NYIFFF - Nyílthelyi Fifiqs Fiziqs Feladatok - Kreatív fizika csapatverseny
Kreatív fizika csapatverseny

NYIFFF '06

A 14. NYIFFF ideje és helye:

Időpont: 2006. április 28 - május 1.
(péntek du. - hétfô du.)
Helyszín: Szigliget, Szentes Városi Üdülőtábor

A versenyre főiskolai / egyetemi hallgatók és doktoranduszok 3-5 fős csapatai jelentkezhetnek.
(Ha nincs csapatod, ld. lentebb a Magányos Harcosok Klubját.)

Jelentkezési határidő:
2006. április 24. (hétfő)

A jelentkezés kizárólagos módja: az innen letölthető megfelelő űrlapot kitöltve el kell küldeni a nyifff@ludens.elte.hu címre. Jelentkezési űrlap csapatok, magányos harcosok és szurkolók részére.

MAGÁNYOS HARCOSOK KLUBJA: ha valaki szeretne eljönni, de nincs csapata, jelentkezzen a nyifff@ludens.elte.hu címen! Vagy beszervezzük egy fogadókész csapatba, vagy ha több magányos harcos is jelentkezik, összekovácsolunk egy új csapatot.

SZURKOLÓK: természetesen nem csak versenyezők jöhetnek a NYIFFF-re, szívesen látjuk szurkolóikat is (barátok, rokonok, üzletfelek). Továbbá szeretettel várjuk az öreg fizikusokat, korábbi versenyzőket is (legyen a NYIFFF egy találkozási fixpont!), valamint bárkit, akinek felkeltette a verseny az érdeklődését, de nem tud vagy nincs kedve versenyezni.

Nevezési dij: versenyzőknek 6eFt, szurkolóknak 10eFt, a beérkező támogatások függvényében csökkenhet.

Bármilyen kérdés, probléma esetén email: nyifff@ludens.elte.hu

Nyissátok az agyatokat, készüljetek a megmérettetésre:

NYIFFF-re fel!

Előfeladatok

  1. Használjuk ki az ellenfél szellemi kapacitását!


  2. Könnyítsétek meg a bölcs és pártatlan zsűri feladat-konstruáló munkáját! Találjatok ki olyan NYIFFF-szerű elméleti vagy kísérleti 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 kitűzésre javasolt feladatot legkésőbb öt nappal a verseny megkezdése előtt, azaz 2006. április 23-án, vasárnap éjfélig kérjük elküldeni a nyifff@ludens.elte.hu címre. A blöffök és felesleges szívatások elkerülése céljából kérjük, hogy mellékeljetek a feladathoz rövid megoldás-vázlatot – ebből a zsűri láthatja, hogy a kitűző csapat ténylegesen foglalkozott a problémával. A mércét meg nem ütő, nem NYIFFF-szerű, esetleg korábban már előfordult feladatot a zsűri visszaküldi, és újat kér helyette.

  3. Weber-állandók mérése

    Mekkora fizetésemelés késztet egy fizikust arra, hogy munkahelyet változtasson? Mekkora az a sörmennyiség, ami után egy üveg sör elfogyasztása már nem okoz észlelhető különbséget? Ezekre és ehhez hasonló kérdésekre a Weber-féle pszichofizikai törvény adja meg a választ, mely szerint egy adott ingerintenzitásnál az ember számára még érzékelhető intenzitás különbség és az intenzitás hányadosa az adott inger fajtára jellemző konstans. Képletben kifejezve ΔI/I = k, ahol k az ingerhez tartozó Weber-konstans.

    Vázoljátok, milyen mérési módszerekkel lehet mérni általánosságban egy tetszőleges fizikai intenzitás által okozott inger esetén azt a minimális intenzitás különbség értéket, amennyivel az intenzitásnak változnia kell, hogy az érzékletben észrevehető változást okozzon. Taglaljátok a lehetséges módszerek előnyeit és hátrányait (szubjektívitás, habituáció, anticipáció)!

