Кратковременная контрольная работа физике, 7 класс.
Тема: «Давление твердых тел».
2 вариант
Инструкция: задачи 1, 2 расчетного характера, оформляем как расчетные.
Задача 3 качественного характера, отвечаем на вопрос письменно, используя
физические законы.
1. Гусеничный трактор массой 5,4 т в среднем оказывает давление на
грунт 40000 Па. Определите опорную площадь гусениц трактора.
2. Алюминиевый брусок размерами 15x30x10 см, лежит на столе.
Определите наибольшее давление, производимое бруском на пол
меньшей гранью.
3. Почему рельсы укладывают на шпалы, а не кладут прямо на землю?
Зачем между подошвой рельса и шпалой кладут широкую
металлическую подкладку?

1. Чтобы решить задачу, нам необходимо использовать формулу для определения давления:
давление = сила / площадь.

В данном случае известно, что давление составляет 40000 Па, а в массе трактора 5,4 т. Давление и опорная площадь связаны соотношением:
давление = сила / площадь.

Подставляем известные значения в формулу и получаем:
40000 Па = 5,4 т * 9,8 Н/кг / площадь.

Для определения опорной площади (площади, на которую оказывается давление) необходимо решить уравнение относительно площади:
40000 Па = 5,4 т * 9,8 Н/кг / площадь.

Делим обе части уравнения на (5,4 т * 9,8 Н/кг) и получаем:
площадь = (5,4 т * 9,8 Н/кг) / 40000 Па.

Выполняем вычисления в скобках:
площадь = 52,92 Н/(т * кг) / 40000 Па.

Для дальнейших расчетов необходимо привести единицы измерения к одним:
1 т = 1000 кг,
1 Па = 1 Н/м^2.

Подставляем данные значения в формулу и продолжаем расчеты:
площадь = 52,92 Н/(1000 кг * кг) / (40000 Н/м^2).

Делим числитель на знаменатель и упрощаем выражение:
площадь = 0,00132 м^2.

Таким образом, опорная площадь гусениц трактора составляет 0,00132 м^2.

2. Для решения данной задачи необходимо определить площадь наименьшей грани бруска и поделить силу, действующую на брусок, на эту площадь.

Из условия известно, что размеры бруска равны: 15 см, 30 см и 10 см.

Чтобы найти площадь наименьшей грани, необходимо перемножить две наименьшие стороны бруска. В данном случае это стороны размером 15 см и 10 см:
площадь = 15 см * 10 см.

Переведем единицы измерения в метры, так как обычно давление выражается в паскалях (Па), а паскаль - это ньютон на квадратный метр:
площадь = 0,15 м * 0,1 м.

Упростим выражение:
площадь = 0,015 м^2.

Теперь, чтобы найти наибольшее давление, производимое бруском на пол, нужно разделить силу, действующую на брусок, на найденную площадь:
наибольшее давление = сила / площадь.

Сила на бруском есть его масса, умноженная на ускорение свободного падения. В данном случае ускорение свободного падения равно примерно 9,8 м/с^2:
наибольшее давление = масса * ускорение свободного падения / площадь.

Нам необходимо вместо массы использовать вес, так как вес - это сила, с которой тело действует на опору. Вес находится путем умножения массы на ускорение свободного падения:
наибольшее давление = вес * ускорение свободного падения / площадь.

Вес находится по формуле: вес = масса * ускорение свободного падения.

Подставляем значения и продолжаем расчеты:
наибольшее давление = (масса * ускорение свободного падения) * ускорение свободного падения / площадь.

Подставляем значения:
наибольшее давление = (15 см * 30 см * 10 см * 2700 кг/м^3 * 9,8 м/с^2) * 9,8 м/с^2 / (0,015 м^2).

Для дальнейших вычислений необходимо привести единицы измерения к одним:
1 см = 0,01 м,
1 кг/м^3 = 1 г/см^3.

Подставляем данные значения в формулу и продолжаем вычисления:
наибольшее давление = (0,15 м * 0,3 м * 0,1 м * 2700 г/см^3 * 0,01 м/см * 9,8 м/с^2) * 9,8 м/с^2 / (0,015 м^2).

Делим числитель на знаменатель и упрощаем выражение:
наибольшее давление = (11,83 Н * м/м^2) / (0,015 м^2).

Делим числитель на знаменатель и получаем окончательный ответ:
наибольшее давление = 788,67 Н/м^2.

Таким образом, наибольшее давление, производимое бруском на пол наименьшей грани, составляет 788,67 Н/м^2.

3. Рельсы укладывают на шпалы, а не кладут прямо на землю, по нескольким причинам.

Во-первых, укладка рельсов на шпалы позволяет им оставаться над поверхностью земли, не проваливаясь в мягкий грунт или постепенно не опускаясь из-за неплотного грунта. Шпалы действуют как опоры и распределяют давление, оказываемое рельсами на грунт.

Во-вторых, широкая металлическая подкладка, которую кладут между рельсами и шпалами, имеет несколько функций. Во-первых, она распределяет нагрузку от тяжелых поездов по всей площади шпалы, предотвращая ее скопление и смещение. Во-вторых, подкладка помогает снизить трение между рельсами и шпалами, что позволяет повысить эффективность движения поездов и уменьшить износ обоих поверхностей. Также она поглощает часть вибраций и шума, создаваемого движением поезда.

Таким образом, рельсы укладывают на шпалы, а не кладут прямо на землю, для того чтобы гарантировать надежность и безопасность движения поездов, а также увеличить срок службы инфраструктуры железнодорожного транспорта.