Как заботать механику?

Сегодня начинаю цикл постов по подготовке к олимпиадам. По классике сначала разбираем механику. Всю механику разделим на следующие разделы:

Кинематика
Динамика
Законы сохранения
Равновесие тел
Механические колебания


Сегодняшняя тема кинематика. В чистом виде кинематика практически отсутствует на олимпиадах 11 класса, только в 9-10 классе. Однако этот раздел является неотъемлемой частью не только задач по механике, но и многих других задач. Поэтому стоит уделить особое внимание этому разделу.

Для удобства разделим кинематику на несколько блоков: движение с постоянной скоростью и относительность движения, равноускоренное движение, движение в поле тяжести Земли( в том числе криволинейное), движение по окружности и, наконец, кинематические связи, как завязка на дальнейшее изучение динамики. Сразу отмечу, что существует 2 основных метода решения задач: аналитический и графический. Если Вы не собираетесь тащить Всероссийской по физике, то уделять много времени графическим методам не имеет смысла. Достаточно будет разобраться здесь на уровне школьной программы.

В идеале для изучения кинематики взять книжку Замятнина за 9 класс, но её пока нет в интернете, а печатное издание достать достаточно сложно и дорого. Поэтому рассмотрим как можно заботать каждый из разделов самостоятельно и на что надо обратить внимание.

Относительность движения. Здесь надо хорошо разобрать сложение векторов, проекции, теоремы синусов и косинусов- этого мат. аппарата хватит на 90% задач. Основа здесь- закон сложения скоростей. Действуем по следующему алгоритму: берём любой из прикреплённых задачников и отрешиваем задачи по этой теме. В результате Вы должны научиться: решать задачи на одномерное движение(эскалаторы, течение реки и т.д.), пересаживаться в разные системы отсчета, разобрать движение в реке, условия встречи и поиск мин. расстояний

Равноускоренное движение. Рекомендую здесь взять задачник Черноуцана и отрешать задачи на равноускоренное движение. Здесь есть и совсем простые, и достаточно интересные задачи. Этого вполне будет достаточно, чтобы не было проблем при решении задач, содержащих равноускоренное движение. Самое главное запомнить формулы и научиться оптимально их использовать

Движение в поле тяжести. Здесь и свободное падение, и криволинейное движение (баллистика). Свободное падение переходная тема, адаптация РУД для баллистики. По баллистике рекомендую взять Турчину или Белолипецкого. Научиться надо на автомате получать основные параметры полёта: дальность, высоту, время и т.д. Векторные методы стоит изучить только при наличии времени( если учитесь в 9-10 классе).

Движение по окружности. Достаточно простой раздел, необходимо выучить формулы. Тут так же можно взять Черноуцана или Турчину. После чего изучаем движение твёрдого тела. Здесь понадобится относительность движения и движение по окружности. Самое главное разобрать кинематику качения колеса без проскальзывания. Остальное приложится, поэтому можно разобрать пару задач из Белолипецкого по этой теме

Кинематические связи. Тут немного сложнее, надо шарить динамику, если не получается, оставьте раздел на динамику. Лучше всего взять подборки Александрова и решить типовые задания, тем более там есть ответы в конце. Делим условно на 2 раздела: связи 1 и связи 2. В первом нерастяжимые нити и вращение, во вором блоки и скольжение без отрыва.

В последние года тема стала повсеместно появляться на олимпиадах, в частности на физтехе и Росатоме. Тема непростая, необходимо знать производные- смотрим Яковлева, а так же шарить в предыдущих разделах.

P.S. Все описанное здесь рассчитано на начальный уровень, если задачи из указанных пособий кажутся вам легкими, можно заменить их Савченко или подборками Александрова. После чего отрешать на сайте Яковлева задачи по темам, которые хуже всего иду

Товарищи, в свете последних событий рассмотрим следующий пример из рубрики задача дня:

Перед инженером ракетостроения Сидоровым поставили задачу о наиболее эффективном запуске спутника на околоземную орбиту спутника, который передавал бы информацию о расположении сил противника. В связи с особой важностью задачи инженеру позволили самостоятельно выбрать место для запуска ракеты-носителя, а так же предоставили сверхсекретные разработки дополнительного двигателя для ракеты носителя, который может быть активирован в любой момент запуска. К сожалению, инженер не обладал необходимым опытом для решения поставленной задачи, поэтому Вам необходимо помочь ему и определить :
1) С какой широты необходимо запускать ракету?
2) В какой момент времени лучше всего активировать дополнительный двигатель для набора наибольшей скорости?