    Mérjétek ki a Weber-konstansokat két tetszőlegesen választott ingerre az alábbi listából.

    • Hangintenzitás
    • Hangfrekvencia
    • Fényintenzitás
    • Illatkoncentráció
    • Ízkoncentráció
    • Nyomásintenzitás
    • Hőmérséklet

    A választott mérés bármely párosítás lehet, kivéve a hangintenzitás mérés a hangfrekvencia méréssel együtt. Amennyiben az adott inger fajta lehetőséget ad rá, szabadon választhatjátok az érzékelés szervét vagy a körülményeket. Például a nyomásra vagy a hőmérsékletre különböző szerveinkkel különbözőképpen vagyunk érzékenyek. Minden esetben teremtsetek reprodukálható körülményeket a méréshez.

    Vizsgáljátok meg mennyire teljesül a Weber-törvény, valóban állandó-e a Weber-konstans? Vizsgáljátok meg azt is az általatok választott két inger esetében, hogy mi a Weber-törvény érvényességének alsó határa, azaz mi az a legkisebb ingerintenzitás, ami még észlelhető az ember számára. A Weber-törvény felső határát, azaz a fájdalomküszöb környékét, nem kell megvizsgálni!

    A méréseitekről készítsetek dokumentációt szabadon választott írott formában (cikk, jegyzőkönyv, poszter). A dokumentáció alapján a mérési körülmények legyenek reprodukálhatók. Szerepeljenek a mérési adatok és a Weber-törvényt mutató grafikonok. Taglaljátok a használt mérési eljárás előnyeit és hátrányait.

  4. Lufiágyú

    Segítsetek a zsűrinek megostromolni a Szigligeti várat!

    Készítsetek ágyút, mely kizárólag egy felfújt standard lufi energiáját felhasználva minél távolabbra juttat egy standard ágyúgolyót. A kilövés vízszintes terepen történik. Az ágyúgolyónak a vízszintesen megtett távolsága számít egy előre megadott irányra vetítve az ágyú elhagyásától a földet érésig, illetve pontosabban annak a vízszintnek az újbóli eléréséig, mely szinten az ágyúgolyó az ágyút elhagyta. Az ágyúgolyót semmilyen függelékkel vagy segédszerkezettel nem szabad ellátni, az ágyú elhagyása után annak szabadon kell repülnie. A lufit normál állapotú levegővel kell felfújni, es légköri nyomású levegőben tartani. A szerkezetbe a felfújt lufi energiáján kívűl más módon energiát betáplálni (illetve előre elraktározott energiát felhasználni) nem szabad. A lufi energiája azonban szabadon transzformálható. Az ágyúhoz használható standard lufikat és standard ágyúgolyókat (kb. 17 mm átmérőjű acélgolyók) a zsűri biztosítja, melyeket nevezéskor lehet átvenni.

Helyi feladatok

Nyifff első feladatcsokor

Üdvözlünk benneteket a 2006. évi Nyílthelyi Fifikus Fizikus Feladatok versenyén! Az elkövetkező 4 napban remélhetőleg izgalmas problémák megoldásai várnak rátok. Az idei ,,hosszú'' NYIFFF-en lesz egy pihenő éjszaka, mégpedig a szombat éjjel. Ez azt jelenti, hogy az első blokkban kiadott feladatok beadási határideje szombat éjfél. Ez alól csak az egymásnak feladott feladatok kivétel, azokat ugyanis a szombati vacsora után kell ismertetni. Szombat éjfél után egészen a vasárnapi reggeliig nincsen semmi kötelezettség, tehát lehet nyugodtan aludni, és kipihenni a fáradalmakat. A Weber-állandós mérések dokumentációit még péntek este kérjük kifüggeszteni az előadóban. A lufiágyúk versenyére előreláthatóan szombat délután, a szigligeti strandon fog sor kerülni. Az egymásnak adott feladatok megoldásait 10 percben kell ismertessétek a szombati vacsora után tartandó szeánszon. Készüljetek fel az általatok adott feladatból is, mert az arra érkező megoldást nektek kell majd elbírálnotok 5 percben! Törekedjetek a kiadott mérések minél pontosabb kivitelezésére, az elméleti modellek kidolgozására, és e kettő konfrontálására is! A feladatok megoldását mérési jegyzőkönyvben dokumentáljátok, és ezeket legkésőbb szombat éjfélig juttassátok el a zsűrihez!

