Archiv: Zadání úloh 36. ročníku (2022/23)
Anglické zadání je převzaté z mezinárodního Turnaje mladých fyziků.
Do češtiny jej přeložil Český výbor TMF.
V případě nejasností je v soutěži rozhodující uvedené anglické zadání.
Dobrým pomocníkem je IYPT Reference Kit obsahující přehled některých článků k úlohám.
Další materiály k tomuto ročníku:
Napadá vás zadání úlohy pro příští ročník? Nebo jste se setkali se zajímavým fyzikálním jevem, který stojí za objasnění? Napište námět organizátorům soutěže (nemec@fzu....cz)!
1. Fraktální chapadla
Naneseme-li kapku směsi inkoustu a alkoholu na zředěnou akrylovou barvu, můžeme pozorovat růst fraktálních chapadel. Jak je geometrie a dynamika chapadel ovlivněna relevantními parametry?
2. Kmitající koule
Lehká koule s vodivým povrchem je zavěšena na tenkém drátku. Když kouli pootočíme kolem její svislé osy (čímž se drát zkroutí) a pak uvolníme, koule začne kmitat. Prozkoumejte, jak přítomnost magnetického pole ovlivní její pohyb.
3. Siréna
Pokud namíříte proud vzduchu na rotující disk s dírami, může být slyšet zvuk. Vysvětlete tento jev a prozkoumejte, jak charakteristiky zvuku závisejí na relevantních parametrech.
Konzultant:
Tomáš Opatrný (PřF UPOL, to
mas
....opatrny@upol
....c
z)
4. Barevná čára
Když osvítíme kompaktní disk nebo DVD světlem z žárovky s wolframovým vláknem tak, že jsou vybrány pouze paprsky s velkým úhlem dopadu, můžeme pozorovat jasnou zelenou čáru. Její barva se mění s nepatrnými změnami úhlu náklonu disku. Vysvětlete a prozkoumejte tento jev.
5. Pískající sítko
Když proud vody narazí na tuhé kovové sítko v určitém intervalu úhlů, může být slyšet pískavý zvuk. Prozkoumejte, jak vlastnosti sítka, parametry proudu a velikost úhlu ovlivňují charakteristiky vytvořeného zvuku.
Konzultant:
Karel Kolář (Prometheus, k
....kolar@email
....c
z)
6. Magneticko-mechanický oscilátor
Upevněte spodní konce dvou identických plochých pružin k nemagnetické podložce a připevněte magnety k horním koncům tak, aby se odpuzovaly a volně se mohly pohybovat. Prozkoumejte, jak pohyb pružin závisí na relevantních parametrech.
7. Faradayovy vlny
Kapka méně vazké kapaliny plove v lázni více vazké kapaliny. Rozkmitáme-li svisle celý systém, vzniknou překvapivé obrazce ve tvaru vln. Prozkoumejte tento jev a parametry relevantní pro vytvoření stabilních obrazců.
8. Eulerovo kyvadlo
Vezměte tlustou desku z nemagnetického materiálu a na její horní stranu připevněte neodymový magnet. Zavěste pod ni magnetickou tyčku (která může být sestavena z válcových neodymových magnetů). Vychylte tyčku tak, aby se dotýkala desky pouze svou vrchní hranou, a pusťte ji. Prostudujte pohyb tohoto kyvadla za různých podmínek.
Konzultant:
Pavel Kůs (FzÚ AVČR, ku
spa@fzu
....c
z)
9. Kmitající šroub
Položte šroub stranou na nakloněnou rovinu. Po uvolnění může šroub při pohybu dolů začít vykonávat kmity s rostoucí amplitudou. Prozkoumejte, jak pohyb šroubu závisí na relevantních parametrech.
Konzultant:
Šimon Kos (FAV ZČU, si
monkos@kfy
....zcu
....c
z)
10. Tok proti proudu
Posypte vodní hladinu lehkými částečkami. Pak nechte z malé výšky na hladinu téct proud vody. Za určitých podmínek se částečky mohou začít pohybovat proti proudu. Prozkoumejte a vysvětlete tento jev.
11. Kulička na feritové tyčce
Umístěte na spodní konec feritové tyčky cívku navinutou z tenkého drátu a vložte tyčku do svislé trubky. Přiložte na cívku střídavé napětí o frekvenci stejného řádu, jako je vlastní frekvence tyčky. Položíte-li na horní konec tyčky v trubce kuličku, začne poskakovat. Vysvětlete a prozkoumejte tento jev.
Konzultant:
Stanislav Panoš (Gymnázium F. X. Šaldy, Liberec, st
anislav
....panos@seznam
....c
z)
12. Rýžový kettlebell
Vezměte nádobu a nasypte do ní nějaký granulární materiál, například rýži. Pokud do ní ponoříte třeba lžíci, pak za ni při určité hloubce ponoru můžete zvednout nádobu i s obsahem. Vysvětlete tento jev a prozkoumejte relevantní parametry systému.
Konzultant:
Petr Chaloupka (FJFI ČVUT, pe
tr
....chaloupka@fjfi
....cvut
....c
z)
13. Ponyova tepelná trubka
Shora uzavřenou skleněnou trubku zcela naplňte vodou a umístěte svisle spodním koncem do kádinky s vodou. Zahřívejte krátký úsek trubky. Prozkoumejte a vysvětlete periodický pohyb vody a případnou přítomnost bublin páry.
14. Lom proudu
Svislý proud tekutiny se může při průchodu nakloněným jemným sítem lámat. Navrhněte zákon pro takový lom a prozkoumejte relevantní parametry.
15. Rotace lívanečníku
Vložte několik kuliček do nádoby kruhového průřezu. Budete-li kroužit nádobou kolem svislé osy, kuličky se mohou pohybovat ve stejném směru jako nádoba, nebo naopak. Vysvětlete tento jev a prozkoumejte, jak směr pohybu závisí na relevantních parametrech.
16. Termoakustický motor
Píst umístěný na otevřený konec vodorovné zkumavky, která má opačný konec částečně vyplněný ocelovou vlnou, může kmitat, pokud je zavřený konec zahříván. Prozkoumejte tento jev a určete účinnost motoru.
Konzultant:
Martin Blaschke (Fyzikální ústav SU v Opavě, ma
rtin
....blaschke@physics
....slu
....c
z)
17. Únikový pruh
Jízdní pruh s pískem zajišťuje disipaci kinetické energie pohybujícího se vozidla. Jaká délka takového únikového pruhu je potřeba, aby úplně zastavila pasivně se pohybující předmět (např. kouli)? Na jakých parametrech závisí tato délka?
Verze pro tisk
Verze pro tisk na list A4 (HTML)
Upozornění
U některých úloh jsou uvedeny odkazy na práce ilustrující jevy v zadání.
Upozorňujeme, že kompilace těchto materiálů také nemůže nahradit vlastní řešení.
Připomínáme, že je dobrým mravem uvádět odkazy na cizí práce, z nichž čerpáme.
Použití cizí práce bez odpovídající citace je penalizováno!
Hodnocení úloh Turnaje je zaměřeno zejména na dosažené vlastní výsledky.