Ребята, с сегодняшнего дня мы начинаем составлять резюме некоторых олимпиад. Сегодня на повестке олимпиада Физтех

Что такое олимпиада физтех? Почему она так популярна и все о ней говорят?

На самом деле все довольно просто: олимпиада как и многие другие пришли на смену вступительным испытаниям в ВУЗах. Формат олимпиады практически не меняется уже 30 лет, название самого известного технического вуза и изобилие источников для подготовки делают своё дело. В добавок к всему этому задачи не требуют гениальных озарений, достаточно разбираться в физике и научиться решать стандартные олимпиадные задачи

Рассмотрим подробнее структуру олимпиады. Неизменно варианты состоят из 5 задач, каждая из которых оценивается в 10 баллов, соответсвенно максимально 50 баллов. Границы дипломов достаточно лояльные: для получения диплома призера 3 степени достаточно решить 3 задачи и ещё в двух один или два пункта! Это еще одна фишка олимпиады, благодаря чему она очень популярна. Задачи содержат не 1 вопрос, а 2 или 3, причём зачастую первые достаточно простые и являются подсказками для решения последнего, наиболее сложного. Но даже если не получается ответить на сложный вопрос, можно получить баллы за простые, а на них зачастую способен ответить любой школьник с минимальным набором знаний по физике.

Какие темы могут быть на олимпиаде физтех?

Условно договоримся разделить все темы на 4 блока : механика, термодинамика, электродинамику и оптику. Связано это с тем, что в вариантах есть определенная структура:

Задача 1- Механика. Бывает достаточно трудоемкой, могут потребоваться базовые знания в диффурах, производных и интегралах. Однако почти всегда есть способы красиво обойти трудоемкие вычисления. Почти все такие фишечки есть в Кванте

Задача 2- Термодинамика. Сюда так же относится молекулярная физика. Одна из самых легких задач, решают ее большинство. Терма на физтехе приятная, не содержит каких то принципиально новых методов, разве что вопросы к баянистым задачам могут поменять, но тут нужен опыт решения, приобретаемый при решении вариантов прошлых лет

Задача 3- Свободная тема. С этой задачей как повезёт, может быть и термодинамика и электромагнетизм. Сложность так же варьируется от года к году, бывает банальное движение зарядов в полях, а может быть задача с подвохом.

Задача 4- Электрическая цепь. Только на физтехе можно встретить такое количество разнообразных задач на электрические цепи. Тут и переходные процессы, и колебания, и нелинейные элементы. Однако при этом задачи легко решаются, если разобраться в основных приемах и научиться их адаптировать под данную задачу.

Задача 5- Оптика. Задачу на равне с термодинамикой решает большинство школьников. На физтехе в последние года не было сложной оптики на построение, только применение формул и базовых оптических объектов( призмы, жидкости, глаз и т.д.). Подготовиться очень легко, т.к. задания максимально стандартные, можно просто прорешать оптику в Чешеве, не касаясь волновой оптики


Подведём итог. Получается, чтобы затащить физтех достаточно заботать указанные разделы, по каждому из которых будет отдельный разбор в ближайшее время. Как мы видим в стандартном варианте проще всего взять 2,4 и 5 задачи, добрав баллов на оставшихся. Естественно это зависит от конкретного варианта и сложность заданий варьируется, поэтому написанное мною для стандартного варианта, можно обобщить. В общем прослеживается следующая структура: 2-3 относительно стандартные задачи + задачи по которым распределяются дипломы. Собственно поэтому физтех олимпиада столь популярна, чтобы получить диплом достаточно владеть базовыми приёмами по 4 разделам физики.

Добрый вечер, дорогие любители физики! Сегодня начнем серию воскресных разборов!

Рассмотрим задачу от нашего подписчика: https://youtu.be/Nqn5zecZ7gk.

Решение можно обсудить в боталке

Добрый вечер, дорогие друзья! Вчера вследствие влияния торсионных полей, в разборе неправильно была записана кинематическая связь. Прикрепляю файлик с правильной выкладкой!)

Дорогие друзья! Многие из вас недавно прошли тему «Магнитное поле». Поэтому предлагаю Вам попробовать решить наиболее интересные задачи по данной теме. 😎😎😎

P.S. В конце недели выйдет разбор для самопроверки

Товарищи, недавно прошёл школьный этап ВсОШ по физике. В связи с этим выкладываю разбор задач 11 класса.

https://youtu.be/rOHn0KT2JFc

Файл с условиями в комментариях


UPD: Обновил видео, теперь нет мерцаний

Дорогие друзья! По Вашим просьбам сделал разбор отборочного этапа олимпиады "Шаг в будущее".

