Задание 4. Статика. Механические колебания и волны . ЕГЭ 2026 по физике
Средний процент выполнения: 70.5%
Ответом к заданию 4 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.
Алгоритм решения задания 4:
- Определи, какой физический процесс или явление рассматривается: равновесие тела, действие силы Архимеда, колебания или распространение волн.
- Выдели физическую модель, к которой относится ситуация: твёрдое тело, маятник или волновой процесс.
- Определи физические величины, описывающие данный процесс, и установи, какие из них заданы в условии.
- Соотнеси ситуацию с соответствующим законом или условием: условием равновесия, законом Архимеда, законом колебаний или соотношениями для волн и звука.
- Запиши применимый закон или формулу в общем виде, используя физические величины из условия.
- Выполни необходимые преобразования или вычисления в рамках выбранной физической модели.
- Проверь, что полученный результат согласуется с физическим смыслом рассматриваемого явления.
Подпишись на суперполезные материалы
Задачи для практики
Задача 1
Бутылка высотой 20 см с площадью 10 см2 заполнена водой. Чему равна сила давления воды на дно бутылки? Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2. Ответ представить в Н.
Решение
Давление $p=ρgh=1000·10·0.2=2000Па$
Сила давления $F=pS=2000·0,001=2$ Н
2 способ:
сила давления - есть вес жидкости
$F=P = mg=ρVg=ρShg=1000·0,001·0,2·10=2$ Н
Задача 2
В системе, изображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
С учётом свойств подвижных и неподвижных блоков получим силы натяжения нитей, действующие на грузы:
Условие равновесия для груза 1: $m_1g=T$
Условие равновесия для груза 2: $m_2g=2T+2T=4T$
$m_2/m_1={4T}/T=4$
Задача 3
В одно из колен сообщающихся сосудов налита вода, в другое — неизвестная жидкость. Высота столбика воды равна 8 см, а неизвестной жидкости - 10 см. Определите плотность неизвестной жидкости. Ответ дать в ${кг}/{м^3}$. Плотность воды 1000 ${кг}/{м^3}$.
Решение
${H_в}/{H}={ρ}/{ρ_в}$
$ρ={H_в}/{H}{ρ_в}=800$ ${кг}/{м^3}$
Задача 4
В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
С учётом свойств подвижных и неподвижных блоков получим силы натяжения нитей, действующие на грузы:
Условие равновесия для груза 1: $m_1g=T$
Условие равновесия для груза 2: $m_2g=2T+T=3T$
$m_2/m_1={3T}/T=3$
Задача 5
Женщина несет груз на легком коромысле . Чтобы удержать в равновесии груз, массой 5 кг , прикрепленный к левому концу коромысла А, она прикладывает ко второму концу B силу 40 Н. OB = 20 см. Чему равно OA? Ответ в см.
Решение
Запишем уравнение моментов $mg·OA= F·OB$. Подставим значения: $5·10·OA= 40·0.2$. От куда ОА=0,16 м = 16 см
Задача 6
В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
Распишем проекции второго закона Ньютона:
$T_2=2T_1$
$
T_3=2T_2=4T_1$
$
T_1=m_{2}g$
$
T_3=m_{1}g$
$
4m_{2}g=m_{1}g$
$
m_2/m_1=0.25$
Задача 7
Чтобы удержать в равновесии груз, массой 10 кг , прикрепленный к левому концу рычага, необходимо приложить к правому концу силу 200 Н. Длина левого плеча 20 см. Чему равна длина рычага в (см) ?
Решение
Запишем уравнение моментов: OA*m*g=OB*F. От куда OB= 10 см. Тогда длинна рычага OA+OB = 30 см
Задача 8
В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?
Решение
Запишем проекции первого закона Ньютона:
$
T_1=m_1g$
$
2T_1=T_2$
$
2T_2=T_3$, то есть $T_3=4T_1$
$
T_3+T_1=m_{2}g$
$
5T_1=m_{2}g$
$
5m_1g=m_{2}g$
$
m_2/m_1=5$
Задача 9
Для измерения массы однородного стержня ученик воспользовался динамометром. Ученик положил стержень на стол и немного приподнял стержень за один из концов, при этом динамометр показал 10 Н. Чему равна масса стержня? Ответ выразите в кг.