Kellemes gondolkodást és sikerekben gazdag éjszakákat kíván a Bölcs és Pártatlan Zsűri.

Egymásnak feladott feladatok

Vízpogácsa

Vizsgáljátok két egymáshoz közeli sík felület (praktikusan két üveglap) közötti folyadékáramlást! Tegyetek néhány csepp vizet az alsó üveglapra, és nyomjátok rá a másik lapot. Milyen érdekes jelenségek figyelhetők meg? Talán nem elég simák az üveglapok? Vagy mégsem ez a meghatározó a víz áramlásában? Próbálkozzatok más folyadékokkal is. Mi a szerepe a folyamat során a viszkozitásnak és a felületi feszültségnek? Üveglapokat a zsűri biztosít, melyeket a tábor területén lehet majd átvenni.
Kitűzte: 2,7 Kelvin
Kapja: Guildenstern és a Gruffacsór

Árnyékolt rúdmágnes

Mérjük meg, hogy hányadára csökken egy rúdmágnes térerőssége a tengelye mentén, ha eléje egy sík korongot (praktikusan egy konzervdoboz tetőt) helyezünk? Mikor maximális az árnyékolás mértéke? Adjunk elméleti magyarázatot az eredményre, megfontolásaink alapján pedig konstruáljunk minél jobb árnyékoló illetve erősítő lemezt. Rúdmágnest a zsűri biztosít, melyet a tábor területén lehet átvenni.
Kitűzte: Texasi Láncfűrészes
Kapja: 2,7 Kelvin

Réteges tusfürdő

Végezzük el a következő kísérletet a zsűri által biztosított tusfürdővel: készítsünk 80-20%-os tusfürdő-víz keveréket. Alaposan, legalább fél percen át, rázzuk össze! Hagyjuk a keveréket ülepedni, és figyeljük meg, mi történik! Írjuk le a tapasztalatokat, tanulmányozzuk részletesen a 10-20 perc után kialakuló jelenséget! Alkossunk elméleti modellt, mellyel a jelenség magyarázható. Kísérletileg mérjük meg a modellparamétereket, ezek alapján jósoljuk meg a jelenség lezajlását, meggondolásainkat vessük össze a tapasztalatokkal!
Kitűzte:Szokásos
Kapja: Texasi Láncfűrészes

Mérjük meg a tér dimenziószámát!

Guildenstern és Gruffacsór jőnek.

GUILDENSTERN: Halld, kedves Gruffacsór, mit olvastam az imént a ,,Hírelméleti húrharsonában'' vagy a ,,Húrelmleti hírharsonában'' vagy valami ilyesmiben. A Világmindenség végső elmélete csak akkor lehet konzisztens, ha a Világegyetem nem 3(+1), hanem 11 dimenziós. De akkor miért csak hármat látunk itt, Helsingorben?
GRUFFACSÓR: Drága barátom, bizton csodálkozol, miért nem lepődöm meg ezen. Már Kaluza s Klein óta tudjuk, hogy ezek a plusz dimenziók kompaktak is lehetnek.
GUILDENSTERN: Vajh' mekkora lehet e dimenziók mérete?
GRUFFACSÓR: Kicsiny. Bár az ADD (Arkani-Hamed, Dvali, Dimopoulos) elméletben akár makroszkopikus méretre is felhízhatnak. Akár még Szigliget kies várában is adható felső becslés méretükre s számukra.
Guildenstern és Gruffacsór el. NYIFFF versenyzők hada izgatottan jő.