Не забывайте делиться своими задачами с олимпиады, это поможет Вам подготовиться к заключительному туру. Самые интересные из них будут включены в будущие разборы

https://www.youtube.com/watch?v=sdYsLY_uTmM

Как заботать динамику?


Продолжаем цикл постов по подготовке к олимпиадам. Сегодня разберём динамику. Аналогично разделим всю тему на несколько блоков:

- Динамика без трения
- Динамика с трением
- Системы тел и тела протяжённой массы
- Динамика движения по окружности


Динамика является одной из главных тем механики, поскольку переходит во все остальные разделы физики. Поэтому разберём как можно подробнее процесс её изучения. В основе динамики лежат 3 закона Ньютона, очевидно их надо знать и уметь решать базовые школьные задачки


Динамика без трения

В первую очередь необходимо разобраться в движении со связями. Кинематические связи делим условно на 3 типа: нерастяжимость нитей, твёрдое тело и непрерывный контакт. Здесь лучше всего подойдёт задачник Замятнина или подборка Александрова(практически одно и то же). Твёрдое тело лучше оставить на самый конец, когда разберётесь с остальными темами. Надо научиться писать связи в системах разного уровня( гирлянды из блоков, шкафы и наклонные плоскости). Задачи в описанных выше источниках начинаются с совсем элементарных. Помимо связей стоит уделить внимание силе упругости и закону Гука. Задачи можно взять из любого классического задачника


Динамика с трением

Здесь начинаются неприятности, поскольку в основном рассматриваются силы сухого трения, а значит движение тела будет определяться внешними силами и коэффициентом трения. Систем огромное множество, начать лучше всего с движения по наклонной плоскости. После чего рекомендую взять листок «Сила трения» или, если время и чувствуете в себе силы, листок по трению Александрова. Они содержат набор задач, необходимый для того, чтобы чувствовать себя уверенно в любой задаче с трением


Системы тел и тела протяжённой массы

Динамика системы тел( системы материальных точек) основана на рассмотрении этой системы «со стороны». В первую очередь надо научиться объединять тела в системы для исключения ненужных для задачи внутренних сил. Прекрасно подойдёт раздел «Прямолинейное движение системы тел» задачника Турчиной (любой другой задачник описанный ранее так же подойдёт, просто тут большое количество разнообразных задач).
Следующим шагом будет освоение теоремы о движении центра масс и рассмотрение тел протяжённой массы. Идеально подойдут листки Яковлева «Канаты» и «Центр масс»


Динамика движения по окружности

Начать рекомендую с закона Всемирного тяготения. Поможет заботать основные формулы и фишки движения по окружности + периодически эти задачи попадаются на олимпиадах. После этого возвращаемся к динамике с трением и решаем задачи на движение по окружности с трением. Здесь надо осознать как решаются и обосновываются эти задачи с помощью инерции, без перехода в неинерциальные СО. Подойдёт любой из уже рассмотренных мною задачников

После чего возвращаемся к динамике твёрдого тела. Тут надо научиться искать касательное и нормальное ускорения, находить мгновенный центр скоростей, тк большинство задач решаются именно через рассмотрение вращения твёрдого тела вокруг этого центра. Ну и не забываем отработать другие способы описания твёрдого тела: постоянство формы, разложение на движение центра масс и относительно движения вокруг него. Рекомендую здесь взять Савченко, в нем наиболее полный набор необходимых задач, но есть задачи на уравнение вращательного движения. Если Савченко слишком сложно, можно взять Белолипецкого или «Динамика твёрдого тела»

Не забываем чекнуть прошлый пост про кинематику

Дорогие друзья, продолжаем составлять резюме некоторых олимпиад. В ближайшие выходные состоится очный отборочный этап олимпиады Росатом, поэтому уделим внимание именно этой олимпиаде.

Сама олимпиада существует очень долго - около 30 лет, за это время меняла название и структуру. Однако она остаётся одной из основных олимпиад, по которой поступают абитуриенты.

Начнем с плюсов:
1) На сегодняшний день Росатом по физике имеет 1-ый уровень, а значит котируется в большинстве престижных ВУЗов
2) Состоит всего из 5 задач, из которых 3 задачи весьма посредственные. Их способен решить любой любитель физики, отрешавший один из углублённых задачников (большинство из них уже было упомянуто в прошлых постах)
3) Каждая задача оценивается в 2 балла, то есть максимум 10 баллов. Диплом третьей степени начинается с 6-7 баллов. А это значит, что достаточно решить 3-4 задачи, и диплом в кармане:)

Минусы:
1) Отсутствие явной структуры варианта. В отличие от ФТ олимпиады, где темы достаточно чётко определены, здесь задачи распределены по темам неравномерно. Практически отсутствует оптика и сложные эл. цепи. Зато очень много механики, электростатики и электромагнетизма.
2) Последняя задача уровня hard. Если попалась задача, аналогов которой никогда не решали, скорее всего, её решить и не получится.
3) Диплом 1-ой степени всегда определяется последней задачей (проходной в среднем от 8-9 баллов). Однако 5-ая задача редко бывает новой - это обычно достаточно известная среди бывалых олимпиадников задача.