Решение
Ось вращения расположим в том конце стержня, который опирается на стол. Запишем условие равновесия стержня через моменты относительно выбранной точки. Так как стержень однородный, сила тяжести приложена к его центру, тогда плечо силы тяжести будет $l/2$. Условие равновесия: mg0,5l-Fl=0. момент силы F, действующей на стержень со стороны динамометра, записываем со знаком минус, так как она вращает стержень против часовой стрелки? Подставив в условие равновесия значение силы F, получаем m=2 кг
Задача 10
Тело взвешивают на весах с длинами плеч l1 = 6 см и l2 = 54 см. Когда тело находится на левой чаше, его уравновешивают гирей массы m, когда на правой — гирей массы M. Чему равно отношение масс ${M}/{m}$?
Решение
Дано:
$l_1=6$см
$l_2=54$см
${M}/{m}-?$
Решение:
$\{\table\m_1·l_1=m·l_2; \M·l_1=m_1·l_2;$ ${M·l_1}/{l_2}·l_1=m·l_2$.
${M}/{m}={l_2^2}/{l_1^2}={54^2}/{6^2}=81$
Задача 11
Тело массой 40 г взвешивают на весах с разными плечами. Когда оно находится на левой чашке весов, его можно уравновесить грузом массой 20 г. Грузом какой массы можно уравновесить тело, если его положить на правую чашку весов? Ответ выразите в (г).
Решение
Дано:
$m_0=4·10^{-2}$кг
$m_1=2·10^{-2}$кг
$m_2-?$
Решение:
Составим уравнение на первое и второе взвешивание$\{\table\m_0·l_1=m_1·l_2; \m_0·l_2=m_2·l_1;$
Разделим первое уравнение на второе: ${m_0}/{m_2}={m_1}/{m_0}⇒m_2={m_0^2}/{m_1}={16·10^{-4}}/{2·10^{-2}}=80$г
Задача 12
Волна распространяется вдоль резинового шнура со скоростью 4 м/с при частоте 5 Гц. Каково минимальное расстояние между точками шнура, которые одновременно проходят через положение равновесия, двигаясь при этом в одном направлении? Ответ выразите в (м).
Решение
Дано:
$υ=4$м/с
$v=5$Гц
$λ-?$
Решение:
$λ={υ}/{v}$ - по закону о гармонических колебаниях.
$λ={4}/{5}=0.8$м.
Задача 13
Медный цилиндр массой 3,56 кг полностью опущен в бензин. Определите действующую на него архимедову силу. Плотность меди равна 8900 кг/м3. Плотность бензина равна 700 кг/м3. Ответ выразить в (H).
Решение
Дано:
$m_м=3.56$кг
$ρ_м=8900кг/м^3$
$ρ_б=700кг/м^3$
$F_{арх}-?$
Решение:
На погруженное в жидкость тело, действует выталкивающая сила $F_{арх}=ρ_б·g·V_м=ρ_б·g·{m_м}/{ρ_м}$
$F_{арх}={700·10·3.56}/{8900}=2.8H$
Задача 14
Учитель продемонстрировал распространение волны по длинному шнуру. В один из моментов времени шнур имел вид, представленный на рисунке. Скорость распространения колебаний по шнуру равна 2 м/с. С каким периодом колеблются частицы шнура? Ответ выразите в (с).
Решение
Дано:
$υ=2$м/с
$T-?$
Решение:
Из рисунка видно, что длина волны равна $λ=0.4$м. Частота колебаний равна отношению скорости распространения волны к длине волны, а период обратен частоте.
$T={λ}/{υ}={0.4}/{2}=0.2$с
Задача 15
Вес тела в воде в 3 раза меньше, чем в воздухе. Какова плотность тела? Ответ выразите в (·103 кг/м3).
Решение
Дано:
$p_1=mg$
$p_2={mg}/{3}$
$ρ_в=1000{кг}/{м^3}$
$ρ_т-?$
Решение:
Вес тела в воздухе равен $P_1 = mg$. Вес тела в воде меньше, так как сила Архимеда выталкивает тело. Вес тела в воде $P_2=mg-F_{Арх}$.
Сила Архимеда равна: $F_{арх}=P_1-P_2=ρ_в·g·V_т$(1). $mg-{mg}/{3}=ρ_в·g·V_т$, откуда ${2mg}/{3}=ρ_в·g·V_т⇒{m}/{V_т}={3ρ_в}/{2}$(2). Учитывая, что плотность тела $ρ_т={m}/{V_т}=1.5ρ_в=1.5·10^3{кг}/{м^3}$
Задача 16
Определите подъёмную силу аэростата, вмещающего 5000 м3 гелия, если масса оболочки и гондолы со всеми приспособлениями равна 1000 кг. ρгелий = 0,18 кг/м3, ρвоздух = 1,29 кг/м3. Ответ выразите в (кН) с точностью до десятых.