Egy kis prózai segítség: keressünk olyan fizikai összefüggéseket, amelyekben explicite szerepel a térdimenziók száma, majd mérésekkel adjunk (felső) becslést ezek méretére. (Példa: Gauss-tétel => ,,négyzetes'' erőtörvény)

Kitűzte: Guildenstern és a Gruffacsór
Kapja: Szokásos

Mézesmadzag

Sokan megfigyelhették már, hogy a csapból kifolyó kör keresztmetszetű vékony vízsugár függőlegesen lefelé csurogva egyre joban elvékonyodik, majd cseppekre esik szét. Eső után a pókháló szálain egymástól többé-kevésbé egyforma távolságra gyülnek össze a vízcseppek. A cseppképződésnek ezt a jelenségét saját magunk is létrehozhatjuk a nyálunk felhasználásával. Két ujjunk között -- a nyál speciális anyagának köszönhetően -- viszonylag hosszú ideig fennmaradó sima folyadékszálat feszíthetünk ki, amin néhány másodperc múlva szabályosan ismétlődő cseppecskék jelennek meg. A lenyűgöző ,,gyöngysor'' jól megfigyelhető egy asztali lámpa oldalról érkező fényében sötét háttér előtt. Ha jól megfigyeljük a folyadékszálat, észrevehetjük, hogy a szomszédos cseppek között félúton kisebb cseppek is kialakulhatnak.

Vizsgáljuk meg a jelenséget elméletileg és kísérletileg! A gravitáció hatását ne vegyük figyelembe a számítások során, kísérleteinkben pedig vízszintes szálon vizsgáljuk a jelenséget. Első lépésként hasonlítsuk össze egy hengeres folyadékszál, és az abból kialakuló cseppsor energiaviszonyait! Ez alapján mit várunk, mi lenne a legkedvezőbb a folyadék számára?

A kialakuló hullámhossz pontosabb leírásához figyelembe kell vennünk, hogy hiába vezet esetleg energianyereséghez a gyöngysor kialakulása, nem biztos, hogy a szál kicsiny befűződése rögtön energianyereséghez vezet. Tegyük fel, hogy a szál periódikusan szinuszhullámszerűen befűződik, valamekkora kicsiny amplitúdóval. Számoljuk ki, hogy milyen hullámhosszakra fog a befűződés tovább folytatódni?

Az sem mindegy, hogy az egyes hullámhosszakhoz tartozó perturbációk milyen gyorsan fűződnek be. Az lesz a domináns hulámhossz, ami a leggyorsabban kialakul. Becsüljük meg, hogy az egyes hullámhosszakra mekkora a befűződés sebessége! Melyik lesz a számítások alapján a legéletrevalóbb komponens, ami végül kialakítja a megfigyelhető hullámhoszt?

Végezetek méréseket vízzel. A zsűri biztosít számotokra egy vékony polimerszálat, ami nagyon praktikusan használható, mert ernyedt állapotban magába szívja a vizet, de megfeszítve szépen kiülnek rá a cseppek. Méjétek ki a lambda(r) függvényt, ahol lambda a hullámhossz, r pedig a kezdetben hengeres folyadékszál sugara. W. S. Rayleigh (1842--1919) Nobel-díjas angol fizikus megmutatta, hogy elhanyagolható belső súrlódási folyadékra a lambda = 9.02r a leggyorsabban növekvő instabilitás hullámhossza. Hogyan aránylik ehhez az elméleti becslésetek, és hogyan aránylik ehhez a mérésetek? Végezzetek kísérleteket mézzel is. Mi a helyzet, ha viszkózus a folyadék, ez növeli vagy csökkenti a kialakuló hullámhosszat? Meg tudjátok-e becsülni a méz viszkozitása alapján, hogy mennyi idő kell a jelenség kialakulásához? Meg tudjátok-e magyarázni a nagy cseppek között félúton esetlegesen kialakuló kisebb cseppeket? A mérésekről készült jegyzőkönyvet és az elméletet szombat éjfélig kell beadni.

