Решение

Республиканская олимпиада 1997 11 класс № 3

Фонтанчик брызнет на расстоянии от центра с другой стороны как результат интерференции отраженных волн. Для лучей близких к линии длины путей до симметричной точки одинаковы с точностью до малых величин второго порядка малости. Поэтому эти участки волн приходят в эту точки почти одновременно, следовательно, интерферируя, образуют «всплеск» волны.
Скорость волн находим из условия

11-4-1. Поскольку масса платформы меняется, то второй закон Ньютона запишем в форме (изменение импульса системы равно импульсу внешней силы)

где - начальная масса платформы, - скорость погрузки, - скорость платформы в момент времени . Заметим, что уравнение второго закона Ньютона в форме

в данном случае неприменимо, так как насыпающийся песок действует на платформу с некоторой тормозящей силой, которую здесь необходимо учесть.

В уравнении (1) две неизвестные величины и . Поэтому, в принципе, можно снять из графика зависимости данные для двух различных моментов времени и решить полученную систему уравнений. Однако, определить по графику нужные значения можно только с определенной погрешностью. Для уменьшения последней предпочтительнее использовать больше исходной информации. Из уравнения (1) следует, что масса платформы как функция времени может быть представлена в виде

Используя приведенный в условии график, можно построить зависимость величины от времени, которая должна быть линейной, а затем обрабатывая этот график легко найти требуемые параметры. Такая процедура приводит к результату ТТс.

11-4-2. Движение платформы в случае разгрузки подчиняется уравнению

Высыпающийся песок имеет ту же горизонтальную составляющую скорости, что и платформа, поэтому непосредственно на платформу не действует. Поясним, что закон Ньютона в форме (1) в этой ситуации неприменим, так как часть импульса уносит высыпающийся песок. Из уравнения (4) следует

Ускорение платформы можно определить по графику зависимости , как коэффициент наклона касательной. Однако, в данном случае график изогнут слабо, поэтому строить касательные затруднительно, да и точность таких построений не высока - можно ограничиться нахождением ускорений в двух произвольных точках. Например, в начале движения ускорение приблизительно равно м/с, а в конце достигает величины м/с. Учитывая эти данные находим ТТс.

11-4-3. Вычислим силу , с которой насыпающийся песок действует на движущуюся платформу. За небольшой промежуток времени порция песка массой увеличивает скорость от нуля до . Следовательно, на этот песок действует сила, импульс которой равен изменению импульса песка

Отсюда находим

С такой же силой насыпающийся песок действует на платформу. Если эта сила равна внешней приложенной силе , то платформа будет двигаться с постоянной скоростью , то есть

или мс.