Решение
Дано:
$V=5·10^3м^3$
$m_{груза}=10^3$кг
$g=10м/с^2$
$ρ_{гелий}=0.18{кг}/{м^3}$
$ρ_{воздух}=1.29{кг}/{м^3}$
$F-?$
Решение:
Подъемная сила воздушного шара равна разности между выталкивающей силы, направленной вверх и силой тяжести, направленной вниз: $F=F_{выт}-mg$(1), где $m=m_{гелия}+m_{груза}$(2). Масса гелия $m_{гелия}=ρ_{гелий}·V$(3), тогда выражение (2) примет вид: $m=ρ_{гелий}·V+m_{груза}$(4). Выталкивающая сила: $F_{выт}=ρ_{воздух}·g·V$(5).
Тогда подъемная сила: $F=ρ_{воздух}·g·V-(ρ_{гелий}·V+m_{груза})·g=1.29·10·5·10^3-(0.18·5000+1000)·10=64500-19000=45500=45.5$кН.
Задача 17
Аквариум кубической формы с высотой стенки 1 м полностью заполнен водой. Каково давление воды на стенку аквариума? Ответ выразите в (кПа).
Решение
Дано:
$l=1$м
$P_{на стенку}-?$
Решение:
$P_{на стенку}=P_{ср}={ρgh}/{2}={10000}/{2}=5000$Па. $P_{на стенку}=5$кПа.
Задача 18
Вес груза в воздухе равен 2 Н. При опускании груза в воду на него действует сила Архимеда, равная 0,5 Н. Каков вес груза в воде? Ответ выразите в (H).
Решение
Дано:
$P_{возд}=2H$
$F_{арх}=0.5H$
$P_{вода}-?$
Решение:
По закону Архимеда вычислим: $P_{вода}=P_{возд}-F_{арх}=2-0.5=1.5H$.
Задача 19
Какова глубина моря, если эхолокатор зафиксировал отражённый звук от дна моря через 1 с? Скорость звука в воде 1480 м/с. Ответ выразите в (м).
Решение
Дано:
$t=1$с
$υ_в=1480$м/с
$h-?$
Решение:
При эхолокации звук проходит путь $S$ равный $2h$, где $h$ - глубина моря, поскольку он проходит толщу воды, отражается от дна и идет обратно, т.е. $υ_в={S}/{t}={2h}/{t}$, откуда $2h=υ_в·t⇒h={υ_в·t}/{2}$.
Подставим числа: $h={1480·1}/{2}=740м$.
Задача 20
Высота столба ртути ртутного барометра составляет 756 мм. Какова была бы высота столба подсолнечного масла масляного барометра при данном атмосферном давлении? Ответ выразите в (мм). Ответ запишите в целых числах. $p_p=13600{кг}/{м^3}$, $p_м=900{кг}/{м^3}$
Решение
Дано:
$h_p=756мм$
$p_p=13600{кг}/{м^3}$
$p_м=900{кг}/{м^3}$
$h_м-?$
Решение:
Давление столба ртути равно давлению столба подсолнечного масла: $p_p=p_м$(1), где $p_p=ρ_p·g·h_p$(2), $p_м=ρ_м·g·h_м$(3), где $ρ_p$ и $ρ_м$ - плотность ртути и подсолнечного масла.
Подставим (2) и (3) в (1) и найдем $h_м$: $ρ_p·g·h_p=ρ_м·g·h_м⇒h_м={ρ_p·h_p}/{ρ_м}$.
Подставим числовые значения в (4): $h_м={13600·756}/{900}=11424мм$
Рекомендуемые курсы подготовки
- 🔥 Получишь мощный старт для дальнейшей подготовки.
- 🔥 Прокачаешь свою Кинематику.
- 🔥 Узнаешь все о Линзах в ЕГЭ.
- 🔥 Будешь решать задачи с дифракционной решеткой на ИЗИ.
- 🔥 Улучшишь свои резы на 20 вторичных баллов ЕГЭ.
Что тебя ждет?
- 👉 7 вебинаров (по 1 вебчику в неделю: согласись, не напряжно, да?).
- 👉 Домашка после каждого веба (без дедлайна, лето все-таки, делай, когда удобно).
- 👉 Скрипты и конспекты, полезные материалы к каждому занятию.
- 👉 Личный кабинет Турбо (это супер-мега удобная площадка 🔥).
- 👉 Тренажёр для отработки заданий (все в том же личном кабинете).
- 👉 Отдельная беседа с преподавателями и однокурсниками.
- 👉 Комфортная атмосфера, эффективная подготовка + чувство, что лето проводишь не зря 🔥.
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