Olympic Vật lý Quốc tế lần thứ XVI

48

XVI
Olympic Vật lý quốc tế

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
O. F. KABARDIN,
Ứng viên khoa học sư phạm
V.A.ORLOV

Kỳ thi Olympic Vật lý quốc tế dành cho học sinh lần thứ XVI sẽ diễn ra tại Nam Tư từ ngày 23 đến ngày 30 tháng 6 tại thị trấn nghỉ mát Portorz trên Biển Adriatic.

Các đội đến từ 20 quốc gia đang tiến tới tham dự Olympic: Úc, Bulgaria, Anh, Hungary, Việt Nam, Đông Đức, Iceland, Canada, Cuba, Hà Lan, Na Uy, Ba Lan, Romania, Liên Xô, Thổ Nhĩ Kỳ, Phần Lan, Đức, Tiệp Khắc, Thụy Điển, Nam Tư. Lần đầu tiên tại Thế vận hội, các đội Canada và Thổ Nhĩ Kỳ đã chấp nhận giảng dạy. Ngoài ra, các quan sát viên từ Ý, Trung Quốc và Mỹ cũng có đại diện tại Olympic.

Theo quy định quốc tế của Olympic Vật lý, mỗi quốc gia có thể cử một đội gồm 5 học sinh. Nhóm Liên Xô bao gồm*):
Victor Barzykin - tốt nghiệp làng. sh số 82, làng Chernogolovka, vùng Moscow,
Georgy Grigoriev tốt nghiệp Trường Vật lý số 2 ở Kyiv,
Yury Zhestkov tốt nghiệp Trường Y Liên bang Nga ở Almaty,
Taras Ivanovko - tốt nghiệp làng. sh số 145, Kiev,
Olets Chern - tốt nghiệp làng. sh số 50 Minsk.
Trưởng nhóm là tác giả của bài viết này - cộng tác viên nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Nội dung và Phương pháp Giảng dạy của Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô.

Tổ chức và tổ chức Olympic Vật lý quốc tế lần thứ XVI

*) Bạn có thể đọc về cách đội của chúng tôi được thành lập trong bài viết “Olympic Vật lý Quốc tế XV” của S. S. Krotov (Kvant, 1984, số 12).

Vòng lý thuyết của Olympic được tổ chức ở Portorz và vòng thử nghiệm ở thành phố Kohler.

Các nhà khoa học từ Đại học Ljubljana cũng tham gia vào việc chuẩn bị bài toán và tiến hành loại lý thuyết.

Việc làm rõ các điều kiện bài toán, lời giải và tiêu chí đánh giá của họ, cũng như việc phê duyệt kết quả kiểm tra công việc, được thực hiện tại các cuộc họp của Ủy ban Quốc tế, cùng với phần trình bày của Olympic và Tổng thư ký, có sự tham gia của lãnh đạo đội tuyển của tất cả các quốc gia.

Những người tham gia Olympic được yêu cầu giải 3 bài bài toán lý thuyết (trong 5 giờ) và hoàn thành 2 bài bài toán thử nghiệm (trong 4 giờ). Đây là điều kiện của họ*):

Chuyến tham quan lý thuyết

Bài toán 1

Một đài phát thanh nghiệp dư trẻ duy trì liên lạc qua radio với hai cô gái sống ở các thành phố khác nhau. Anh ta dự định thiết kế một hệ thống ăng-ten cho phép anh ta nói chuyện với một trong những cô gái (sống ở thành phố B) với chất lượng liên lạc tối ưu, nhưng theo cách mà cô gái thứ hai (sống ở thành phố A) không thể nghe được cuộc trò chuyện của họ và ngược lại. Hệ thống anten được ghép từ hai anten thẳng đứng, bức xạ với cường độ bằng nhau theo mọi hướng ngang.

Xác định khoảng cách r giữa các anten, góc ψ0 giữa mặt phẳng đi qua anten và hướng về phía bắc, độ lệch pha Δφ của tín hiệu điện do anten phát ra. Khoảng cách giữa các anten phải ở mức tối thiểu.

Tìm giá trị số lời giải nếu chàng trai trẻ có đài phát thanh hoạt động ở tần số ν=27 MHz và hệ thống ăng-ten được lắp đặt ở Portorž. Sử dụng bản đồ, chàng trai phát hiện ra rằng các góc giữa hướng bắc

*) Lời giải trong số bài toán này, được thực hiện trong phần “Đáp số, gợi ý, lời giải”, được chuẩn bị dưới sự giảng dạy của các thành viên trong nhóm của chúng tôi: V. Barzykina - lý thuyết bài toán 1, Yu. Zhestkova - lý thuyết bài toán 2, T. Ivanovko - lý thuyết bài toán 3, G. Grigorieva - thực nghiệm bài toán 1, O. Cherpa - thực nghiệm bài toán 2.

