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
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 2
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 3
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 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
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 5
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 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
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 7
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 8
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 9
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 10
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 11
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 12
Какую силу надо приложить, чтобы поднять под водой камень массой 1 кг, объём которого 240 см3? Ответ выразите в (Н).
Решение
Дано:
$m=1$кг
$V=240см^3$
$F-?$
Решение:
$F=m·g-F_{арх}; F_{арх}=ρgV$
$F=10-10^3·10·240·10^{-6}=7.6H$
Задача 13
Тело массой 300 г взвешивают на весах с длинами плеч l1 и l2 соответственно, размещая его на правой чаше. Гирей какой массы можно его уравновесить, если длины плеч l1 и l2 относятся как 1 : 3? Ответ выразить в (г).
Решение
Дано:
$m=0.3$кг
${l_1}/{l_2}={1}/{3}$
$M-?$
Решение:
Составим уравнение баланса для системы.
$m·g·l_2=M·g·l_1$ - выразим М и получим.
$M={mgl_2}/{gl_1}={0.3}*{3}=900$г.
Задача 14
Малый поршень гидропресса за один ход опускается на 0,2 м, а большой поршень при этом поднимается на 1 см. С какой силой действует пресс на зажатое в нём тело, если на малый поршень действует сила 500 Н? Ответ выразите в (кН).
Решение
Дано:
$h_1=0.2$м
$h_2=0.01$м
$F_1=500H$
$F_2-?$
Решение:
Работа по перемещению малого поршня $A_м=F_1·h_1$(1), равна работе по перемещению большого поршня $A_б=F_2·h_2$(2), тогда имеем $A_м=A_б$ или $F_1·h_1=F_2·h_2$, откуда $F_2={F_1·h_1}/{h_2}={500·0.2}/{0.01}=10000=10$кН.
Задача 15
В широкую U -образную трубку с вертикальными прямыми коленами налиты подсолнечное масло и вода. На рисунке b = 12 см, h = 30 см, ρ1 — плотность подсолнечного масла, ρ2 — плотность воды. Найдите высоту столба жидкости H в левом колене. Ответ выразить в (см). Плотность воды 1000 кг/м^3. Плотность масла взять 900 кг/м^3.
Решение
Дано:
$b=12$см
$h=30$см
$ρ_1=ρ_м$
$ρ_2=ρ_в$
$H-?$
Решение:
$P_{лев}=Р_{прав}$, $ρ_1g(Н-в)=ρ_2g(h-в)$
$H={ρ_2(h-в)}/{ρ_1}+в={1000(18)}/{900}+12=32$см.
Задача 16
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 17
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 18
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 19
Тело массой 500 г колеблется так, что проекция его ускорения зависит от времени в соответствии с графиком, приведённом на рисунке. Чему равна проекция силы на ось Ox в момент времени 3 с? Ответ выразите в (H).
Решение
Дано:
$m=0.5$кг
$t=3с$
$a_x=-5м/с^2$
$F_x-?$
Решение:
Проекция силы на ось Ох в момент времени 3с определяется выражением: $F_x=ma_x=0.5·(-5)=-2.5H$
Задача 20
Какова частота звуковой волны длиной 34 см? Скорость звука в воздухе равна 340 м/с. Ответ выразите в (кГц).
Решение
Дано:
$λ=0.34$м
$υ=340$м/с
$ν-?$
Решение:
Частота звуковой волны определяется выражением: $ν={υ}/{λ}$, тогда $ν={340}/{0.34}=1000гц=1кГц$.
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