Задача из ЕГЭ про метеозонд

[druggist]

EUgeneUS в сообщении #1722561 писал(а):

Это скоропалительный неверный вывод.

$P_1V_1/T_1=P_2V_2/T_2$ из условия равенства давлений внутри шара и снаружи. Отсюда $V_2/V_1 =P_1T_2/ P_2T_1$. Получается 12. Так 12 или 2 как по условию?? И что же здесь скоропалительного и неверного, уравнение Менделеева -Клаперона?

[EUgeneUS]

druggist в сообщении #1722568 писал(а):

Так 12 или 2 как по условию??

2, как по условию.

druggist в сообщении #1722568 писал(а):

И что же здесь скоропалительного и неверного, уравнение Менделеева -Клаперона?

Способом его применения.
Из уравнения Менделеева-Клайперона и условий задачи следует, что увеличение объема не может быть больше, чем в 12 раз. А меньше 12 раз - пожалуйста.

[druggist]

В связи с этой вспоминается задача из Гольдфарба:

Цитата:

Две одинаковые по массе оболочки шара — одна из эластичной резины, а вторая из прорезиненной ткани — наполнены одним и тем же количеством водорода и у Земли занимают равный объем. Который из шаров поднимется выше и почему, если водород из них выходить не может?

Еще одно преимущество шара из латекса при использовании в метеорологии, которое стоит отметить.

То есть, имеем: метеорологический зонд — это классический пример шара, для которого давление внутри считается примерно равным внешнему (во всяком случае, в школьных задачах точно, это как невесомый блок или нерастяжимая нить). Причина - сверхэластичность: оболочку метеозонда делают из специального латекса или синтетического каучука, который способен растягиваться в несколько раз. Благодаря этому сила упругости оболочки остается крайне малой по сравнению с атмосферным давлением. Таким образом, не упомянуть про материал оболочки(как в задачнике Гольдфарба), это грубая ошибка.

[Viktor_Merkator]

А что, если испытуемый представляет себе современный зонд как монгольфьер, который видел в историческом кино или читал описание:

Оболочка монгольфьера обычно изготавливалась из ткани (например, льна), оклеивалась бумагой для повышения герметичности.

Бумага точно материал нерастяжимый, и шар достигал определенной высоты. Для подъема следовало или нагревать воздух (что не всегда предусматривалось, но в современных шарах для катания туристов там форсунка, которой управляет пилот), или сбрасывать балласт.

В армии доводилось запускать зонды с уголковым отражателем для испытания РЛС, сами надували водородом. Но метеозонд герметичен, монгольфьер открыт снизу, сообщается с атмосферой.

[EUgeneUS]

druggist в сообщении #1722677 писал(а):

То есть, имеем: метеорологический зонд — это классический пример шара, для которого давление внутри считается примерно равным внешнему (во всяком случае, в школьных задачах точно, это как невесомый блок или нерастяжимая нить).

Вы всё время повторяете голословные утверждения, которые с большой вероятностью могут оказаться ошибочными!

1. Метеозонды разные бывают.
2. Для растяжимой латексной оболочки (подчеркну - оболочки могут быть разными!) можно согласиться, что на уровне моря "давление внутри считается примерно равным внешнему". А вот на "рабочих" высотах в десятки километров, где давление - единицы процентов от атмосферного, это утверждение требует как минимум обоснования.
3. А для других материалов оболочки, например, гораздо менее растяжимого лавсана, это утверждение просто неверное.

[Inquirer]

А зачем в данной задаче вообще считать, что давление снаружи зонда равно давлению внутри? Это строго не так и, конечно, приводит к противоречию. В задаче нет никаких указаний на то, что можно так считать (e.g. "с маленьким отверстием в нижней части").

[druggist]

Цитата:

Стоит ли давать задачу в такой формулировке детям на ЕГЭ?

Вот развернутый вердикт ИИ-ассистента, с которым можно согласиться(много букв):

(Оффтоп)

Формулировка данной задачи в контексте ЕГЭ (Единого государственного экзамена) вызывает серьезные вопросы. Если рассматривать её с точки зрения методики, есть несколько критических моментов:

Почему такая формулировка неудачна для ЕГЭ:

Физическая недостоверность: Как мы выяснили, реальный зонд при таких параметрах расширился бы в 12 раз, а не в 2. Для сильного(я бы добавил, пытливого) ученика, который понимает связь давления, объема и температуры, условие «увеличился в 2 раза» может стать «ловушкой». Он начнет искать подвох там, где его нет, или усомнится в своих знаниях.