Pingvin

Kerssétek meg a tábor területén elrejtett pingvint! Végezzetek többféle mérést a pingvin belső nyomásának meghatározására! Mérjétek meg a pingvin térfogatát, és számoljátok meg, hogy hány lyuk van rajta! A mérések során a pingvinnek nem eshet bántódása. Éles tárggyal közeledni felé tilos! Tűzveszélyes eszközzel közeledni hozzá tilos! A mérésekről készült jegyzőkönyvet szombat éjfélig kell beadni.

... vagy ez a hullám?

Ejtsetek a Balatonba méretes -- közel gömb alakú -- testet. A test mozgási energiája részben vízhullámok energiájává alakul. Mérjétek meg, hogy a testtől messzire (a test lineáris méretének tízszeresére) eljutott körhullámok mekkora energiát visznek el? Hogyan függ ez a test méretétől, a vízbeesés magasságától, a Balaton mélységétől? Mekkora így a hullámkeltés ,,hatásfoka''? Hogyan tudjuk a legjobb hatásfokot elérni? Próbáljátok elméleti megfontolások alapján is megbecsülni a hullámkeltés várt energiáját, illetve keressetek összefüggéseket a paraméterek és a mért mennyiségek között! A mérésekről készült jegyzőkönyvet szombat éjfélig kell beadni.

Trükkös feladványok

Szombat délelött a csapatok érdekes feladványokat fognak kapni. Ezek megoldására 1 óra áll majd rendelkezésre, és a megoldások bemutatására 15 perc. A csapatok különböző időpontokban fogják megkapni a feladatokat az alábbi menetrend szerint. A feladványokat a zsűri házhoz viszi.

A feladványok:

Meglepetés példa

A zsűri fenntartja a jogot, hogy menet közben új példákat tűzzön ki. Egy ilyenre lehet számítani a péntek esti villámkérdések után.

Nyifff második feladatcsokor

Szikra

Töltsetek fel egy testet sztatikus elektromossággal, majd csaljatok ki belőle minél nagyobb szikrát! A feladathoz természetesen semmilyen nagyáramú készülék nem használható! A szikrát mutassátok be a zsűrinek vasárnap éjfélig.

Kártyatorony

A zsűritől kapott standard 55 lapos poker kártyacsomag felhasználásával építsetek minél magasabb tornyot. A kártyákat lehet alakítani tépni, gyűrni, vágni, hajtogatni. De a kártyalapokon kívül semmilyen más anyagot (ragasztót, vizet, stb.) vagy eszközt, használni nem szabad! A toronynak legalább 1 percig állnia kell. A torony csomagolópapír talapzaton kell álljon, hogy a súrlódási együtthatót standardizáljuk. Ezt a konstrukciót vasárnap éjfélig kérjük bemutatni.

Vörösborospohár

Egy vörösborospohárba vizet töltünk, az ujjunkat bevizezzük, és finoman körözni kezdünk vele a pohár szélén. Attól függően, hogy milyen erősen és milyen gyorsan mozgatjuk a kezünket, nagyon különböző jelenségeket tapasztalhatunk. Miután megkaptátok ezt a feladatot, minden csapatot fel fogunk keresni, és megmutatjuk, hogy pontosan milyen jelenségekre is gondolunk. Magyarázzátok meg a látottakat! Milyen rezgési módusok vesznek részt az egyes jelenségekben, és egyáltalán mi rezeg? A saját kísérleteiteket és a magyarázatotokat tartalmazó jegyzőkönyvet hétfő reggel kérjük leadni.

CD, DVD

Becsüljétek meg optikai úton, hogy hányszor nagyobb a tárolókapacitása egy DVD-nek, mint egy CD-nek! Az eredmény meghatározásához csak a saját mérési eredményeitekre támaszkodhattok.

Valamelyik lemez felhasználásával készítsetek spektométert! A spektrométer segitségével írjátok le minél pontossaban a nagyteremben található neoncsövek spektrumát! A mérésekről készült jegyzőkönyvet hétfőn a reggelinél kérjük leadni. A spektrométert a mérések elvégzése után, de még használhaó állapotban mutassátok meg a zsűrinek!

