Kreatív fizika csapatverseny

Archívum: 1994

Előfeladatok

Építsetek, majd a verseny helyszínén mutassatok be működés közben egy olyan szárazföldi vagy vízi járművet, amely üzemanyagként 1, azaz egy üveg sört fogyaszt el, és ezzel a lehetô legnagyobb távolságot teszi meg. (A sör energiává alakításában ember nem működhet közre!!) A "lehetô legnagyobb távolságot" a Földhöz rögzített inerciarendszerben mérjük. Az üzemanyagot preparálni tilos, a sör a rendezôség által biztosított készletbôl a helyszínen szerzendô be.

Helyi feladatok

I. Villámkérdések

Villám

Ha a közelben csap le a villám, finom borzongás fut át testünkön. Ezt nevezik a villám szelének. Mi okozza a villámszelet?
Miért szeret a szibériai sofôr -60 fokban vezetni?
A szentjánosbogarak éjjeli rajzásakor a kirándulók csak tapogatózva, araszolva tudnak közlekedni az erdôben. Miért?
Az áram terjedési sebességének mérésére javasolták a következô módszert: Álljunk egy hosszú sugárút elejére, és figyeljük meg a lámpák kigyúlását. Mindenki látta már, hogy ilyenkor a közelebbi lámpák hamarabb gyulladnak ki, mint a távolabbiak, és a fényhullám szemmel láthatóan végigfut a lámpasoron. A késés idejének és az út hosszának mérésébôl következtethetünk az áram sebességére. Csak két zavaró momentum maradt: Miért van az, hogy az áramforrás mindig a sugárútnak a hozzánk közelebb esô végén található? És hogy lehet az, hogy a mérés tényleges elvégzésekor egy távoli keresztezôdés lámpái hamarabb gyulladtak ki, mint a közelebb álló, de mezei lámpák? ÁBRA !!
A macska állítólag mindig a talpára esik, mert a levegôben gyorsan megfordul. Hogy fér ez össze a perdület megmaradásának tételével?
A zivatarok villámait közismerten a talaj és a felhôk közti nagy elektromos feszültségkülönbség okozza. A függôleges feszültséggradiens a méterenkénti több száz voltot is eléri. Miért nem ráz meg bennünket a fejünk és a talpunk közti feszültségkülönbség, és miért nem pattognak szikrák az orrunkból?
Miért nem esel keresztül a padlón? Milyen erô tart meg végsô soron?
Budó szerint a repülôgép által okozott hangrobbanás analóg a hajók fejhullámával. Igaz ez? Miért csapkodják mégis percekig a hullámok a partot a hajó elhaladása után, míg a hangrobbanást csak egy pillanatig halljuk?
Hogy működik a gömb alakú dobókocka? BEMUTATÓ !
Melyik évszakban látni hajnalban D alakú Holdat ?
Egy autó az autópályán v-rôl 2v-re növeli sebességét. Az autópályán álló megfigyelô szerint mozgási energiájának változása 3mv^2/2 . Az autóval párhuzamosan, állandó v sebességgel haladó Trabant inerciarendszerébôl nézve viszont az energiaváltozás csak mv^2/2 . De az elfogyasztott üzemanyag mennyisége nem függ a megfigyelô sebességétôl. Eszerint a motor hatásfoka az álló megfigyelô szerint háromszor akkora, mint a mozgó szerint. Hogy lehet ez? Meddig növelhetô ez a hatásfok?
Teli pohárban úszó (nyers) tojásra vizet folyatunk. Felemelkedik? Lesüllyed? Mennyivel? Miért? Mérjük meg és magyarázzuk meg!

