Тема . №21 Качественная задача

.08 Задания СтатГрада

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №21 качественная задача
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#120365

На горизонтальном столе лежит однородный прозрачный шар радиусом R =4  см, изготовленный из вещества с показателем преломления     √-
n =  2  . На шар направлен тонкий луч света от закреплённой лазерной указки, идущий параллельно столу. В исходном положении луч проходит через центр O шара. Шар начинают поступательно перемещать вдоль стола с постоянной скоростью V = 2  см/c так, что он движется в направлении, перпендикулярном лучу (на рисунке показан вид сверху, пунктиром обозначена линия, вдоль которой лазерный луч распространялся в шаре при его исходном положении).

PIC

Опираясь на законы физики, изобразите график зависимости длины L  участка лазерного луча, находящегося внутри шара, от времени t  , прошедшего с момента начала движения шара. Объясните построение графика, указав явления и закономерности, которые Вы при этом использовали. На осях координат обозначьте физические величины в «особых» точках графика (максимумы, минимумы, разрывы, точки излома графика), если они есть.

Источники: Статград 20.10.2022 Физика 1

Показать ответ и решение

PIC

Пусть начало отсчёта по времени примем за t= 0  . Тогда к моменту времени t  шар сместится на расстояние

x= V t.

Поскольку в начальный момент времени луч проходил через центр шара, то при достижении момента времени t  (см. рисунок)

x = Rsinφ,  (1)

φ  - угол падения луча на шар в этот момент.
По закону Снеллиуса

sinφ= nsinα, (2)

где α  - угол преломления.
Рассмотрим треугольник OAB  - он равнобедренный.
Поэтому длина L  можно посчитать по теорема синусов

     L         R
sin(180−-2α) = sinα,

L =R sin-(2α) = 2Rcosα.  (3)
      sinα

Объединяя (1),(2) и (3), получим

      ∘ ---sin2φ  2R ∘ ----V2t2-
L = 2R  1− --n2-= -n-  n2− -R2-.

Подставим численные значения в см и см/c

        ∘ -----
L = 4√2 ⋅  2− t2см.
             4

Поскольку

               R
x∈ [0,R]⇒  t∈[0,V-]⇒  t∈ [0,2] c.

При t> 2  луч уже не будет падать на поверхность шара и L = 0  .
Представим ниже график зависимости L  от времени t  .

PIC

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!