Kreatív fizika csapatverseny

Archívum: 1999

Előfeladatok

Használjuk ki az ellenfél szellemi kapacitását!
Könnyítsétek meg a bölcs és pártatlan zsűri feladat-konstruáló munkáját! Találjatok ki olyan feladatot, amelyet egy (a zsűri által megnevezett) másik csapatnak kell majd megoldania! Természetesen nektek is fel kell készülnötök a saját feladatotokból, mert a másik csapat megoldását velős és mélyenszántó, tömör és megsemmisítő szakmai bírálatban kell majd részesítenetek. A zsűri a feladat NYIFFF-szerűsége, a megoldás és a bírálat színvonala alapján pontozza a feladatot kiötlő, illetve megoldó csapatot.
a) A rendkívüli vízügyi helyzetre való tekintettel építsetek belvízszivattyút! A szerkezet célja, hogy minél több vizet juttasson el a zsűri által biztosított talajszinti belvízből egy, a csapat által hozott, fél méter magasan elhelyezett edénybe. A szivattyú energiaforrása a zsűri által a helyszínen biztosított 3 darab standard kismécses (nem magasabb 3 cm-nél). A szerkezet más, előzetesen vagy működés közben befektetett energiát nem használhat fel. A csapat a szivattyút működés közben vezérelheti, ha ez szükséges (de csakis energiabefektetés nélkül). Értékelési szempontok: a felső tartályba juttatott víz mennyisége és a szerkezet Nyifff-szerűsége.
b) Ismertessétek előzetesen elkészített, A2-es méretű poszteren az általatok épített belvízszivattyú működési elvét!
1997-ben kísérletileg igazolták a kvantum-teleportáció létezését [ld. Nature 395, 575-579 (1997. december 11.)]. Írjatok (kb. 1500-2000 szavas) esszét a teleportáció esetleges makroszkopikus megvalósításának technikai és társadalmi következményeiről!
További referenciák a kvantum-teleportációval kapcsolatban:
[1] Phys. Rev. A 57, 3229 (1998)
[2] Phys. Rev. Lett. 80, 3891 (1998)
[3] Phys. Rev. Lett. 80, 869 (1998)
Szenzációs dokumentum került elő: az őrült Nyifffes utolsó hátrahagyott feljegyzése! A szakadt papírcetlin ez áll:
,,... sokat foglalkoztam rugalmas anyagokkal is ... amikor rugalmas pálcával kísérleteztem, észrevettem, hogy ha egy vízszintes, egyik végén befogott pálcát megterhelek az A pontban, akkor a B pontbeli lehajlás meglepő kapcsolatban van a B pontban ugyanakkora erővel megterhelt pálca A pontbeli lehajlásával. Persze zsenialitásomnak köszönhetően gyorsan kiszámoltam, hogy mit jósol az elmélet, és ...''
Sajnos a cédula másik fele elveszett, talán mindörökre. Segítsünk rekonstruálni az őrült Nyifffes munkásságát! Próbáljátok kideríteni, hogy mire jöhetett rá barátunk, természetesen Nyifffeshez illő alapossággal: végezzetek kísérleteket és elméleti számításokat is. Beadandó a részletes mérési jegyzőkönyv és az elméleti megfontolások eredménye.
Sok olyan fizikai mennyiség van, amelyet köznyelvi kifejezésekkel írunk le, kimondásukkor mindenki érzi, kb. mekkora mennyiségre gondolunk, a definíció tudományos értelemben mégsem nevezhető egzaktnak.
Pl.: egy kőhajításnyira, egy napi járásra, csipetnyi só, hangyányi, egy szál kolbász, egy pillanat, egy örökkévalóság, egy slukk, egy pofa sör, stb.
Keressetek minél több ilyen mennyiséget, és próbáljatok rájuk pontos, kísérletileg is megvalósítható és reprodukalható definíciót adni! A definíció akkor jó, ha a realizáló kísérlet kapcsolatban áll a köznyelvi kifejezés eredeti jelentésével, de mégis tudományosan pontosnak tekinthető, és plusz-mínusz 5% pontossággal reprodukálható adatot eredményez.
A definíciók és a realizáció leírását A2-es méretű poszteren kérjük (csapatonként legalább 5 mennyiséget), ezek közül kettőt pedig kérünk a helyszínen kísérletileg is bemutatni. A realizáció akkor fogadható el, ha öt megismételt kíserlet eredménye benne van a poszteren előzetesen megadott érték körüli 5%-os intervallumban.

