Zadania 2015 (pol)

1. Upakowanie

Ułamek przestrzeni zajmowanej przez granularne cząstki przy gęstym ich upakowaniu zależy od kształtu cząstek. Wsyp do pudełka granularny materiał o niekulistych cząstkach, jak np. ryż, zapałki lub cukierki M&M. Jak liczba koordynacyjna, uporządkowanie kierunkowe, ułamek określający, jaka część przestrzeni jest zajmowana przez ten materiał przy gęstym upakowaniu cząstek oraz inne cechy charakteryzujące ten układ zależą od istotnych parametrów?

2. Pióropusz dymu

Gdy zapaloną świecę nakryjemy przezroczystym szklanym naczyniem w rodzaju zlewki, płomień świecy zgaśnie, a w górę będzie się unosił pióropusz dymu. Zbadaj obserwowany pióropusz dymu stosując różne powiększenia optyczne.

3. Sztuczny mięsień

Podłącz polimerową żyłkę wędkarską do elektrycznej wiertarki i skręcając ją wprowadź w niej naprężenia. W miarę skręcania żyłki tworzy ona ścisłe zwoje o kształcie przypominającym sprężynę. Podgrzej te zwoje tak, aby doprowadzić do utrwalenia się ich sprężynowego kztałtu. Przy ponownym podgrzaniu zwoje będą się kurczyły. Zbadaj taki „sztuczny mięsień”.

4. Silnik z ciekłą błonka

Na płaskiej ramce rozepnij błonkę mydlaną i umieść ją w polu elektrycznym równoległym do jej powierz- chni. Prostopadle do kierunku pola elektrycznego przepuść przez błonkę prąd elektryczny. Materiał błonki zacznie wirować wokół osi prostopadłej do jej powierzchni. Zbadaj i wyjaśnij to zjawisko.

5. Para baloników

Dwa gumowe baloniki, częściowo wypełnione powietrzem, połączono przewodem zzaworem. Stwierdzono, że w zależności od pierwotnych objętości baloników powietrze przepływa w jedną albo w drugą stronę. Zbadaj to zjawisko.

6. Rotor Magnusa

Sklej dwa lekkie plastikowe kubki denkami ze sobą. Dookoła środkowej części sklejonych kubków nawiń gumkę. Przytrzymując sklejone kubki naciągnij swobodny koniec gumki, a następnie zwolnij kubki wprawiając je w ruch. Zbadaj ruch sklejonych kubków.

7. Zacieniony biegun

Zamocowany na osi krążek z nieferromagnetycznego metalu umieszczamy nad elektromagnesem zasilanym prądem zmiennym – jak na rysunku. Krążek jest odpychany, ale się nie obraca. Jeśli jednak między elektromagnes a krążek częściowo wprowadzimy blachę z nieferromagnetycznego metalu, krążek zacznie się obracać. Zbadaj to zjawisko.

8. Cukier i sól

W przezroczystym pojemniku znajduje się warstwa słonej wody, a nad nią warstwa wody osłodzonej. Kierując na pojemnik z jednej strony wiązkę światła można na ekranie umieszczonym z drugiej strony zobaczyć wyraźne wzory przypominające palce. Zbadaj to zjawisko oraz jego zależność od istotnych parametrów.

9. Poduszkowiec

Prosty model poduszkowca można zbudować używając płyty CD połączonej za pomocą rurki z balonem wypełnionym powietrzem. Ulatujące powietrze może unieść takie urządzenie, umożliwiając jego ruch nad gładką powierzchnią z bardzo małym tarciem. Zbadaj jak istotne parametry wpływają na długość czasu, w którym poduszkowiec może przebywać w stanie „niskiego tarcia”.

10. Grający liść trawy

Dmuchając z boku na liść trawy, pasek papieru lub podobny przedmiot można wygenerować dźwięk. Zbadaj to zjawisko.

11. Detektor kryształkowy

Pierwsze diody półprzewodnikowe, które stosowano powszechnie w radioodbiornikach kryształkowych, składały się z kryształu półprzewodnika (np. galeny) i cienkiego drutu, który go punktowo dotykał. Zbuduj własną diodę kryształkową i zbadaj jej właściwości elektryczne.

12. Gruba soczewka

Butelka wypełniona cieczą może działać jak soczewka. Niektórzy sądzą, że taka butelka może być niebezpieczna, jeśli zostanie pozostawiona na stole w słoneczny dzień. Czy można użyć takiej „soczewki”, by przypalić powierzchnię?

13. Wahadło magnetyczne

Wykonaj lekkie wahadło z małym magnesem zamocowanym na jego swobodnym końcu. Umieszczony wpobliżu elektromagnes, zasilany prądem zmiennym o częstotliwości znacznie większej od częstotliwości własnej wahadła, może wprowadzić je w niegasnące drgania o różnej amplitudzie. Zbadaj i wyjaśnij to zjawisko.

14. Świetlne koło

Gdy wiązka lasera zostanie skierowana na drut, to na ekranie umieszczonym prostopadle do tego drutu można zaobserwować obraz w kształcie koła. Wyjaśnij to zjawisko i zbadaj, jak zależy ono od istotnych parametrów.

15. Ruchoma szczotka

Szczotka umieszczona na wibrującej poziomej powierzchni może zacząć się poruszać. Zbadaj ten ruch.

16. Mokry i ciemny

Ubrania, gdy zostaną zmoczone, mogą wyglądać ciemniej lub zmienić kolor. Zbadaj to zjawisko.

17. Filiżanka kawy

Fizycy lubią pić kawę, jednakże przejście między laboratoriami z filiżanką kawy bez jej rozlania nie jest łatwe. Zbadaj jak kształt filiżanki, prędkość poruszania się krokami oraz inne parametry wpływają na możliwość rozlania kawy podczas takiego przejścia.