Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ УРОК — алгебра
11. Задачи с прикладным содержанием: степенные зависимости
1.  
i

При тем­пе­ра­ту­ре 0 гра­ду­сов C рельс имеет длину l_0=10 м. При воз­рас­та­нии тем­пе­ра­ту­ры про­ис­хо­дит теп­ло­вое рас­ши­ре­ние рель­са, и его длина, вы­ра­жен­ная в мет­рах, ме­ня­ет­ся по за­ко­ну  l левая круг­лая скоб­ка t гра­ду­сов пра­вая круг­лая скоб­ка =l_0 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа умно­жить на t гра­ду­сов пра­вая круг­лая скоб­ка , где  альфа =1,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка гра­ду­сов C пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка   — ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния, t гра­ду­сов  — тем­пе­ра­ту­ра (в гра­ду­сах Цель­сия). При какой тем­пе­ра­ту­ре рельс удли­нит­ся на 3 мм? Ответ вы­ра­зи­те в гра­ду­сах Цель­сия.

2.  
i

При тем­пе­ра­ту­ре 0 гра­ду­сов C рельс имеет длину l_0=10 м. При воз­рас­та­нии тем­пе­ра­ту­ры про­ис­хо­дит теп­ло­вое рас­ши­ре­ние рель­са, и его длина, вы­ра­жен­ная в мет­рах, ме­ня­ет­ся по за­ко­ну l левая круг­лая скоб­ка t гра­ду­сов пра­вая круг­лая скоб­ка =l_0 левая круг­лая скоб­ка 1 плюс альфа умно­жить на t гра­ду­сов пра­вая круг­лая скоб­ка , где  альфа =1,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 5 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка гра­ду­сов C пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка   — ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния, t гра­ду­сов  — тем­пе­ра­ту­ра (в граду-сах Цель­сия). При какой тем­пе­ра­ту­ре рельс удли­нит­ся на 7,5 мм? Ответ вы­ра­зи­те в гра­ду­сах Цель­сия.

3.  
i

После дождя уро­вень воды в ко­лод­це может по­вы­сить­ся. Маль­чик из­ме­ря­ет время па­де­ния t не­боль­ших ка­меш­ков в ко­ло­дец и рас­счи­ты­ва­ет рас­сто­я­ние до воды по фор­му­ле h=5t в квад­ра­те , где h  — рас­сто­я­ние в мет­рах, t  — время па­де­ния в се­кун­дах. До дождя время па­де­ния ка­меш­ков со­став­ля­ло 0,6 с. На сколь­ко мет­ров дол­жен под­нять­ся уро­вень воды после дождя, чтобы из­ме­ря­е­мое время из­ме­ни­лось на 0,2 с?

4.  
i

После дождя уро­вень воды в ко­лод­це может по­вы­сить­ся. Маль­чик из­ме­ря­ет время t па­де­ния не­боль­ших ка­меш­ков в ко­ло­дец и рас­счи­ты­ва­ет рас­сто­я­ние до воды по фор­му­ле h=5t в квад­ра­те , где h  — рас­сто­я­ние в мет­рах, t  — время па­де­ния в се­кун­дах. До дождя время па­де­ния ка­меш­ков со­став­ля­ло 1,5 с. На сколь­ко мет­ров дол­жен под­нять­ся уро­вень воды после дождя, чтобы из­ме­ря­е­мое время из­ме­ни­лось на 0,1 с?

5.  
i

Вы­со­та под­бро­шен­но­го вверх мяча ме­ня­ет­ся по за­ко­ну h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =1,6 плюс 8t минус 5t в квад­ра­те , где h  — рас­сто­я­ние до земли в мет­рах, t  — время па­де­ния в се­кун­дах, про-шед­шее с мо­мен­та брос­ка. Сколь­ко се­кунд мяч будет на­хо­дить­ся на вы­со­те не менее трeх мет­ров?

6.  
i

Вы­со­та под­бро­шен­но­го вверх мяча ме­ня­ет­ся по за­ко­ну h левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =1,4 плюс 9t минус 5t в квад­ра­те , где h  — рас­сто­я­ние до земли в мет­рах, t  — время па­де­ния в се­кун­дах, про-шед­шее с мо­мен­та брос­ка. Сколь­ко се­кунд мяч будет на­хо­дить­ся на вы­со­те не менее трeх мет­ров?

7.  
i

За­ви­си­мость тем­пе­ра­ту­ры (в гра­ду­сах Кель­ви­на) от вре­ме­ни для на­гре­ва­тель­но­го эле­мен­та не­ко­то­ро­го при­бо­ра была по­лу­че­на экс­пе­ри­мен­таль­но и на ис­сле­ду­е­мом ин­тер­ва­ле тем­пе­ра­тур опре­де­ля­ет­ся вы­ра­же­ни­ем T(t)=T_0 плюс bt плюс at в квад­ра­те , где t  — время в ми­ну­тах, T_0=680 К, a= минус 16 К/мин2, b=224 К/мин. Из­вест­но, что при тем­пе­ра­ту­ре на­гре­ва­те­ля свыше 1400 К при­бор может ис­пор­тить­ся, по­это­му его нужно от­клю­чать. Опре­де­ли­те, через какое наи­боль­шее время после на­ча­ла ра­бо­ты нужно от­клю­чать при­бор. Ответ вы­ра­зи­те в ми­ну­тах.

