:IYPT 2019  مسائل و کیت منابع

Corona خودتان اختراع کنید  موتور  

موتور ساده ای بسازید که بر اساس تخلیه بار الکتریکی کرونا کار کند. بررسی کنید که حرکت روتور به چه پارامترهایی بستگی دارد و طراحی خود را به گونه ای بهینه سازی کنید که ماکزیمم سرعت  به ازاء ولتاژ ورودی به دست آید

Aerosol

 هنگامی که آب از میان یک روزنه کوچک چریان می یابد ذرات آب در هوا ( ایروسل) تشکیل می شود. پارامترهایی را که برای تعیین اینکه آیا یک ایروسل تشکیل شده است یا نه به عنوان یک جت برای نمونه انتخاب کنید. خواص ایروسل چیست؟

 صدای زیر 

یک دیاپازن و یا یک نوسانگر ساده  را در مقابل یک ورق کاغذ  که تماس کوچکی بین آن ها می باشد، مرتعش کنید. فرکانس صدای تولید شده از فرکانس اصلی دیاپازن کمتر می شود. این پدیده را بررسی کنید.

قیف و توپ

ی توانید با دمیدن هوا از طریق یک  قیف ، توپ سبک ( مانند توپ پینگ پونگ)  را بالا نگه دارید. این پدیده  را شرح دهید و پارامترهای  وابسته را بررسی کنید.

 پر کردن بطری

هنگامی که یک جت آب عمودی ،وارد یک بطری می شود صدایی تولید می شود و همانطور که بطری پر می شود، خواص صوت تولید شده تغییر می کند. بررسی کنید که چگونه پارامترهای سیستم مانند سرعت و ابعاد جت، اندازه و شکل بطری یا دمای آب بر روی صوت تولید شده اثر می گذارد.

   توپ های طوفانی

دو توپ فلزی چسبیده به هم اگر در اول یکی از آن ها را با دست بچرخانیم و سپس با یک لوله مثل نی آشامیدنی به میان آن ها بدمیم، با یک فرکانس بالای غیر باور کننده ای می چرخند. این پدیده را بررسی کنید.

صدای بلند

یک جسم قیفی یا بوقی شکل می تواند برای بهینه سازی انتقال صدای انسان به شنونده ای که در فاصله دور است استفاده شود. بررسی کنید که چگونه نتیجه صوت خروجی به شکل، اندازه و جنس قیف بستگی دارد.

Sci- Fiصدای  

با ضربه زدن به یک فنرمارپیچ آزاد  صدایی شبیه به سای – فای  ( شلیک تفنگ لیزری) در فیلم های علمی افسانه ای می شنوید. این پدیده را شرح داده و بررسی کنید.

 اپتیک سویا سوس

با عبور یک بیم لیزری از میان یک لایه سویا سوس( در حدود 200 میکرومتر) اثر لنز حرارتی مشاهده می شود. این پدیده را بررسی کنید.

چرخ چاه معلق

به دقت یک جسم سبک مثل یک دیسک استایروفرم را در نزدیکی لبه جت آبی که به سمت بالا می رود قرار دهید. تحت شرایط معینی ، جسم شروع به چرخیدن می کند تا جایی که در هوای مرطوب معلق می ماند. علت این پدیده  و پایداری آن را در برابر اغتشاشات بیرونی بررسی کنید .

چیدمان شدن در سطح صاف

تعدادی ذرات با اشکال منظم و سخت را بر روی یک سطح مرتعش بگذارید. بر حسب تعداد ذرات در واحد سطح، می توانند مانند ساختار کریستالی منظم شوند و یا خیر. این پدیده را بررسی کنید.

Gyroscope Teslameter

یک ژیروسکوپ چرخان که از ماده غیر فرو مغناطیسی و رسانا ساخته شده است وقتی در یک میدان غیر یکنواخت مغناطیسی قرار داده می شود سرعتش کم می شود. رابطه این کاهش سرعت را به پارامترهای وابسته بررسی کنید.

Moiré   شمارنده نخ 

وقتی یک الگوی خطوط غیر متقابل (با شکاف های شفاف بین) در یک قطعه از پارچه های بافته شده پوشش داده می شود، ممکن است حاشیه های مشخصی از آن دیده شود. یک  پوششی طراحی کنید که به شما اجازه می دهد تا  نخ های پارچه را بشمارید. دقت را برای پارچه های ساده (به عنوان مثال کتانی) تعیین کنید و آیا این روش برای پارچه های پیچیده تر (مثلا پارچه جین یا آکسفورد) قابل اعتماد است

آونگ حلقه ای

دووزنه یکی سنگین و دیگری سبک را با یک نخ به یکدیگر وصل کنید و بر روی یک میله افقی آن را بیندازید و با کشیدن وزنه سبک به سمت پایین وزنه سنگین به سمت بالا حرکت می کند. وزنه سبک را را رها کنید و می بینید که در اطراف میله چند دور می چرخد تا جایی که از افتادن وزنه سنگین به زمین جلوگیری می کند. این پدیده را بررسی کنید.