Helyi feladatok

I. Kísérleti feladatok

Az első két feladatot szombaton 16:30-kor kellett bemutatni a strandon

KÉSZÍTSETEK Balatonvízzel működő vízipuskát! A fegyverrel két versenyszámban kell résztvenni: távolbalövés és célbalövés (impulzusüzemben két barát között álló ellenséget kell kilőni). A lövedék kizárólag víz lehet!
Tartsatok egy pigponglabdát a lehető leghosszabb ideig a levegőben!
A következő három feladat eredményét szombat éjfélig kellett bemutatni
Építsetek kizárólag a kiadott egy doboz fogpiszkáló felhasználásával minél magasabb tornyot.
Mindenki tapasztalta már, hogy ha a strandon egy gumilabdát a víz alól elengedünk, akkor az kiugrik a vízfelszín fölé. A zsűri által biztosított szabvány gumilabdával kísérletezve vizsgáljátok meg, hogyan függ a mozgás (pl. a kiugrási magasság) az indítás körülményeitől. Készítsetek részletes mérési jegyzőkönyvet, melyben vázoljátok a jelenség elméleti hátterét is.
Mérjük meg a vízfelszínen egyenes vonal mentén állandó sebességgel mozgó test (hajó) mögött kialakuló hullámfront nyílásszögét! Mitől és hogyan fögg ez a szög? Készítsetek mérési jegyzőkönyvet!
A következő három feladat eredményét vasárnap reggel 9:00-ig kellett beadni írásban
Egy szobába besüt a nap az ablakon, a fényes négyszög a padlóra vetül. Odaállok az ablak elé, hogy árnyékom megjelenjen a padlón. A fejemet úgy mozgatom, hogy árnyéka közeledjen az ablakkeret árnyékához, és amikor majdnem összeérnek, hirtelen látom, hogy valami történik...
Kérdés: mi történt, és mi a magyarázata.
Egy cérnához erősített pingponglabdát ingaként lengetek, és a lengés síkjára merőleges irányból bámulom úgy, hogy egyik szemem előtt napszemüveg van, a másik előtt nincs. Már megint látok valamit...
Kérdés: mit látok, és miért.
Ha vízbe étolaj kerül, lencse alakú cseppekben összegyűlik a víz felszínén. Hogyan függ egy ilyen lencse fókusztávolsága az átmérőjétől?

II. Fő feladatok

Dr. Ivan Schockadtud, a Perpetuum Mobile Telefontársaság alkalmazásában újabb és újabb örökmozgóval bombázza a Szabadalmi Hivatalt. A Hivatal munkatársa, bizonyos Egykő Albert képtelen volt megbirkózni Dr. Schockadtud legutóbbi örökmozgójával, ezért a NYIFFF-versenyzők segítségét kérte. Az örökmozgó leírása a következő:
,,Kerék-küllőkre merőlegesen hengereket szerelünk, melyekbe ugyanakkora mennyiségű levegőt zárnak be könnyen mozgó, súlyos dugattyúk (ld. ábra). A külők száma legyen legalább három, és a szomszédos küllők közötti távolság legyen ugyanakkora. Az egész szerkezetet víz alá helyezzük úgy, hogy a középpontján átmenő, vízszintes tengely körül elforoghasson. Ekkor a lefelé nyíló hengerekben a súlyos dugattyúk miatt nagyobb lesz a levegő térfogata, így ezekre a hengerekre (az ábrán bal oldalon) nagyobb felhajtó erő fog hatni, mint a jobb oldali hengerekre, és az egész szerkezet elkezd az óramutató járásával megegyező irányba forogni.''