Gatyamadzag

A korábban már használt gatyamadzagból kihúzott plimerszálaknak határozzátok meg a fizikai tulajdonsgait. A zsűrit különös tekintettel érdekli a szálak vastagsága, terheletlen állapotban a fraktáldimenziójuk és a rugalmas tulajdonságai (direkciós modulus, torziós modulus, szakítószilárdság). A mérési jegyzőkönyvek leadási határideje hétfő .

Mágneses tér mérése szállal

Az 50es és 60as években áramjárta szállal részecskepályákat mértek. Igazoljuk, hogy egy vékony áramjárta szál alakja ugyaolyan, mint egy megfelelő impulzusú töltött részecskéé.
A feladat leadási határideje hétfő.

Nyifff feladatcsokor a(z elmaradt) kirándulásra

Emlékező fémek

Az alakmemóriával rendelkező anyagok az intelligens anyagok nagy, önálló csoportját alkotják. Ide tartoznak például az emlékező fémek. A legismertebb alakmemóriával rendelkező fém egy nikkel-titán ötvözet, a nitinol, melyet a zsűri szívesen bemutat a csapatoknak. Amennyiben az emlékező fém formáját egy kritikus hőmérséklet felett hozzuk létre, akkor a fém erre az alakra a kritikus hőmérséklet alatt bekövetkező maradandó alakváltozás után is emlékszik. Ha alacsony hőmérsékleten valamilyen mechanikai hatás miatt a fémtárgy alakja megváltozik, akkor ez a kritikusnál magasabb hőmérsékletre hevítve visszanyeri az eredetileg kialakított formáját, és meg is tartja azt alacsonyabb hőmérsékelten. Felmelegítés nélkül megállapíthatatlan, hogy a fém memóriája milyen eredeti formát őriz. E szokatlan tulajdonság az alak és a termikus kölcsönhatás szoros kapcsolatának köszönhető. Az emlékező anyagok megjelenése új lehetőségekkel gyarapíthatja a modern technikát és a hétköznapi életünket. Csavaros elméteket megfeszítve járuljatok hozzá hétköznapi életünk jobbá tételéhez. Találjatok ki minél több eszközt, az emlékező fémek felhasználásával. Találmányaitokat írásos formában röviden ismertessétek. Beadási határidő a vasárnapi vacsora.

Baliéder

A következő feladatban olyan térbeli élhálózatot kell szerkeszteni, amelynek élei merev fapálcikák és kifeszített madzagok. A csúcsaiban madzagok és legfeljebb egy pálcika érintkezhet. Fapálcikák nem érintkezhetnek. Élek sehol másutt nem érintkezhetnek, csak a csúcsokban. Az élhálózatnak ennek ellenére merevnek kell lennie. A madzagok a csúcsokban oda vannak erősítve egymáshoz és a pálcikához. A madzagok között nem lehet felesleges, tehát bármelyik madzagot meglazítva az élhálózat megszűnik merev lenni. Szerkesszünk ilyen élhálót hurkapálcikák segítségével. Lehetőleg minél egyszerűbbet? Mi a minimális élszám? Beadási határidő a vasárnapi vacsora.

Résztvevők, eredmény

1. Szokásos 426 pont
Balogh László, Lajkó Miklós, Nádor Csaba, Wacha András
2. Guilderstern és Gruffacsór 377 pont
Barta Veronika, Béky Bence, Kis Dániel Péter, Patay Gergely
3. Texasi Láncfűrészesek 323 pont
Gould Attila, Handauer Péter, Kómár Péter, Szécsényi István
4. 2,7 Kelvin 282 pont
Kuti Adrienn, Cseh Dávid, Lippai Zoltán, Varga József
Zsűri
Egri Gyôzô, Gáspár Merse Előd, Juhász Péter, Sexty Dénes, Varga Dezsô + Dávid Gyula
Infrastrukturális szervezők (MAFIHE)
Szalai Nikolett
Bölcsészlány és szurkoló
Valjon Ágnes