گهواره نیوتن

نوسانات گهواره نیوتن به تدریج کم می شود تا جایی که می ایستد. میزان کاهش این نوسانات به عنوان تابعی از پارامترهایی مانند تعداد، جنس، و صف بندی کره های این گهواره را بررسی کنید.

حباب های ته نشین شده

هنگامی که یک ظرف حاوی مایعی ( مثل آب) به صورت عمودی نوسان می کند، حباب ها به جای بالا آمدن شروع به پایین رفتن می کنند. این پدیده را بررسی کنید. 

عکس العمل چوب های آب نبات

چوب های آب نبات و یا بستنی با کمی خم کردن به یکدیگر طوری قفل می شوند که به آن ها  زنجیر بافت کبری می گویند.  هنگامی که یکی از دو انتهای این زنجیر که در روی یک سطح صاف قرار دارد آزاد می شود ، چوب ها با سرعت شروع به پریدن می کنند و موجی به سمت جلوی زنجیر پایین می رود. این رفتار زنجیر را بررسی کنید.

لینک های زیر جهت مشاهده ویدیوهای مرتبط با بعضی از مسائل

Corona Motor

looping pendulum 

Toy Physics – Looping Pendulum /// Homemade Science with Bruce Yeany  

Hurricane Balls

Popsicle Chain

https://physics.aps.org/articles/v10/98 

 


Problems for the 32nd IYPT 2019

Released by the IOC on July 26th, 2018

1. Invent Yourself

Build a simple motor whose propulsion is based on corona discharge. Investigate how the rotor’s motion depends on relevant parameters and optimize your design for maximum speed at a fixed input voltage.

2. Aerosol

When water flows through a small aperture, an aerosol may be formed. Investigate the parameters that determine whether an aerosol is formed rather than a jet for example. What are the properties of the aerosol?

3. Undertone Sound

Allow a tuning fork or another simple oscillator to vibrate against a sheet of paper with a weak contact between them. The frequency of the resulting sound can have a lower frequency than the tuning fork’s fundamental frequency. Investigate this phenomenon.

4. Funnel and Ball

A light ball (e.g. ping-pong ball) can be picked up with a funnel by blowing air through it. Explain the phenomenon and investigate the relevant parameters.

5. Filling Up a Bottle

When a vertical water jet enters a bottle, sound may be produced, and, as the bottle is filled up, the properties of the sound may change. Investigate how relevant parameters of the system such as speed and dimensions of the jet, size and shape of the bottle or water temperature affect the sound.

6. Hurricane Balls

Two steel balls that are joined together can be spun at incredibly high frequency by first spinning them by hand and then blowing on them through a tube, e.g. a drinking straw. Explain and investigate this phenomenon.

7. Loud Voices

A simple cone-shaped or horn-shaped object can be used to optimise the transfer of the human voice to a remote listener. Investigate how the resulting acoustic output depends on relevant parameters such as the shape, size, and material of the cone.

8. Sci-Fi Sound

Tapping a helical spring can make a sound like a “laser shot” in a science-fiction movie. Investigate and explain this phenomenon.

9. Soy Sauce Optics

Using a laser beam passing through a thin layer (about 200 µm) of soy sauce the thermal lens effect can be observed. Investigate this phenomenon.

10. Suspended Water Wheel

Carefully place a light object, such as a Styrofoam disk, near the edge of a water jet aiming upwards. Under certain conditions, the object will start to spin while being suspended. Investigate this phenomenon and its stability to external perturbations.

11. Flat Self-Assembly

Put a number of identical hard regular-shaped particles in a flat layer on top of a vibrating plate. Depending on the number of particles per unit area, they may or may not form an ordered crystal-like structure. Investigate the phenomenon.

12. Gyroscope Teslameter

A spinning gyroscope made from a conducting, but nonferromagnetic material slows down when placed in a magnetic field. Investigate how the deceleration depends on relevant parameters.

13. Moiré Thread Counter

When a pattern of closely spaced non-intersecting lines (with transparent gaps in between) is overlaid on a piece of woven fabric, characteristic moiré fringes may be observed. Design an overlay that allows you to measure the thread count of the fabric. Determine the accuracy for simple fabrics (e.g. linen) and investigate if the method is reliable for more complex fabrics (e.g. denim or Oxford cloth).

14. Looping Pendulum

Connect two loads, one heavy and one light, with a string over a horizontal rod and lift up the heavy load by pulling down the light one. Release the light load and it will sweep around the rod, keeping the heavy load from falling to the ground. Investigate this phenomenon.

15. Newton’s Cradle

The oscillations of a Newton’s cradle will gradually decay until the spheres come to rest. Investigate how the rate of decay of a Newton’s cradle depends on relevant parameters such as the number, material, and alignment of the spheres.

16. Sinking Bubbles

When a container of liquid (e.g. water) oscillates vertically, it is possible that bubbles in the liquid move downwards instead of rising. Investigate this phenomenon.

17. Popsicle Chain

Reaction Wooden popsicle sticks can be joined together by slightly bending each of them so that they interlock in a so-called “cobra weave” chain. When such a chain has one of its ends released, the sticks rapidly dislodge, and a wave front travels along the chain. Investigate the phenomenon.

problems2019_signed

iypt kit 2019

Attachments

0 Comments

Leave a Comment

FOLLOW US