Gömbvillám (5 perc gondolkodás)

Hogyan mozog a Nap az égen az Uránuszról nézve? Milyenek lehetnek az évszakok?
Kiszáradt pocsolyák fenekén gyakran látni kôköröket. Ha nem ufók hozták létre, akkor micsoda? ÁBRA!
Fizikus a konyhában: Milyen módszerrel készíthetsz olyan gombócot, amelynek a külseje és a belseje hideg, közben viszont egy forró réteg helyezhedik el? És fordítva?
Azt mondják, télen messzebbre terjed a hang. Igaz ez? Miért?
Keskeny C alakú Hold látható az égen. Merre van a Nap? Igaz-e az elôbbi válasz?
Ha két ujjunkat majdnem összeérintjük, sötét csíkot látunk közöttük. Hasonló jelenség tapasztalható egy villa forgatásakor is. Mi okozza a sötét csíkokat? Jósold meg, hogy a villa egy adott helyzetében nôni vagy csökkenni fognek a csíkok, ha a villát elforgatod!
A cigarettából felszálló füst elôször kékes színű, a letüdôzött, majd kifújt füst azonban fehérnek látszik. MiLyen fizikai hatás következtében változtatja meg színét a füst?
Egy kéttámaszú vasbeton vasúti híd teherbírását úgy akarják növelni, hogy középen még egy ponton alátámasztják. Mennyivel nô a teherbírása? (És miért szakad le a híd?) ÁBRA !
Egy feltöltött síkkondenzátor fegyverzeteit S alakú dróttal kötjük össze. Miért folyik az áram, hiszen a vezeték egy részében a térerôsség a várható áram irányával ellentétes irányú? Mennyit késik az áram az egyenes drótban folyó áramhoz képest? ÁBRA !
Egy homokóra egy vízzel teli mérôhengerben úszik. A hengert megfordítjuk. A homokóra az edény alján marad. Miért és meddig? ÁBRA !
A liftkábel egyik vége a lift aljához, másik vége az akna tetejéhez van rögzítve. A lift v sebességgel mozog felfelé. Mekkora pillanatnyi sebességgel mozog a liftkábelnek a földhöz legközelebb esô darabkája?
Egy lezárt csô lebeg az űrben. Belsejében két egyforma tömeg? béka urgál. Egyszerre, egyforma sebességgel indulnak a csô két végérôl, középen találkoznak, visszapattannak, majd ezt a mozgást ismétlik periodikusan. A két békából álló rendszer tömegközéppontja szimmetriaokból eredeti helyén, a henger közepén marad. Nézzük most a jelenséget a hengerhez tengelye irányában állandó sebességgel mozgó inerciarendszerbôl. Az egyidejűség relativitása miatt az a két esemény, amikor a két béka visszapattan a henger két végérôl, nem lesz egyidejű. Más szóval: van egy olyan idôintervallum, amikor az egyik béka már visszapattant, a másik még nem, azaz a két béka egyforma sebességgel, egy irányba mozog. Ekkor természetesen tömegközéppontjuk is ezt teszi. Ezután a második béka is visszapattan, ekkor a tömegközéppont sebessége ugrásszerűen megváltozik. A tömegközéppont ebbôla rendszerbôl nézve bonyolult, cikkcakkos, változó sebesség? mozgást végez. Másrészt azt várnánk, hogy az eredeti rendszerben nyugvó tömegközéppont a másik rendszerben a Lorentz-transzformációnak megfelelôen egyenes vonalú egyenletes mozgást végezzen. Mit csinál hát akkor az a szerencsétlen tömegközéppont? Avagy megették a békák a relativitáselméletet?

II. Kísérleti feladatok

Mérd meg, hogy mekkora szélsebesség kell egy gyertya elfújásához! Függ-e ez a gyertya méretétôl?
Teli kólás (sörös) üvegbôl öntsétek ki a vizet a lehetô legrövidebb idô alatt. Az idôt mérjük.
Lengessünk meg egy madzagra akasztott pingponglabdából készült ingát a látóirányunkra merôleges síkban. Ezután tegyünk az egyik szemünk elé sötét napszemüveget, és nézzük így az ingát! Mit tapasztalunk? Változtassuk a körülményeket, pl. tegyük a szemüveget a másik szemünk elé! Hasonlítsuk össze több megfigyelô tapasztalatait! Magyarázzuk meg a jelenséget!

