Olympic Vật lý học sinh toàn Nga

54

KVANT 2007/№3

đã làm việc trong nhiều lĩnh vực vật lý khác nhau, và trong mỗi lĩnh vực này chắc chắn sẽ có một kết quả mang tên ông. Tất cả những thành tựu của ông đều có ý nghĩa, nhưng một trong số chúng được liên kết thành ba nhánh vật lý duy nhất mà trước đây được coi là riêng biệt. Một số dự đoán trong lý thuyết của ông nhanh chóng được xác nhận bằng thực nghiệm và một số bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong công nghệ. Lý thuyết này đã trở thành nền tảng cho cả hai nhánh vật lý cổ điển và một số hướng mới. Một đặc điểm trong quan điểm của ông là phủ nhận nhu cầu sử dụng vectơ trong các quan hệ vật lý, do đó, để trình bày một số phương trình vi phân tạo nên bản chất của lý thuyết đã đề cập, ông đã phải viết một tác phẩm gồm hai tập. a) Kể tên nhà khoa học này. b) Chúng ta đang nói về lý thuyết gì? c) Kể tên ít nhất hai thí nghiệm khẳng định tiên đoán của lý thuyết.

d) Kể tên các ngành khoa học mà nhà khoa học này đã làm việc và các kết quả mang tên ông. 5. Vào quý đầu tiên của thế kỷ 19, tại một trong những cuộc họp của Viện Hàn lâm Khoa học Pháp, một báo cáo đã được đưa ra về sự nhiễu xạ ánh sáng. Một trong những thành viên của Viện Hàn lâm, một nhà khoa học nổi tiếng, nghi ngờ tính hợp pháp của việc coi ánh sáng là một quá trình sóng. Người chủ trì cuộc họp đề xuất tiến hành một thí nghiệm và dự đoán một kết quả nghịch lý, điều này chứng tỏ rõ ràng có lợi cho lý thuyết sóng của ánh sáng. Thí nghiệm đã được thực hiện. Đã thu được mẫu nhiễu xạ dự đoán, mẫu này sau này được đặt theo tên đối thủ còn nghi ngờ. a) Người nói là ai? b) Thí nghiệm thu được kết quả gì? c) Kết quả được đặt theo tên của ai? d) Ai chủ trì cuộc họp của Viện? Ấn phẩm được biên soạn bởi V. Alminderov, A. Egorov, A. Kravtsov, A. Popov, J. Rabbot

Olympic Vật lý học sinh toàn Nga

Theo kết quả của Olympic toàn Nga tiếp theo dành cho sinh viên các trường đại học kỹ thuật diễn ra vào tháng 11 năm 2006, trong phần thi đồng đội, vị trí đầu tiên thuộc về đội của Đại học Bách khoa bang St. Petersburg (106 điểm), vị trí thứ hai thuộc về đội của Viện Thép và Hợp kim Moscow (78 điểm), vị trí thứ ba thuộc về đội của Đại học Dầu khí Quốc gia Nga mang tên. I.M.Gubkina (73 điểm). Ở nội dung thi cá nhân, vị trí thứ nhất thuộc về N. Bogoslovsky (SPGPU, 47 điểm), K. Kornishin (RSU of Oil and Gas mang tên I.M. Gubkin, 44 điểm) ở vị trí thứ hai, vị trí thứ ba thuộc về I. Kovtunov (MISiS, 43 điểm) và Yu. Kropotina (SPGPU, 43 điểm).

Bài toán thế vận hội

1. Xác định góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo thấp của tàu vũ trụ di chuyển quanh Trái đất đến mặt phẳng xích đạo nếu nó kết thúc ở trên cùng một điểm, nằm ở vĩ độ Moscow, với khoảng thời gian ít hơn 2 giờ. Được biết, chu kỳ quay của thiết bị là 90 phút, vĩ độ của Mátxcơva là $57 ^\circ. 2.$ Một bánh đà có dạng trục khuỷu có khối lượng m, trục nằm ngang, đứng yên, tựa hai đầu hình trụ bán kính R trên hai sườn ngang nhẵn. Khối tâm của bánh đà bị dịch chuyển một khoảng R tính từ trục hình học của bánh đà và tại thời điểm ban đầu chiếm vị trí cao nhất. Xác định sự phụ thuộc của gia tốc góc của bánh đà trong trường hợp nó mất cân bằng theo thời gian, nếu mômen quán tính đối với trục nằm ngang đi qua khối tâm bằng $mR^{2}. 3.$ Một tàu vũ trụ tiếp cận một hành tinh có bán kính R với gia tốc trên bề mặt g, có một vệ tinh có bán kính quỹ đạo là 81R, từ khoảng cách rất xa với vận tốc v = ( 1 9 ) 7 Rg. Ước tính xem một tàu vũ trụ có thể bị trường hấp dẫn của một hành tinh bắt giữ hay không nếu nó sắp hết nhiên liệu và góc quay của vectơ vận tốc của tàu khi bay quanh một vệ tinh trong hệ quy chiếu của vệ tinh bằng $120 ^\circ$.