50

Chuyến tham quan thử nghiệm

Nhiệm vụ 1
Xác định vị trí các tâm và hướng của các nam châm giấu trong hộp sơn đen. Nam châm được hiển thị ở hình 1; tọa độ x, y và z của nó phải thay đổi từ góc được tô màu đỏ trên hình 2. Xác định thành phần của vectơ cảm ứng từ $\vec{B}$ trong mặt phẳng XY bằng hệ thống đo đã được hiệu chỉnh trước đó. Xác định giá trị cực đại của cảm ứng từ do nam châm tạo ra.

Thiết bị: nam châm vĩnh cửu, giống như nam châm giấu trong hộp; nguồn điện áp (0-24 V); cuộn đo (1400 vòng, R=230 Ohm); hộp đen có nam châm ẩn; hai cuộn dây để tạo từ trường (mỗi cuộn 8800 vòng, R=990 Ohm); vôn kế (có dải đo 1 V, 3 V, 10 V, khuyến nghị sử dụng); mạch điện tử; ampe kế; điện trở thay đổi ($R_{\max}=3,3$ kOhm); dây kết nối; tấm có lỗ để gắn cuộn dây; vòng cao su dùng cho nhiều mục đích khác nhau, ví dụ để gắn cuộn dây; gậy gỗ cho cùng mục đích; cái thước kẻ; chủ đề

Hướng dẫn
Bất kỳ phương pháp từ tính không phá hủy nào cũng có thể được sử dụng để nghiên cứu. đáp số cuối cùng phải chứa kết quả đo, công thức, đồ thị và hình (cái sau nên được sử dụng cùng với chú thích nếu có thể).

Cách sử dụng đúng hệ thống đo được thể hiện ở hình 3. Khi nối cuộn dây 1 qua mạch điện tử 2 với vôn kế 3, độ lệch cực đại của kim vôn kế tỷ lệ thuận với sự thay đổi từ thông qua cuộn dây.

Nhiệm vụ 2
Khám phá quá trình tăng tốc và giảm tốc của một đĩa đồng quay bởi động cơ điện xoay chiều. Bằng cách đo thời gian nửa vòng quay của đĩa, hãy tìm sự phụ thuộc của góc quay, vận tốc góc và gia tốc góc của đĩa theo thời gian. Xác định mô men xoắn và công suất của động cơ theo vận tốc góc.

Thiết bị: Động cơ xoay chiều có công tắc và đĩa đồng; cảm biến cảm ứng; đồng hồ bấm giờ nhiều lần với máy tính.

Hướng dẫn
Cảm biến chỉ báo ghi lại chuyển động của các thanh sắt trên đĩa khi chúng ở cách đĩa gần 0,5 mm và gửi tín hiệu đến đồng hồ bấm giờ. Đồng hồ bấm giờ được kết nối với máy tính theo cách nó ghi lại thời điểm thanh sắt đi qua cảm biến và ghi nhớ nó. Để bật đồng hồ bấm giờ, bạn cần nhấn tuần tự các nút “5” và “6” trên bảng điều khiển máy tính.

Máy tính hiển thị kết quả dưới dạng đồ họa. Trục tung biểu thị khoảng thời gian giữa hai thời điểm ghi liên tiếp của thanh sắt và trục hoành biểu thị các số khoảng.

Khi nhấn nút “7”, máy tính hiển thị kết quả đo dưới dạng bảng. Cột đầu tiên của bảng hiển thị số đo, cột thứ hai - thời gian trôi qua kể từ khi bắt đầu phép đo, cột thứ ba - khoảng thời gian được trình bày giữa các thời điểm tiếp theo của thanh sắt đi qua gần cảm biến cảm ứng.

Mỗi bài toán bài kiểm tra lý thuyết và thực nghiệm có giá trị 10 điểm.

Đối với bài kiểm tra lý thuyết bài toán đầu tiên, 12 địa điểm nhận được 10 điểm (3 từ Liên Xô), ở lần thứ hai, chỉ một địa điểm (từ Liên Xô) nhận được 9,5 điểm (điểm cao nhất), ở lần thứ ba, 2 địa điểm nhận được 10 điểm (1 từ Liên Xô). Kết quả tốt nhất tuyệt đối sau phần thi lý thuyết thuộc về cậu học sinh người Tiệp Khắc P. Spaniel - 29 điểm. G. Grigoriev có kết quả thứ hai - 27,5 điểm. Tiếp theo là T. Ivanenko và R. Badami (Anh) - mỗi người 27 điểm. Kết quả đồng đội tốt nhất sau khi hoàn thành bài kiểm tra lý thuyết bài toán là đội Liên Xô - 121,0, đội Đức và Anh đứng thứ 2 và thứ 3 có số điểm lần lượt là 99,5 và 94,5.

Số điểm tối đa cho nhiệm vụ thử nghiệm đầu tiên thuộc về Học sinh đến từ Thụy Điển H. Svenson (8,5), về thứ hai - Học sinh đến từ Vương quốc Anh D. Mackay (9,5) và đến từ Romania C. Malureanu