Смешение моделей: Задача заставляет использовать модель идеального газа для воздуха снаружи, но при этом игнорировать свойства газа внутри (или принимать странную модель оболочки). В ЕГЭ по физике ценятся задачи с «чистыми» физическими моделями.

Избыточность и противоречивость: В качественных задачах ЕГЭ все данные должны быть согласованы. Здесь же данные о давлении и объеме конфликтуют с поведением реальных газов.

Есть ли у неё «плюсы» для экзамена?

Только один: проверка алгоритмов.
Задача проверяет умение ученика:
1.Записать условие равновесия .
2.Выразить плотность через уравнение Менделеева-Клапейрона.
3.Работать с системой уравнений.

Вердикт:
Давать такую задачу в точно такой формулировке на ЕГЭ не стоит.
В хорошем задании ЕГЭ должно быть либо указано, что «оболочка зонда жесткая», либо цифры должны быть подогнаны так, чтобы они соответствовали газовым законам. В текущем виде задача учит «подставлять цифры в формулы», но дезориентирует в понимании реальных физических процессов.
Если вы готовите ученика, стоит показать ему эту задачу как пример того, что иногда нужно «просто решать по условию», не задумываясь о реалистичности, но обязательно разобрать с ним, почему в жизни так не бывает.

[Mihr]

druggist в сообщении #1722708 писал(а):

Вот развернутый вердикт ИИ-ассистента

Этот "развёрнутый вердикт" - мусор, которому здесь не место.
Когда кто-нибудь с помощью ИИ генерирует наукообразные тексты, а потом всерьёз предлагает их для обсуждения здесь, по-моему, практически никто из участников форума не воспринимает такие темы всерьёз. Ну, а Вы предложили ИИ оценить методическую целесообразность задачи для ЕГЭ. Вы думаете, это чем-то лучше?
Вам ведь уже объяснили, что объём мог увеличиться и в два раза, ничего невероятного в этом нет. Для чего ж Вы притащили сюда этот текст? Чтобы лишний раз подтвердить: ИИ подберёт "аргументы" для любых наперёд заданных тезисов? Так это, вроде, и так понятно.

[EUgeneUS]

Mihr в сообщении #1722712 писал(а):

Когда кто-нибудь с помощью ИИ генерирует наукообразные тексты,

У LLM ради коммерческого успеха выкручивают на максимум конформизм и соглашательство.
Недавно (уже в этом году) был скандал, АФАИР с ChatGPT, когда с ним общался человек в депрессии с суицидальными позывами. Так ChatGPT радостно с ним согласился и подкинул аргументов. Тут и самоубился.

В тексте ИИ, предоставленным ТС, очевидным образом прослеживается подобная "предобработка" ответа.

А вообще, душераздирающее зрелище
Сообщения druggist'а всегда было читать интересно и познавательно.
Но стоило человеку "зациклиться" на каком-то, мягко говоря, спорном тезисе, и тут такое ....

[lel0lel]

EUgeneUS в сообщении #1722570 писал(а):

Из уравнения Менделеева-Клайперона и условий задачи следует, что увеличение объема не может быть больше, чем в 12 раз.

Вообще говоря, может. Например, с высотой падало внешнее атмосферное давление, шар начал раздуваться, и, если он был сделан из материала типа латекс, то давление, создаваемое оболочкой, также уменьшалось за счёт меньшей кривизны.
Захотелось написать что-нибудь на форуме в новом оформлении, не считайте это ворчанием) К задаче у меня претензий нет. Может условие задачи и непривычно, но в нём ведь указали, что объём увеличился ровно в 2 раза.

[EUgeneUS]

lel0lel в сообщении #1723056 писал(а):

Вообще говоря, может.

Вопрос, конечно, интересный. И спорный.

lel0lel в сообщении #1723056 писал(а):

с высотой падало внешнее атмосферное давление, шар начал раздуваться, и, если он был сделан из материала типа латекс, то давление, создаваемое оболочкой, также уменьшалось за счёт меньшей кривизны.

Такое возможно. Известный "парадокс воздушных шаров".

Однако, может ли это привести к росту объема более чем в 12 раз?