2. Một quả bóng bán kính R trượt trên băng với tốc độ $v_{0}$, quay quanh trục của chính nó với vận tốc góc $\omega_{0} ( v_{0} = R\omega_{0} ).$ Xác định quy luật thay đổi gia tốc của quả bóng theo thời gian nếu hệ số ma sát của quả bóng trên mặt băng là $\mu. 5.$ Máy điều hòa không khí hoạt động ở chế độ “bơm nhiệt” đã bơm một lượng nhiệt Q vào phòng. Xác định sự thay đổi entropy nếu tất cả các quá trình bên trong máy điều hòa không khí đều thuận nghịch và Hiệu suất nhiệt động của chu trình Carnot, theo đó máy điều hòa không khí hoạt động, là $\eta$. Nhiệt độ không khí bên ngoài $T_{0}$, trong nhà $T_{п}. 6.$ Một quả cầu bán kính R làm bằng chất điện môi được chia bởi một mặt phẳng đường kính thành hai phần giống hệt nhau, tích điện tích trái dấu Q và –q. Công thực hiện để di chuyển hai bán cầu ra xa nhau đến vô cùng bằng A. Xác định năng lượng của điện tích q phân bố đều trên bề mặt của một bán cầu có bán kính r. 7. Một cuộn dây điện từ rất dài có bán kính r với mật độ cuộn dây n được đặt trong một ống siêu dẫn dài vô hạn có bán kính R > r. Xác định từ trường bên trong và bên ngoài cuộn dây nếu có dòng điện I chạy qua cuộn dây. 8. Một nguồn có điện áp $U_{0}$ được mắc vào một mạch gồm một điện trở mắc nối tiếp có điện trở $R_{1}$ và một tụ điện có điện dung C. Một mạch gồm một điện trở mắc nối tiếp có điện trở không xác định $R_{2} > R_{1}$ và một công tắc K được mắc song song với tụ điện. công suất được giải phóng trong điện trở có điện trở $R_{2}$. Xét công tắc K đóng và mở với tần số $\nu$? $( R_{1} + R_{2} ) ( CR_{1} R_{2} ). 9.$ Một tấm phân cực được đặt trên đường đi của luồng ánh sáng phân cực phẳng, mặt phẳng phân cực của nó quay chậm khi di chuyển từ vùng Fresnel này sang vùng Fresnel khác. Xác định cường độ ánh sáng tại điểm quan sát nếu ban đầu nó bằng $I_{0}$ và trên trục của hệ, các mặt phẳng phân cực của ánh sáng và tấm vuông góc với nhau. Ấn phẩm được biên soạn bởi V. Golubev, M. Ykovlev

