту и амплитуду и послушайте, что изменилось Вынужденные колебания и резонансподберите частоту раскачки так, чтобы амплитуда взлетела Стоячие волны: струна и трубадёрните струну и найдите частоты, на которых она делится на 2, 3, 4 части Эффект Доплераразгоните машину с сиреной и послушайте, как высота звука меняется при проезде Центр тяжести и устойчивостьнаклоняйте грузовик, пока вертикаль из центра тяжести не выйдет за колёса Гидравлический пресс и закон Паскалянадавите на малый поршень — и посмотрите, с какой силой поднимется большой Течение жидкости: где быстрее, там давление меньшесузьте трубу и посмотрите на манометры до и в узком месте Дырявое ведро: формула Торричеллитяните отверстия вверх и вниз — и найдите, откуда струя бьёт дальше всех Пружинный маятник: энергия и затуханиеоттяните груз мышью или пальцем и отпустите — смотрите, куда перетекает энергия Колебания как тень движения по окружноститяните точку по окружности и сравните два колебания со сдвигом фаз Маятниковая волназапустите ряд маятников и поймайте две, три и четыре шеренги Равновесие балки на опорахдвигайте грузы и опоры — и опрокиньте балку Продольная и поперечная волнапереключите волну с поперечной на продольную и найдите сгущения Биения: два близких тонапослушайте два близких тона и сосчитайте биения

Где это проходят в школе

Материал этого номера разбирается в школьном курсе:

Посмотреть и посчитать

Модели

Архимедова сила Давление жидкости Колебания маятника Пружинный маятник: энергия и затухание

Серия: 0