8.  
i

За­ви­си­мость тем­пе­ра­ту­ры (в гра­ду­сах Кель­ви­на) от вре­ме­ни для на­гре­ва­тель­но­го эле­мен­та не­ко­то­ро­го при­бо­ра была по­лу­че­на экс­пе­ри­мен­таль­но и на ис­сле­ду­е­мом ин­тер­ва­ле тем­пе­ра­тур опре­де­ля­ет­ся вы­ра­же­ни­ем T левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =T_0 плюс bt плюс at в квад­ра­те , где t  — время в ми­ну­тах, T_0=1400 К, a= минус 10 К/мин2, b=200 К/мин. Из­вест­но, что при тем­пе­ра­ту­ре на­гре­ва­те­ля свыше 1760 К при­бор может ис­пор­тить­ся, по­это­му его нужно от­клю­чать. Опре­де­ли­те, через какое наи­боль­шее время после на­ча­ла ра­бо­ты нужно от­клю­чать при­бор. Ответ вы­ра­зи­те в ми­ну­тах.

9.  
i

Если до­ста­точ­но быст­ро вра­щать ведeрко с водой на верeвке в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти, то вода не будет вы­ли­вать­ся. При вра­ще­нии ведeрка сила дав­ле­ния воды на дно не остаeтся по­сто­ян­ной: она мак­си­маль­на в ниж­ней точке и ми­ни­маль­на в верх­ней. Вода не будет вы­ли­вать­ся, если сила еe дав­ле­ния на дно будет по­ло­жи-тель­ной во всех точ­ках тра­ек­то­рии кроме верх­ней, где она может быть рав­ной нулю. В верх­ней точке сила дав­ле­ния, вы­ра­жен­ная в нью­то­нах, равна P=m левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: L конец дроби минус g пра­вая круг­лая скоб­ка , где m  — масса воды в ки­ло­грам­мах, v  — ско­рость дви­же­ния ведeрка в м/с, L  — длина верeвки в мет­рах, g  — уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния (счи­тай­те g = 10 м/с). С какой наи­мень­шей ско­ро­стью надо вра­щать ведeрко, чтобы вода не вы­ли­ва­лась, если длина верeвки равна 40 см? Ответ вы­ра­зи­те в м/с.

10.  
i

Если до­ста­точ­но быст­ро вра­щать ведeрко с водой на верeвке в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти, то вода не будет вы­ли­вать­ся. При вра­ще­нии ведeрка сила дав­ле­ния воды на дно не остаeтся по­сто­ян­ной: она мак­си­маль­на в ниж­ней точке и ми­ни­маль­на в верх­ней. Вода не будет вы­ли­вать­ся, если сила еe дав­ле­ния на дно будет по­ло­жи-тель­ной во всех точ­ках тра­ек­то­рии кроме верх­ней, где она может быть рав­ной нулю. В верх­ней точке сила дав­ле­ния, вы­ра­жен­ная в нью­то­нах, равна P=m левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: v в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: L конец дроби минус g пра­вая круг­лая скоб­ка , где m  — масса воды в ки­ло­грам­мах, v  — ско­рость дви­же­ния ведeрка в м/с, L  — длина верeвки в мет­рах, g  — уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния (счи­тай­те g = 10 м/с). С какой наи­мень­шей ско­ро­стью надо вра­щать ведeрко, чтобы вода не вы­ли­ва­лась, если длина верeвки равна 62,5 см? Ответ вы­ра­зи­те в м/с.

11.  
i

Для опре­де­ле­ния эф­фек­тив­ной тем­пе­ра­ту­ры звезд ис­поль­зу­ют закон Сте­фа­на-Больц­ма­на, со­глас­но ко­то­ро­му мощ­ность из­лу­че­ния на­гре­то­го тела прямо про­пор­ци­о­наль­на пло­ща­ди его по­верх­но­сти и чет­вер­той сте­пе­ни тем­пе­ра­ту­ры: P=\sigma ST в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , где \sigma =5,7 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка   — по­сто­ян­ная, пло­щадь из­ме­ря­ет­ся в квад­рат­ных мет­рах, тем­пе­ра­ту­ра  — в гра­ду­сах Кель­ви­на, а мощ­ность  — в ват­тах. Из­вест­но, что не­ко­то­рая звез­да имеет пло­щадь S= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 228 конец дроби умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 20 пра­вая круг­лая скоб­ка м2, а из­лу­ча­е­мая ею мощ­ность Р не менее 1,5625 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 25 пра­вая круг­лая скоб­ка Вт. Опре­де­ли­те наи­мень­шую воз­мож­ную тем­пе­ра­ту­ру этой звез­ды.

12.  
i

Для опре­де­ле­ния эф­фек­тив­ной тем­пе­ра­ту­ры звезд ис­поль­зу­ют закон Сте­фа­на-Больц­ма­на, со­глас­но ко­то­ро­му мощ­ность из­лу­че­ния на­гре­то­го тела прямо про­пор­ци­о­наль­на пло­ща­ди его по­верх­но­сти и чет­вер­той сте­пе­ни тем­пе­ра­ту­ры: P=\sigma ST в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 4 пра­вая круг­лая скоб­ка , где \sigma =5,7 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 8 пра­вая круг­лая скоб­ка   — по­сто­ян­ная, пло­щадь из­ме­ря­ет­ся в квад­рат­ных мет­рах, тем­пе­ра­ту­ра  — в гра­ду­сах Кель­ви­на, а мощ­ность  — в ват­тах. Из­вест­но, что не­ко­то­рая звез­да имеет пло­щадь S= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 64 конец дроби умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 20 пра­вая круг­лая скоб­ка м2, а из­лу­ча­е­мая ею мощ­ность Р не менее 2,28 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 25 пра­вая круг­лая скоб­ка Вт. Опре­де­ли­те наи­мень­шую воз­мож­ную тем­пе­ра­ту­ру этой звез­ды.