ЕГЭ · Физика · задание 162 балла · ≈8 мин

Задание 16 ЕГЭ: Методы научного познания и элементы астрофизики

Задание 16 стоит особняком: тут и астрофизика — Хаббл, Кеплер, светимость звёзд, — и понимание того, как устроено научное знание: чем гипотеза отличается от закона, зачем нужны модели и что даёт эксперимент. Считать много не приходится, но масштабы космоса сбивают: парсеки, световые годы, степени десяти. Типовая потеря балла — знакомую формулу применяют без поправки на астрономические единицы.

Все задания Физика

Что проверяет задание

Методы научного познания и астрофизика: закон Хаббла, законы Кеплера, светимость звёзд. Это задание с коротким ответом, который проверяется автоматически. Одна арифметическая ошибка — ноль баллов, поэтому скорость и аккуратность здесь важнее гениальности.

Формулы к заданию

v = H_{0} R

Закон Хаббла: скорость удаления галактики, H₀ ≈ 70 км/(с·Мпк)

T^{2} = a^{3}

Третий закон Кеплера для звезды солнечной массы: период в годах, расстояние в а.е.

L = 4 π R^{2} σ T^{4}

Светимость звезды: площадь поверхности на поток по Стефану — Больцману

Разбор типовых задач

Пример 1

Галактика находится на расстоянии 20 Мпк. По закону Хаббла с H₀ = 70 км/(с·Мпк) найди скорость её удаления.

Решение по шагам

Скорость пропорциональна расстоянию: коэффициент — постоянная Хаббла.
$v = H_{0} R$
На каждый мегапарсек приходится 70 километров в секунду.
$v = 70 \cdot 20$
Галактика убегает со скоростью 1400 км/с.
$v = 1400$

Ответ: 1400 км/с

Пример 2

Звезда имеет такой же радиус, как Солнце, но температуру поверхности в 2 раза выше. Во сколько раз её светимость больше солнечной?

Решение по шагам

Светимость зависит от радиуса во второй степени и от температуры в четвёртой.
$L = 4 π R^{2} σ T^{4}$
Радиус тот же, значит сравниваем только температуры: 2⁴ = 16.
Светимость в 16 раз больше солнечной.

Ответ: в 16 раз

Пример 3

Планета обращается вокруг звезды солнечной массы на расстоянии 4 а.е. Найди период её обращения в годах.

Решение по шагам

Третий закон Кеплера: квадрат периода в годах равен кубу расстояния в а.е.
$T^{2} = a^{3}$
Возводим 4 в куб.
$T^{2} = 4^{3} = 64$
Извлекаем корень: период равен 8 годам.
$T = 8$

Ответ: 8 лет

Тренажёр задания (числа меняются)

Клавиши 1–9 выбирают вариант, Enter — «Проверить»

Галактика удалена на 9 Мпк. С какой скоростью (км/с) она удаляется, если постоянная Хаббла 70 км/(с·Мпк)?

Температура звезды такая же, как у Солнца, а радиус в 3 раза больше. Во сколько раз светимость звезды больше солнечной?

Планета обращается вокруг звезды солнечной массы на расстоянии 6 а.е. Чему равен квадрат её периода обращения (в годах²)?

Радиус звезды равен солнечному, а температура в 3 раза выше солнечной. Во сколько раз светимость звезды больше солнечной?

Что в физике называют гипотезой?

Чем дальше от нас галактика, тем с большей скоростью она удаляется.

Галактика удалена на 4 Мпк. С какой скоростью (км/с) она удаляется, если постоянная Хаббла 70 км/(с·Мпк)?

Температура звезды такая же, как у Солнца, а радиус в 4 раза больше. Во сколько раз светимость звезды больше солнечной?

Типичные ошибки

Путают гипотезу, закон и теорию. Гипотеза — предположение, которое проверяют, закон — устойчивая связь, подтверждённая опытом, теория — система, объясняющая известное и предсказывающая новое.
Забывают, что третий закон Кеплера в виде T² = a³ работает только с годами и а.е. для звезды солнечной массы. В метрах и секундах формула выглядит иначе: T² = 4π²a³/(GM).
Возводят температуру в квадрат при оценке светимости. Поток по Стефану — Больцману пропорционален T⁴: звезда вдвое горячее ярче в 16 раз, а не в 4.
Считают наблюдение и эксперимент одним и тем же. В эксперименте условия задают намеренно, в наблюдении только фиксируют то, что даёт природа, — для астрономии это ключевой метод.

Стратегия на экзамене. Отдели два пласта: астрономию считай формулами — Хаббл для скоростей галактик, Кеплер для периодов, светимость через R²T⁴, — а про методы отвечай словами: эксперимент вмешивается в условия, наблюдение фиксирует, модель упрощает, гипотезу проверяют опытом. В формулах следи за единицами: годы и а.е. у Кеплера, мегапарсеки у Хаббла. Если в задании просят ответ в конкретных единицах, сначала назови их себе и только потом перемножай числа.

Повторить теорию по физике

Разбор задания опирается на формулы и приёмы — если тема вспоминается с трудом, сначала пробегите уроки:

Формат задания 16 на экзамене

Балл за задание: 2. Ориентир по времени: ≈8 минут вместе с оформлением решения. Проверяемая тема: методы научного познания и астрофизика: закон хаббла, законы кеплера, светимость звёзд. На тренировке лимитов нет — сначала точность, скорость придёт после 10–15 решённых задач. Планируйте экзамен так, чтобы не застревать: если решение не идёт — зафиксируйте промежуточный результат, переходите дальше и возвращайтесь в конце, потому что остальные задания дадут больше суммарных баллов.

Частые вопросы про задание 16

Как решать задание 16 ЕГЭ по физике про методы научного познания?

Это не расчёт, а проверка понимания: чем гипотеза отличается от закона, зачем нужны модели и что значит эксперимент. Отвечай по определениям и не выдавай гипотезу за установленный факт.

Что такое парсек и световой год?

Оба — единицы расстояния, а не времени. Световой год — путь света за год, около 9,5·10¹² км, а парсек — расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну угловую секунду; 1 пк ≈ 3,26 светового года.

Почему далёкие галактики удаляются быстрее близких?

Пространство расширяется равномерно: чем больше между галактиками расстояние, тем больше оно раздвигается за секунду. Эту зависимость и описывает закон Хаббла v = H₀·R.

Что проверяет задание

Формулы к заданию

Разбор типовых задач

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Тренажёр задания (числа меняются)

Типичные ошибки

Повторить теорию по физике

Формат задания 16 на экзамене

Частые вопросы про задание 16

Похожие задания