Рукомахательные прикидки:

1. На уровне моря давление, создаваемое оболочкой, всё таки сильно меньше атмосферного. А значит дополнительное давление не сильно уменьшает объем газа в оболочке (по сравнению с его "свободным объемом").

2. На высоте давление, создаваемое оболочкой, хоть и упало, но стало сравнимым (или даже больше) внешнего давления. И теперь оно сильно уменьшает объем газа в оболочке (по сравнению с его "свободным объемом").

А значит увеличение объема газа в оболочке будет меньше, чем при его "свободном расширении" при тех же условиях.

Чтобы сделать более точные оценки, нужна более-менее адекватная модель оболочки.

[druggist]

Да, и для особо ретивых защитников составителя этой задачи(по физике!) - это вообще не метеорологический зонд:

(Оффтоп)

Цитата:

Диаметр оболочки метеозонда перед запуском зависит от его веса и высоты, которую он должен достичь.
Малые зонды (200–300 г): около 1,0–1,2 метра в диаметре.
Средние зонды (500–800 г): около 1,5–1,8 метра в диаметре.
Большие зонды (1000–2000 г): около 2,0–2,5 метров в диаметре.

Исходя из условия, рассчитываем объем шара у поверхности земли - 100 м³. Это шар диаметром 5.76 м.(!)

Самый большой в мире серийный метеозонд (HAB-4000):
Диаметр: около 2,1–2,3 метра.
Объем: около 5–6 м³.

Для справки. Называться описанный в условии аппарат должен примерно так: стратостат или дрейфующий аэростат(аэростат с избыточным давлением (Superpressure Balloon).

Вывод: Эта гипотетическая модель на экзамене по физике присутствовать не должна! Физика имеет дело не с формальными моделями, а с реально проверяемыми. Ситуацию усугубляет то, что это не абстрактная, чисто теоретическая задача, а, так сказать, с инженерно-техническим "душком". Пафос может быть снижен, только если это условие задачи не из реального ЕГЭ, а перевранное полчищами репетиторов

[Mihr]

druggist, интересно, а что Вы скажете о книге Г. Роуэлла, С. Герберта "Физика"? Вот аннотация к её русскому изданию:

Цитата:

Впервые в нашей стране издается английский учебник физики для средних школ, который является стандартом образования в Англии. Учебник соответствует требованиям таких престижных университетов, как Кембриджский. Его авторы, много лет проработавшие членами экзаменационных комитетов Великобритании, обобщают систему знаний учащихся по физике, анализируют типичные ошибки и пробелы, выявленные на экзаменах.
Книга предназначена студентам университетов и пединститутов, учащимся всех типов школ, учителям и методистам.Окажет большую помощь абитуриентам, поступающим в вузы.

Ну, а вот задача из этой книги, со страниц 146-147. В этой задаче мальчик и девочка (судя по рисунку, не младенцы!) качаются на доске. По условию задачи, вес мальчика 50 Н, а девочки 40 Н.
Привожу для Вас сканы страниц (они бледные, но прочитать можно). Текст и картинка, на которые нужно обратить внимание, обведены. Картинки кликабельны.

Upd. Ссылки удалены.

[druggist]

Mihr в сообщении #1723095 писал(а):

Картинки кликабельны

Вы поаккуратнее со ссылками, куча мусора открывается, в т.ч., порнографического...

[EUgeneUS]

druggist в сообщении #1723091 писал(а):

Для справки. Называться описанный в условии аппарат должен примерно так: стратостат или дрейфующий аэростат(аэростат с избыточным давлением (Superpressure Balloon).

Если
а) на "дрейфующий аэростат(аэростат с избыточным давлением (Superpressure Balloon)" установлено оборудование для измерения погодных факторов (температура, давление, влажность и т.д.)
б) либо такое оборудование не установлено, но он используется для измерения направления ветра и скорости ветра, например, путем визуальных или радиолокационных наблюдений
то ничего не мешает назвать такой аэростат "метеозондом".

Я уже приводил пример китайского метеозонда, который наделал шуму, прилетев в США.

druggist в сообщении #1723091 писал(а):

Пафос может быть снижен,

Ваш пафос нужно снизить по другой причине: вся Ваша критика задачи свелась к тому, что устройство описанное в задаче, Вы отказываетесь называть "метеозондом", по надуманным, притянутым за уши причинам.