56

KVANT 2007/№3

thời gian ngắn, điều này hạn chế việc sử dụng các luồng không khí thuận lợi để tiếp cận mục tiêu. Cuộc thi khinh khí cầu điều khiển bằng sóng vô tuyến quốc tế nổi tiếng nhất được tổ chức hàng năm tại Brigachtal, một ngôi làng nhỏ ở phía đông nam nước Đức. Tại Royal Aeronautical Fiesta ở Thụy Sĩ, khinh khí cầu điều khiển bằng sóng vô tuyến được đưa vào một chương trình độc lập. Có tới bốn mươi người mẫu trở lên tham gia những cuộc thi như vậy, thu hút hàng trăm khán giả. Nhưng thông thường nhất, 5-7 người mẫu tham gia vào các cuộc gặp gỡ thân thiện nhỏ của những người chơi khinh khí cầu, trong đó có vài chục người được tổ chức hàng năm ở châu Âu. Lần đầu tiên ở Nga, cuộc thi mô hình khinh khí cầu điều khiển bằng sóng vô tuyến được tổ chức vào ngày 30 tháng 1 năm 2007 tại trường nội trú “Trí tuệ” ở Moscow (trường 1128) để tranh Cúp học đường. Tên của cuộc thi “Lễ hội Giáng sinh” trùng với ngày dự kiến ​​là 12 tháng 1, nhưng do điều kiện thời tiết nên lễ hội đã bị hoãn lại nhiều lần. Ý tưởng tổ chức lễ hội thuộc về giám đốc trường E.V. Markelov, và được hồi sinh nhờ nỗ lực của giám đốc Câu lạc bộ Hàng không thành phố Zhukovsky V.D. Boksha và những người lãnh đạo giới chế tạo máy bay của các trường học ở Moscow V.I. Belykov-Bodin (trường 1071) và A.V. Efimov (trường 1128). Bước đầu tiên hướng tới kế hoạch này là một bài học kéo dài hai giờ do Câu lạc bộ Hàng không thành phố Zhukovsky tổ chức tại Trường Trí tuệ dành cho học sinh trung học. Một bài học vật lý thông thường dành cho định luật Archimedes đã trở thành một bài học thú vị, mang tính giáo dục vượt xa phạm vi chương trình giảng dạy ở trường, với hình ảnh minh họa các quy định chính của định luật bằng ví dụ về chuyến bay của khinh khí cầu. Ba đội tham gia cuộc thi: các đội đến từ các trường “Trí tuệ” và “Trường Y tế” ở Moscow (trường 1071), cũng như một đội học sinh từ Sergiev Posad. Niềm vui của những người tham gia và đông đảo khán giả là không có giới hạn. Rất tiếc vì lý do kỹ thuật, các đội từ Syktyvkar và nhà thi đấu 33 ở thành phố Udelnaya không thể tham gia lễ hội. Các vấn đề tài chính của lễ hội đã được giải quyết nhờ sự tài trợ của Quỹ từ thiện Dynasty.

Các đội trưởng (từ trái sang phải) Egor Maksimov, Mikhail Kondratyev, Sergey Kuzin

Trong suốt cuộc thi, các đội đã thực hiện hai bài tập: “Vòng tròn” và “Tĩnh lặng và Mục tiêu”. Bài toán trong bài tập “Vòng tròn” - không muộn hơn năm phút sau khi bắt đầu, hãy hạ khinh khí cầu càng gần tâm vòng tròn có bán kính 10 mét càng tốt, mà phi công không có quyền đi vào. Phi công điều khiển độ cao chuyến bay bằng đầu đốt qua kênh vô tuyến và vị trí của khinh khí cầu bằng dây buộc dài 15 mét được buộc vào thuyền gondola. Trong bài tập “Tĩnh và Mục tiêu”, bạn cần giữ khinh khí cầu càng lâu càng tốt ở độ cao từ 0 đến 2 mét, sau đó hạ cánh càng gần mục tiêu càng tốt. Mỗi bài tập được thực hiện hai lần. Những người chiến thắng được xác định bằng tổng số điểm trong hai bài tập. Theo kết quả cuộc thi, đội Trường Trí tuệ, đội trưởng Mikhail Kondratyev đứng nhất, 492 điểm; hạng nhì – “Trường Y tế”, đội trưởng Egor Maksimov, 392 điểm; vị trí thứ ba – đội Sergiev Posad, đội trưởng Sergei Kuzin, 340 điểm. Sau khi cuộc thi kết thúc, các phi công của Câu lạc bộ Hàng không thành phố Zhukovsky đã sắp xếp cho những người tham gia và khán giả cưỡi trên những quả bóng bay lớn được treo trên dây xích để đạt độ cao, dù nhỏ nhưng gây thích thú cho những hành khách trẻ tuổi. Thông tin thêm về lễ hội mô hình hàng không Giáng sinh có thể được tìm thấy trên trang web của Câu lạc bộ Hàng không của thành phố Zhukovsky (http://www.a-club.airshow.ru) và trên trang web của các dự án mô hình hàng không đại chúng (http:// aerostat4all.narod.ru).

Ấn phẩm được biên soạn bởi V. Boksha, V. Belykov-Bodin