Задачи 2020-2021

 Список задач 

ВСТФ 2020 и IPT 2021

 

Задачи сформулированы как открытые вопросы, допускающие значительную вольность интерпретации. Это сделано для поощрения творческой составляющей во время решения и обсуждения задач. Не существует единственно верного понимания условия задачи. Главное, чтобы постановка была интересной с точки зрения физики и соответствовала условию. По умолчанию считается, что каждая задача будет исследована теоретически, и, когда это возможно, экспериментально, что будет составлена и проверена модель, объясняющая явление и его зависимость от существенных параметров. Команды самостоятельно планируют своё время, чтобы найти оптимальный баланс между количеством решённых задач и глубиной их исследования. Эксперименты должны соответствовать требованиям безопасности и проводиться с должной осмотрительностью. Вся возможная ответственность за безопасность лежит исключительно на самих участниках турнира.

 

1. Ядерные мышеловки

В системе мышеловок, заряжённых мячиками для пинг-понга, можно наблюдать цепную реакцию. Составьте макроскопическую модель динамики такой системы и определите ее существенные параметры. Исследуйте пространственно-временное поведение вероятности возбуждения цепной реакции и найдите пороговую плотность компоновки мышеловок для наблюдения эффекта. https://youtu.be/IQJMyO6cfMo, https://youtu.be/wJ2NMD3VWio

 

2. Хлоп-хлоп вдаль

Хлоп-хлоп кораблик – небольшая игрушка с простым двигателем на основе бойлера, нагреваемого свечкой. Предложите конструкцию кораблика, способного пройти максимальное расстояние, используя стандартную чайную свечу. Оцените энергоэффективность вашего кораблика.

 

3. Грязные гонки

Исследуйте расстояние, проходимое шарами из различных материалов (дерево, металл, резина и т. д.) по горизонтальной мокрой песчаной поверхности в зависимости от скорости, до которой их предварительно разогнали, и других параметров. Изначально шары двигаются поступательно.

 

4. Гидравлическая белая дыра

ph-1 s

 

Струя воды из крана растекается по поверхности раковины в форме диска с приподнятой границей, как видно на фотографии. Это явление, называемое гидравлическим скачком, аналогично белой дыре, которая является инвертированной по времени чёрной дырой, в том смысле, что поверхностные волны не могут проникнуть в диск против потока. Объясните физику явления и исследуйте аналогию его свойств с белой дырой. Проведите эксперимент для проверки аналогии. Можно ли получить гидравлический скачок с другими жидкостями? В каких случаях аналогия разрушается?

 

5. Далёкий гром

Какие параметры грома можно восстановить по фотографии молнии? Что если вместо фото использовать беззвучную видеозапись молнии? И, напротив, какие параметры молнии можно восстановить по аудиозаписи грома? https://youtu.be/qQKhIK4pvYo?t=285

 

6. Ледяной коготь

Подо льдом в океане может сформироваться ледяной сталактит. Воспроизведите явление на лабораторном или домашнем оборудовании, а также исследуйте скорость роста сталактита и его конечный размер. https://youtu.be/lAupJzH31tc

 

7. Растительное электричество

В Интернете пишут, что электричество можно получить от фотосинтеза с помощью металлической сетки, проходящей между корнями растений. Скептики могут возразить, что данная установка является простейшим элементом Вольта, и фотосинтез тут не участвует. Объясните явление и исследуйте, действительно ли тут задействован фотосинтез. Определите ключевые факторы, влияющие на процесс, и оптимизируйте их для получения максимальной мощности с заданной площади поверхности почвы. https://youtu.be/5QY-E0gzW90

 

8. Тяжёлый парашют

Можно ли создать магнитный парашют для защиты груза при падении на немагнитную металлическую площадку? Как следует сконструировать парашют для минимизации повреждений груза? Каковы ограничения вашего устройства? https://youtu.be/sENgdSF8ppA?t=80

 

9. Солнечно-упругий двигатель

Этот моторчик использует тепловое сжатие и расширение полиэтилена и других материалов. Исследуйте максимальную скорость вращения и максимальную мощность таких двигателей, а также пути увеличения их эффективности при использовании общераспространённых материалов. Как ваши результаты масштабируются с изменением размера двигателя? https://youtu.be/VQqpnAKf9cM

 

10. Ползучий макарон

При регидратации на мокрой тряпке спагетти постепенно сворачиваются и одновременно начинают медленно ползти. Искривление сохраняется даже при последующем высыхании. Исследуйте движение макаронины и динамику изменения её формы. Наблюдается ли явление для других типов пасты, таких как лингвини, букатини или лазанья? https://youtu.be/NyewlvPgxxg

 

11. Крутящаяся шайба.

Шайба, спускающаяся по вертикальному стальному пруту, может начать крутиться вместо соскальзывания. Исследуйте движение шайбы, переход от скольжения к вращению и определите её установившуюся скорость. https://youtu.be/oD6yxsCkkpg

 

12. Металлическая чащаph-2 s

При электролизе водных растворов солей металлов образуются фрактального вида дендриты. Как можно контролировать форму и фрактальную размерность дендритов с помощью подбора и вариации параметров установки?

 

13. Ветвящийся свет

При прохождении лазерного луча через тонкую плёнку (например, мыльную), луч ветвится (явление носит название ветвящегося распространения света). Объясните явление. Можно ли изготовить среду для получения определённых ветвящихся структур? Можно ли подобное явление наблюдать для иных волн (волны на воде, акустические волны, и т. д.)? https://youtu.be/UNCNp1tBqKY

 

14. Ледяные часы

Ледяной кубик может находиться в равновесии на границе раздела растительного и детского масел. Плавление кубика и высвобождение запертых в нём пузырьков приводят к периодическому движению вверх-вниз. Можно ли сделать часы на основе этого явления? Каковы будут их продолжительность работы и точность? Оптимизируйте параметры установки (форму, температуру, состав, размеры и т. д.) для получения максимальной точности измерения времени. https://youtu.be/rEstw8LLMpY

 

15. Горящая бутылкорезка

Стеклянную бутылку можно разделить на две части верёвкой с помощью холодной воды и пламени. Объясните физику данного явления. Как можно оптимизировать этот метод резки? Можно ли получить более сложную форму разреза, нежели прямая линия? https://youtu.be/IuUK8T_8FNc?t=294

 

16. Графитовая лампа

Разработайте наиболее энергоэффективную лампочку, используя графитовый стержень карандаша. Исследуйте, как интенсивность и продолжительность светового потока зависят от твёрдости графита и других существенных параметров.

 

17. Квантово-капельная аналогия

Маленькие капли на поверхности вибрирующей жидкости ведут себя как квантовые частицы, что объясняется аналогией с т. н. теорией волны-пилота. Проведите эксперимент для тестирования максимально возможного количества квантовых явлений в такой системе и обсудите теоретические и экспериментальные ограничения аналогии. Можно ли распространить эту аналогию для объяснения явлений квантовой запутанности, таких как нарушение неравенств Белла? https://youtu.be/WIyTZDHuarQ

 

Огромное спасибо всем, кто принимал участие в разработке и оценивании задач!

vstf logo_s

 

Спонсоры

VSU s

pgrants logo_s

rosmolod s

MIPT s

ABBYY s

serf s

 dep Vor_s  dataart s

Контакты

Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

+7 (916) 72-440-52 Владимир Вановский

группа ВК

ВСТФ 2019 / IPT 2020

Вы можете посмотреть и скачать задачи на русском языке

Твиттер

No tweets found.