1. Invent yourself: Pinhole sunglasses
Investigate the optimal arrangement of pinholes in an opaque film to produce sunglasses that
reduce light intensity and help correct short-sightedness.
koncept1. Vynalezněte sami: dírkové sluneční brýle
Prozkoumejte optimální uspořádání dírek v neprůhledné fólii pro vytvoření slunečních brýlí, které snižují intenzitu světla a pomáhají korigovat krátkozrakost.
2. Disc spectrometer
Data tracks on optical media (e.g. CDs / Blu-ray discs) behave as high-quality reflection-diffraction gratings. When illuminated, these discs can disperse light into its spectral components. Construct a spectrometer using a digital optical disc. Optimise the design to maximise the resolving power and minimise optical aberrations.
koncept2. Diskový spektrometr
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.
3. Snail ball
A hollow sphere contains a heavy ball and some viscous fluid. The rolling motion of such a sphere down an inclined plane is uneven and surprisingly slow. Explain and investigate this effect.
koncept3. Šnečí koule
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.
4. Singing capacitor
Certain types of ceramic capacitors emit an audible sound when an alternating voltage is applied across them. Investigate the characteristics of the sound produced and how they depend on relevant parameters, such as voltage, frequency, and capacitor properties.
koncept4. Zpívající kondenzátor
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.
5. Y-shaped pendulum
Construct a Bowditch pendulum (a pendulum whose strings form a "Y" shape). Investigate how the Lissajous patterns generated by the bob depend on the relevant parameters.
koncept5. Kyvadlo ve tvaru Y
Zkonstruujte Bowditchovo kyvadlo (kyvadlo, jehož vlákna tvoří tvar „Y“). Prozkoumejte, jak Lissajousovy obrazce generované kyvadlem závisí na relevantních parametrech.
6. Seeing sound
A thin rubber membrane is stretched over a circular frame and driven into vibration by a loudspeaker. A small mirror is attached to the membrane, and a laser beam is reflected off it onto a distant screen. Under certain conditions, the laser spot traces out complex, steady, or evolving geometric patterns. Investigate the relationship between the driving parameters, the membrane’s properties, and the resulting light patterns.
koncept6. Vidění zvuku
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.
7. Sinking funnel
When a long-stemmed and sufficiently heavy funnel is released vertically into water with the stem pointing downward, it undergoes a series of damped vertical oscillations while gradually sinking. Investigate the motion and stability of the sinking funnel and the conditions under which the funnel tips over.
koncept7. Potápějící se trychtýř
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.
8. Upward-driven disc
A circular disc is suspended from the point where it is sandwiched between two wheels, making it free to oscillate as a pendulum. One of the wheels is driven by a motor and thus exerts an upward driving force on the disc. Investigate the motion of the disc.
koncept8. Kotouč poháněný nahoru
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.
9. Photographic bokeh
Bokeh is an effect observed in photographs that show objects at different distances from the camera and have both sharp and out-of-focus areas. If a slit is placed in front of the lens of the camera, the image may have unusual anisotropic distortions in out-of-focus areas, while in-focus areas remain undistorted and sharp. Investigate how the properties and sharpness of resulting images depend on relevant parameters.
koncept9. Fotografický bokeh
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.
10. Air vortex
Place a small rod-shaped magnet on the bottom of a vessel filled with liquid and set it into rotation using a magnetic stirrer. Above a certain rotation speed, a thin air channel forms, extending from the liquid surface down to the rotating magnet itself. Investigate and explain this phenomenon.
koncept10. Vzduchový vír
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.
11. Sound isolation
The sound isolation of a room may become breached if the door is not shut properly, even if the gap is negligibly small. Investigate how the shape and size of a small opening affect the transmission of sound.
koncept11. Zvuková izolace
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.
12. Dotted line trick
Under certain conditions, when a piece of chalk is dragged across a blackboard, the resulting trace is not a continuous line but a periodic sequence of dots, even though the motion is uninterrupted. This can happen with other writing materials and surfaces. Investigate the physical parameters that govern this phenomenon.
koncept12. Trik s tečkovanou čarou
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.
13. Vortex pendulum
A pendulum with a vertically oriented cylindrical bob is suspended above a channel of flowing water. When the bob is partially submerged, the flow may cause the pendulum to oscillate in a direction perpendicular to the flow. Explain this phenomenon and determine how it depends on relevant parameters.
koncept13. Vírové kyvadlo
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.
14. Non-Newtonian worms
A dilatant non-Newtonian fluid (e.g. a suspension of water and cornflour) is vibrated vertically in a reservoir. When certain conditions are met, wormlike structures that rise from the surface may form. Explain and investigate this phenomenon.
koncept14. Nenewtonovští červi
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.
15. Cold drink
A can or bottle of drink at room temperature can be cooled in a cooler containing ice. Adding salt and alcohol to the ice can increase the rate of cooling and affect the drink's final temperature. Investigate how the relevant parameters affect the lowest achievable temperature and the maximum cooling rate.
koncept15. Studený nápoj
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.
16. Magnetic carousel
Several neodymium magnets are attached to a horizontal disc, with adjacent magnets oriented in opposite directions. A fixed non-magnetic plate is placed horizontally above the disc. When the disc rotates about its vertical axis and a steel ball is placed on the plate, the ball may move either in the same direction as, or opposite to, the rotation of the disc. Investigate this phenomenon and determine how the motion depends on relevant parameters.
koncept16. Magnetický karusel
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.
17. Falling book cover
A book is placed horizontally, and the partially open cover is allowed to fall. Investigate the motion of the falling book cover.
koncept17. Padající obálka knihy
Knihu položte na vodorovnou podložku a částečně otevřete její desky. Pusťte desky a nechte je volně padat. Prozkoumejte pohyb padajících desek knihy.
www.tmfcr.cz ✉
tmf@jcmf.cz
turnajmladychfyziku_cr
tmfcr