Turnaj mladých fyziků – Zadání úloh

Anglická verze je definitivní – můžete se pustit do řešení!
U překladu je uveřejněn pouze koncept – definitivní verzi lze očekávat 25. srpna, po jednání Českého výboru TMF

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.

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)!

Prozkoumejte optimální uspořádání dírek v neprůhledné fólii pro vytvoření slunečních brýlí, které snižují intenzitu světla a pomáhají korigovat krátkozrakost.

Záznamové stopy na optických médiích (např. CD / Blu-ray disky) se chovají jako vysoce kvalitní reflexně-difrakční mřížky. Po osvětlení mohou tyto disky rozkládat světlo do jeho spektrálních složek. Sestrojte spektrometr s použitím digitálního optického disku. Optimalizujte jeho konstrukci, abyste dosáhli maximálního rozlišení a minimální optické aberace.

Dutá koule obsahuje těžkou kouli a trochu viskózní tekutiny. Kutálení takové koule po nakloněné rovině je nerovnoměrné a překvapivě pomalé. Vysvětlete a prozkoumejte tento jev.

Při přiložení střídavého napětí vydávají některé typy keramických kondenzátorů slyšitelný zvuk. Prozkoumejte vlastnosti vytvořeného zvuku a jejich závislost na relevantních parametrech, jako je napětí, frekvence a vlastnosti kondenzátoru.

Zkonstruujte Bowditchovo kyvadlo (kyvadlo, jehož vlákna tvoří tvar „Y“). Prozkoumejte, jak Lissajousovy obrazce generované kyvadlem závisí na relevantních parametrech.

Tenká gumová membrána je napnuta na kruhovém rámu a reproduktor ji rozvibruje. K membráně je připevněno malé zrcátko, od kterého se laserový paprsek odráží na vzdálené stínítko. Za určitých podmínek laserový bod vykresluje složité, stálé nebo vyvíjející se geometrické vzory. Prozkoumejte vztah mezi parametry buzení, vlastnostmi membrány a výslednými světelnými vzory.

Když vypustíme dostatečně těžký trychtýř s dlouhou stopkou svisle do vody se špicí směřující dolů, nastane při potápění sled tlumených vertikálních kmitů. Prozkoumejte pohyb a stabilitu potápějícího se trychtýře a podmínky, za kterých se trychtýř převrhne.

Kruhový kotouč stisknutý mezi dvěma koly visí dolů, takže může kmitat jako kyvadlo. Jedno z kol je poháněno motorem, a proto působí na kotouč silou svisle nahoru. Prozkoumejte pohyb kotouče.

Bokeh je jev pozorovaný na fotografiích, které zobrazují předměty v různých vzdálenostech od fotoaparátu a mají ostré i rozostřené oblasti. Pokud je před objektiv fotoaparátu umístěna štěrbina, může mít obraz v rozostřených oblastech neobvyklá anizotropní zkreslení, zatímco zaostřené oblasti zůstávají nezkreslené a ostré. Prozkoumejte, jak vlastnosti a ostrost výsledných snímků závisí na relevantních parametrech.

Umístěte malý tyčovitý magnet na dno nádoby naplněné kapalinou a pomocí magnetického míchadla jej roztočte. Při překročení určité rychlosti otáčení se vytvoří tenký vzduchový kanál, který se táhne od povrchu kapaliny dolů k samotnému rotujícímu magnetu. Prozkoumejte a vysvětlete tento jev.

Zvuková izolace místnosti může být narušena, pokud nejsou dveře zcela zavřené, i když je mezera zanedbatelně malá. Prozkoumejte, jak tvar a velikost malého otvoru ovlivňují přenos zvuku.

Tažení křídy po tabuli nemusí za určitých podmínek zanechávat souvislou čáru, nýbrž periodickou posloupnost teček, ačkoliv je pohyb nepřerušovaný. Totéž se může dít i u jiných psacích materiálů a povrchů. Prozkoumejte fyzikální parametry, které tento jev řídí.

Kyvadlo s vertikálně orientovaným válcovým závažím je zavěšeno nad kanálem s tekoucí vodou. Když je závaží částečně ponořeno, proudění může způsobit kmitání kyvadla ve směru kolmém k proudění. Vysvětlete tento jev a určete, jak závisí na relevantních parametrech.

Pokud je dilatační nenewtonovská tekutina (např. suspenze vody a kukuřičné mouky) v nádržce svisle rozkmitávána, mohou se za určitých podmínek vytvářet červovité struktury, které vystupují z povrchu. Vysvětlete a prozkoumejte tento jev.

Plechovku nebo láhev nápoje s pokojovou teplotou lze ochladit v chladničce s ledem. Přidání soli a alkoholu k ledu může zvýšit rychlost chlazení a ovlivnit konečnou teplotu nápoje. Prozkoumejte, jak relevantní parametry ovlivňují nejnižší dosažitelnou teplotu a maximální rychlost chlazení.

Několik neodymových magnetů je připevněno k vodorovnému disku, přičemž sousední magnety jsou orientovány opačnými směry. Nad diskem je vodorovně umístěna pevná nemagnetická deska. Když se disk otáčí kolem své svislé osy a na desku je umístěna ocelová kulička, může se kulička pohybovat buď ve směru otáčení disku, nebo v opačném směru. Prozkoumejte tento jev a určete, jak pohyb závisí na relevantních parametrech.

Knihu položte na vodorovnou podložku a částečně otevřete její desky. Pusťte desky a nechte je volně padat. Prozkoumejte pohyb padajících desek knihy.

PŘEDBĚŽNÁ VERZE: Zadání úloh 40. ročníku (2026/27)