III. Írásbeli feladatok

Áramlik a tömeg az utcán, téren, aluljáróban. Írjuk fel a folytonosnak tekintett embertömeg állapotegyenletét (ehhez vezessünk be állapotjelzôket), dolgozzuk ki hidro- és termodinamikáját! Milyen jelenségeket ír le helyesen a modell, melyeket tévesen, és melyekkel nem tud mit kezdeni?
Mint közismert, a kacsalábon forgó kastély áramellátása csúszó kommutátorokkal viszonylag egyszerűen megoldható. Tervezzük meg a kastély víz- és gázellátását, valamint szennyvízelvezetését is!

IV. Fő feladatok

Mikor lesz egy koktélparti zajos, illetve halk? Hogy függ ez a terem méretétôl és a résztvevôk számától? Mi a helyzet három dimenzióban (majomparti a fán) és egy dimenzióban?
Kapja: Sangria
Egy hosszú slag egy vízszintes rúdra van feltekerve, egyik vége lelóg, a másikat felemeljük. A felemelt csôvégbe vizet töltünk. Mi történik? Mennyi idô múlva jelenik meg a víz a csô lelógó végén? (ÁBRA)
Kapja: Emese
Autónkban ülve egy kôfal felé robogunk. Kanyarodjunk vagy fékezzünk? Esetleg kombinálva? Mi az optimális stratégia?
Kapja: Nincsenek kezdetek
A Nap felületérôl induló sugárzás termodinamikai egyensúlyban van a felszín 6000 K hômérsékletű plazmájával, ezért spektruma a hômérsékleti sugárzás Planck-görbéjét követi. Maximuma is a Wien-féle törvény szerint a 6000 foknak megfelelô helyen, a látható fény sárga tartományában található. A Nap és a Föld között a sugárzás nem szóródik és nem nyelôdik el, spektruma ezért változatlan marad, a sárgában levô maximummal. Ha a Földön egy fekete test elnyeli a sugárzást, ismét termodinamikai egyensúlyba lép vele, és 6000 fokos lesz. Miért van mégis ilyen hideg a Földön? Számítsd ki a sugárzás törvényei alapján a Földnek dukáló tényleges hômérsékletet! Hát ez meg miért nem stimmel?
Kapja: Matekatikus
A csodák palotája című kiállításon lehetett látni a lebegô labda csodáját: egy porszívó felfelé irányított csövébôl kiáramló légsugárban stabilan lebegett egy gumilabda. Ha meglökted, visszamászott. Miért stabil a labda egyensúlyi helyzete? Mi határozza meg a stabilitási tartomány határait? Mitôl és hogyan függ az egyensúly körüli rezgés frekvenciája? Hasonló jelenség tapasztalható, ha függôlegesen felfelé irányított intenzív lézersugárba kicsiny üveggömböt helyezünk. Miért lebeg az üveggolyó? Válaszolj az elôzô kérdésekre az optikai lebegtetés esetén is!
Kapja: a kolozsvári csapat
Hogyan működik a partvis? A termodinamika második fôtétele értelmében a por és szemét megbolygatása egyenletes eloszlásukhoz, homogén koszhoz vezetne. Miért és hogyan tudunk mégis takarítani?
Kapja: Szegediek
Miért halad a lépegetô dinó? Elemezzük a dinó mozgását, vizsgáljuk meg képességeit! Jó modellje-e ez az igazi dinónak? (ÁBRA)
Kapja: ZBK
Hogy működik a Postabank harkálya? (ÁBRA) Mitôl függ süllyedési sebessége?
Kapja: Ötven karakternél kevesebb
Az ikerparadoxont szokásosan úgy magyarázzák ki, hogy az úrhajóban utazó iker nem volt végig inerciarendszerben, ezért a két iker helyzete nem szimmetrikus. Igen ám, de egyes újfajta kozmológiai elméletek szerint a világegyetem tere fel van tekeredve, mint egy papírhenger. Ebben a térben az űrhajós ikernek nem kell visszafordulnia, végig egy inerciarendszerben csücsülhet, mégis visszatér a Földre, és találkozhat ikertestvérével. Melyikük lesz az idôsebb?
Kapja: Valencei Phelharmonikusok
Van-e élet a Földön? És civilizáció? Mit venne belôle észre egy idegen lény
1. a Föld körül keringve,
2. a Holdról,
3. a Marsról,
4. egy másik naprendszerbôl?
Az idegeneknek A/ van, B/ nincs rádiójuk.
Kapja: még nem tudtuk eldönteni