Segítsünk Egykő Albertnek, mutassuk meg, hogy a szerkezet nem fog örökké forogni!
(Ezt a feladatot nem oldotta meg sikeresen a csapat, ezért a következő évben is kitűzte a zsűri.)
Egy ügyes hajómérnök a következő ötlettel állt elő: a hajótesben van egy tórusz alakú tartály, és egy bizonyos szintig vízzel van töltve, a többi térfogatát levegő tölti ki (az ábrán a hajó sematikus keresztmetszete látható). Az a feladata, hogy a hajót oldalról lökdöső hullámok nehogy felborítsák a hajót annak rezonáns billegési frekvenciája közelében. Működhet ez a szerkezet egyáltalán? Ha igen, akkor hogyan, és hogyan kell méretezni? Milyen alakúra érdemes készíteni? Milyen hullámok ellen jelent védelmet?
Írjuk le a mellékelt, két merőleges síkú söralátétből álló rendszer mozgását.
(A csapat eszközként kapott két söralátétet, melyek egy sugaruk mentén be voltak vágva a közepükig, és a két alátét a vágások mentén merőlegesen egymásba volt csúsztatva.)
A hagyományosan júzefrend magyar távközlési monopólium, a Holnaptáv már a holnapután technológiáját fejleszti. Szemfüles mérnökei elolvasvák a mellékelt cikket (Nature 390, 575-579 (1997. december 11.), és felfigyeltek arra, hogy kvantumteleportációval át lehet vinni egy feles spinű részecske teljes állapotát egy távoli feles spinű részecskére. Igaz, hogy ehhez két bitnyi információt hagyományos távközlési vonalon kell továbbítani (az meg van dögivel), de ez a bolondnak is megéri, hiszen ezzel a kvantumállapotot jellemző két valós számot is sikerült továbbítani (ez pedig végtelen sok bit információt jelent!). Már csak egy dolog nyugtalanítja a mérnököket: mit szól ehhez az egészhez Shannon?
Az ábrán látható rezgőkör kondenzátorának lemezei közé egy m tömegű q tölrésű kis testet helyezünk. A test a kondenzátorlemezekre merőleges, egyik végén rögzített rugóhoz van erősítve. A rugó és az elektromágneses tér nincs kölcsönhatásban egymással. Vizsgáljuk a rendszer mozgását!
- Pistike, ne ülj fel a körhintára!
- Miért, Mama?
- Mert ha egy vezető rudat egyik végén átmenő, rá merőleges tengely körül megforgatunk, akkor a rúdban mozgó szabad elektronok a centrifugális erő következtében a rúd külső íven mozgó vége közelében sűrűsödnek össze. Az ott elhelyezett ülésen ülő Pistikéket pedig megrázza az áram!
- Ne aggódj Mami! A kezdeti tranziens után úgyis egyensúlyba jutnak az elektronok, és így nem folyik áram. Mindjárt meg is mérem a Kis Elektrotechnikus készletemmel az elektromos teret és az egyensúlyi töltéseloszlást is.
- Na jó, de addig én kiszámítom ugyanezeket a mennyiségeket a padon nyugvó koordinátarendszeremben.
(kis idő múlva...)
- Pistike, miért firkálod össze a vadonatúj integrálos pólódat?!
- Mert ...
Hogy dumálta ki magát Pistike?
Mindenki tudja, hogy a fociban hogyan kell a labdát csavarni. Miért térül el a labda az eredeti iránytól oldalirányban, és merre? Magyarázzuk meg a jelenséget a földhöz és a labdához rögzített koordináta rendszerben is!
A kapott hengeres dobozt mozgassuk körkörösen. Ha csak egy üveggolyó van benne, akkor annak mozgásiránya megegyezik a dobozéval, viszont ha tele van üveggolyókkal (egy rétegben), akkor a mozgás ellentétes irányú. Miért?
(A csapat eszközként kapott egy mackósajt-dobozt és sok üveggolyót.)

Résztvevők, eredmény

1.	Laza csapat [ELTE]	400 pont
	Asbóth János, Borsányi Szabolcs, Győri Zsuzsanna, Laczay Bálint, Major Márton
2.	Bányafene [ELTE]	390 pont
	Horváth Péter, Jánosik Konstantin, Mizera Ferenc, Puskás Zsolt, Varga Dezső
3.	Pacsitronok [ELTE]	332 pont
	Böde Csaba, Gábris Aurél, Kurucz Zoltán, Major Zsuzsanna, Salvatore Manmana
4.	L.Ú.D. [ELTE]	247 pont
	Bálint Imre, Egri Győző, Kormos Márton,Vukics András, Wágner Ferenc
5.	Atom Anti [ELTE]	210 pont
	Dunai Dániel, Fátay Dániel, Koncz Imre, Szöllősi Gergely, Végh Dávid
6.	Rumcájsz [BME]	157 pont
	Demkó László, Horváth Péter, Meliorisz Bálint, Nyakas Péter, Vásárhelyi Gábor
7.	Abszolút nulla [BME]	154 pont
	Eisler Zoltán, Helle Zita, Göröcs Zoltán Sándor, Pásztor Ádám, Vámos Lénárd
8.	Henrik és a billenőtraktor [BME]	114 pont
	Hermann György, Koskóci Balázs, Rudas Anna, Szilágyi András, Vörös Miklós

Zsűri

Dávid Gyula, Farkas Zénó, Katz Sándor, Veres Gábor

További anyagok

Részletes eredmény