Итог
Формально плюсы перевешивают, поэтому олимпиаде стоит уделить внимание. В связи с отсутствием какого-либо адекватного пособия по подготовке к олимпиаде, лучше всего взять за основу уже описанный алгоритм подготовки к физтеху. Чтобы учесть специфику олимпиады, уделяем особое внимание всем доступным пособиям от Муравьева С.Е. Он по сути определяет структуру олимпиады. Поэтому после прохождения подготовки к физтеху, смотрим пособия от него, а потом решаем варианты прошлых лет


Прошлый обзор олимпиады Физтех

Друзья, подоспел новый ролик!

Разбираем первые 2 задачи из предложенной ранее подборки и учимся применять закон Био-Савара-Лапласа🤤

Ну что, время электромагнетизма?

Продолжаем разбираться в тонкостях классической электродинамики. Сегодня рассмотрим различные цепи с катушками. Вашему вниманию предлагаю самые интересные задачи по этой теме.


Файлик с задачами в комментариях.

Многим из Вас уже пришли результаты школьного этапа по физике. Поэтому сегодня разберём как готовиться к муниципальному этапу.

1) Основной документ при подготовке к ВсОШ - это программа олимпиады. В ней все темы разбиты по месяцам и указано, какие темы могут быть включены в то или иное время. Решаем задачи в соотвествии с программой

2) Где взять задачи? Поскольку наша цель пройти на регион, лучше всего взять архив ВсОШ и прорешать варианты муниципального этапа прошлых лет в своём регионе. Большинство регионов представлено здесь

3) Для прохождения на регион стоит также отрешать региональные этапы последних лет, их можно найти тут

4) Теорию лучше всего брать из учебников Бутикова

Программа ВсОШ и учебники в комментариях

Товарищи, предлагаю рассмотреть следующую задачу:

Юрий Лоза решил для доказательства того, что Земля плоская, попробовать рассчитать параметры своей модели. Для этого он предположил, что ее можно рассматривать как бесконечную плоскость. Далее он решил рассчитать поверхностную плотность массы, необходимую для создания ускорения свободного падения 9.81 м/с^2. Однако полученные результаты получились неоднозначными.


Вам предстоит помочь Юрию и оценить соответствующую поверхностную плотность.


Подсказка: надо адаптировать теорему Гаусса для гравитационного поля

Друзья, подоспел новый ролик!

Разбираем оставшиеся задачи из предложенной ранее подборки по магнетизму.

Часть 1

Как заботать законы сохранения?


Продолжаем цикл постов по подготовке к олимпиадам. Сегодня разбираем законы сохранения. Для удобства разобьем тему на части:

Закон сохранения импульса
Консервативные системы. Потенциальная энергия
Неконсервативные системы
Соударения


Сегодняшняя тема фактически является продолжением динамики, только вместо записи законов Ньютона используются следствия из этих законов. Теоремы и законы рассматриваемые здесь просто учитывают особенности систем и позволяют упростить решение задач, не решая уравнений движения.


Закон сохранения импульса

Пожалуй, самая простая часть. Сам по себе закон максимально понятен, но надо научиться его применять в различных ситуациях, даже когда система в общем то не замкнута, а существует одна или несколько осей на которую равнодействующая сил равна нулю или использовать предельный переход для бесконечно близких моментов времени. В качестве задачника можно взять любой из уже упомянутых ранее или прикрепленных здесь. Традиционно тема хорошо освещена в любом приличном издании.