V. Esszékérdések

Milyen lenne a fizika, ha az ember karakterisztikus mérete 1 nm lenne? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Valencei Phelharmonikusok
Milyen lenne a fizika, ha az ember karakterisztikus sebessége c/2 lenne? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: ZBK
Milyen lenne a fizika, ha delfinek lennénk? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Nincsenek kezdetek
Milyen lenne a fizika, ha denevérek lennénk? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Ötven karakternél kevesebb
Milyen lenne a fizika, ha vakondok lennénk? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Matematikus
Milyen lenne a fizika, ha fák lennénk? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Emese
Milyen lenne a fizika, ha amôbák lennénk? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Szegediek
Milyen lenne a fizika, ha mi lennénk a Hoyle könyvében szereplô Fekete felhô? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: a kolozsvári csapat
Milyen lenne a fizika, ha a Lem könyvében szereplô Solaris, a gondolkodó, bolygóméretű óceán fejlesztette volna ki? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: még nem tudtuk eldönteni
Milyen lenne a fizika, ha az ember élete 1 másodperc hosszúságú lenne? Azaz: mely ágai alakultak volna ki hamarabb, késôbb, könnyebben, nehezebben vagy egyáltalán nem? Melyik ág, milyen jelenségkör lenne a fizikai világkép meghatározója? Mit nem értene az érdeklôdô nagyközönség a TIT-elôadásokon?
Kapja: Sangria

Résztvevők, eredmény

1.	Matematikus [ELTE]	n.a.
	Drasny Gábor, Kecskés Kornél, Keleti Tamás
2.	ZBK [ELTE-JATE]	n.a.
	Farkas Zénó, Katz Sándor, Mészáros Attila, Varjú Katalin, Veres Gábor
3.	Valencei Phelharmonikusok [ELTE]	n.a.
	Derényi Imre, Domokos Péter, Hauer Tamás, Erl Zsuzsa, Kátay Réka
n.a.	Emese [ELTE]	n.a.
	Király Andrea, Piróth Attila, Molnár Dénes
n.a.	még nem tudtuk eldönteni [BME-ELTE]	n.a.
	Gellén József, Hóbor Miklós, Otta János, Petri Zoltán
n.a.	Nincsenek kezdetek [ELTE]	n.a.
	Major Márton, Szedenits Gábor, Fatér Szilárd, Diószeghy Zoltán, Szókovács Róbert
n.a.	Ötven karakternél kevesebb [ELTE]	n.a.
	Antos András, Bíró Tamás, Maulis Ádám, Weiner Mihály, Weiner Zsuzsa
n.a.	Sangria [ELTE]	n.a.
	Janzsó Dávid, Beleki Kriszta, Horváth Tibor
n.a.	Szegediek [JATE]	n.a.
	Mérô Márk, Oroszi László, Galajda Péter
n.a.	??? [Kolozsvár]	n.a.
	(4 fő)

Zsűri

Bihary Zsolt, Dávid Gyula, Fülöp Tamás, Matolcsi Tamás

Szervező

Ligárt László