Консервативные системы. Потенциальная энергия

Эта и следующая части сильно связаны. Основой здесь являются теоремы об изменении кинетической и потенциальной энергий. Из них будет следовать и закон сохранения энергии, и закон изменения энергии. Остановимся на законе сохранения энергии. Применяем его для ЯВНО консервативных систем, а не когда работа сторонних сил в сумме компенсируется. Лучше всего взять листки Яковлева( консервативные системы, сферы, мертвая петля, маятник) и отработать связки ЗСЭ+кинематика, ЗСЭ+динамика и ЗСЭ+ЗСИ. Также можно решать задачи из приложенной подборки, т.к. тут могут встречаться и системы протяженной массы, да и вообще имеет смысл глубже понять что такое потенциальная энергия. В серьезных задачах приходится порой вводить новую энергию


Неконсервативные системы

Начать лучше всего с подсчета работы. Надо разобраться как считается работа в различных случаях, в том числе с помощью интеграла (или графически). Неконсервативные системы берутся законом изменения энергии, а в нем как раз надо считать работы всяких диссипативных сил. Конечно здесь в большинстве своем системы с трением. Сначала учимся считать работу и применять закон изменения энергии на приложенной подборке, а потом можно обратиться и к листку Яковлева


Соударения

Разбираем сначала центральные удары. Абсолютно упругие и неупругие удары хорошо представлены в листках Яковлева(упругие и неупругие). Надо уметь описывать упругие удары с помощью связки ЗСИ+ЗСЭ, а так же через систему отсчета центра масс. С нецентральными чуть сложнее, тут задач немного, но они иллюстрируют общий подход. Особого смысла уходить в векторные диаграммы нет, но если очень хочется есть хорошие листки от Пенкина М.А. для первокуров.


Прошлый пост про динамику

Продолжаем составлять резюме олимпиад. Сегодня, согласно вчерашнему опросу, делаем обзор на олимпиаду Ломоносов. Тем более завтра, 5 ноября, стартует отборочный этап по физике.


Структура олимпиады

Вариант состоит из 4 задач и 4 теоретических вопросов. Каждая задача оценивается в 15 баллов, а теоретический вопрос в 10 баллов. С задачами здесь все круто, их тематика и порядок следования не меняется:
1. Механика
2. Молекулярная физика и термодинамика
3. Электромагнетизм
4. Оптика

По сложности задачи уступают физтеху, поэтому можно спокойно готовиться по алгоритму, написанному для него. Надо учитывать, что стилистика задач немного отличается. Здесь редко используются олимпиадные финты, присущие физтеху. Скорее, задачи направлены на проверку знаний базовых приемов при решении олимпиадных задач (тут не будет интегралов, производных и т.д.). Но при этом сами условия более физические, практически отсутствуют задачи в общем виде, ценится численный ответ(об этом ещё будет дальше). Собственно со стилисткой задач можно ознакомиться здесь, а также в прикреплённой книжке Якуты и пособии к ДВИ(задачи попроще, но стиль один).


Постойте… теоретические вопросы?

Да, Ломоносов одна из немногих олимпиад, где надо не только решить задачу, но и ответить на вопрос. Эти вопросы всего лишь отделения тех или иных физических величин, законов и определений. Звучит просто, но поскольку проводит олимпиаду МГУ, будут оценивать довольно строго. Теорию к олимпиаде лучше всего взять в пособии ВМК школе, в нем наиболее точно даны требуемые формулировки. Помимо этого, необходимо научиться писать полный связный ответ на теор. вопрос. Это означает, что если фигурирует константа в ответе, то надо обязательно записать численное значение. А если Вы ссылаетесь в определении на другое понятие, например, в законе электромагнитной индукции написали поток, то необходимо дать определение потока(достаточно формулы и рисунка). Лучше всего посмотреть варианты прошлых лет и постараться написать на них связный логичный ответ. Если возникнут проблемы, welcome ко мне ЛС.


Как обстоят дела с границами?

Все довольно приятно. Задачи не должны вызывать трудностей при должной подготовке, собственно диплом 3-й степени начинается с 75-80 баллов, а диплом 1-й степени с 88-90 баллов. Соответственно, успех на Ломоносове зависит от того, насколько хорошо вы заботаете теорию. Это совсем не сложно, прикрепленные пособия и небольшое усилие над собой в написании подробных ответов подарит вам заветные 100 баллов



Подведём итоги

Если ВУЗ Вашей мечты даёт льготы за олимпиаду Ломоносов, то Вам очень повезло. Ботаем согласно алгоритму физтеха, поглядывая на варианты прошлых лет. Теорию учим по ВМКшной книжке и учимся писать нормальные ответы. После чего вас ждёт успех)


Прошлый разбор олимпиады Росатом

P.S. В ближайшем будущем ожидайте разбор отборочного этапа, а так же перед самой Олимпиадой курс по написанию ответов на теор. вопросы

Друзья, подоспел разбор отборочного этапа Ломоносова

https://www.youtube.com/watch?v=HjcfMx-z4FI

Задачи в комментариях

А вот и разбор первых задач из подборки по LC-цепям


https://www.youtube.com/watch?v=cRUtLjd5E6w


Файл с условиями отредактирован