مسابقات بین المللی فیزیک دانان جوان (IYPT)

Iranian (Persian) Blog of The International Young Physicists' Tournament

مسابقات بین المللی فیزیک دانان جوان (IYPT)

Iranian (Persian) Blog of The International Young Physicists' Tournament

مسابقات بین المللی فیزیک دانان جوان (IYPT)

این وبلاگ برای گفتگوی فارسی زبانان در مورد سوالات مسابقه IYPT ایجاد شده است و هدف آن، ایجاد یک فضای کوچک برای هم اندیشی علمی، گسترش فرهنگ پژوهشی و استفاده از نظرات دانش آموزانی است که از نظر جغرافیایی با هم فاصله دارند.

در این وبلاگ هر سوال را در مطلبی جداگانه قرار دادم تا بتوان آن را مستقلا بررسی کرد. باعث افتخار خواهد بود اگر شما هم در قسمت "نظرات" دستاوردها و تفکرات خود را به اشتراک بگذارید (می توانید نام مدرسه و شهر خود را در انتهای متن بنویسید). امیدواریم دانش آموزان فعال و خلاق در درک مفاهیم مرتبط با هر مسئله به ما کمک کنند.

به دنبال پروژه های جالب در مبحثی خاص هستید؟ از بخش کلمات کلیدی کمک بگیرید.

استفاده از مطالب این وبلاگ با ذکر منبع بلامانع است.

آخرین نظرات

به نام خدا

در ادامه سوالات مسابقه سال ۲۰۲۳ را قرار داده ام.

1. Fractal Fingers

The effect of fractal fingering can be observed if a droplet of an ink-alcohol mixture is deposited onto diluted acrylic paint. How are the geometry and dynamics of the fingers influenced by relevant parameters?

۱. انگشتان فراکتال

اگر قطره ای از مخلوط جوهر و الکل بر روی رنگ اکریلیک رقیق شده قرار گیرد، اثر انگشت فراکتال قابل مشاهده است. هندسه و دینامیک انگشتان چگونه تحت تأثیر پارامترهای مربوطه قرار می گیرند؟

Close up on a fractal fingering pattern.

2. Oscillating Sphere

A light sphere with a conducting surface is suspended from a thin wire. When the sphere is rotated about its vertical axis (thereby twisting the wire) and then released, it starts to oscillate. Investigate how the presence of a magnetic field affects the motion.

۲. کره نوسانی

یک کره سبک با سطح رسانا از یک سیم نازک آویزان شده است. وقتی که کره حول محور عمودی خود بچرخد (در نتیجه سیم را بپیچاند) و سپس آزاد شود، شروع به نوسان می کند. بررسی کنید که حضور میدان مغناطیسی چگونه بر این حرکت تأثیر می گذارد.

A slowly rotating hollow sphere in a magnetic field: First steps to de-spin  a space object: American Journal of Physics: Vol 84, No 3

3. Siren

If you direct an air flow onto a rotating disk with holes, a sound may be heard. Explain this phenomenon and investigate how the sound characteristics depend on the relevant parameters.

۳. آژیر

اگر جریان هوا را روی یک دیسک چرخان با سوراخ هدایت کنید، ممکن است صدایی شنیده شود. این پدیده را توضیح داده و چگونگی وابستگی مشخصات صدا به متغیرهای مربوطه را بررسی کنید.

4. Coloured Line

When a compact disc or DVD is illuminated with light coming from a filament lamp in such a way that only rays with large angles of incidence are selected, a clear green line can be observed. The colour varies upon slightly changing the angle of the disc. Explain and investigate this phenomenon.

۴. خط رنگی

هنگامی که یک دیسک فشرده یا DVD با نور یک لامپ رشته ای به گونه ای روشن شود که فقط پرتوهایی با زوایای تابش بزرگ به آن برخورد کنند، می توان یک خط سبز واضح مشاهده کرد. با کمی تغییر در زاویه دیسک، این رنگ تغییر می کند. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

5. Whistling Mesh

When a stream of water hits a rigid metal mesh within a range of angles, a whistling tone may be heard. Investigate how the properties of the mesh, stream and angle affect the cha­rac­teristics of the sound produced.

۵. توری سوت زننده

هنگامی که جریانی از آب به یک توری فلزی سخت در محدوده‌ای از زوایا برخورد کند، ممکن است صدای سوت شنیده شود. بررسی کنید که چگونه خواص توری، جریان و زاویه بر مشخصات صدای تولید شده تأثیر می گذارند.

A stainless steel tea strainer is cleaned under a jet of water in the sink

6. Magnetic-Mechanical Oscillator 

Secure the lower ends of two identical leaf springs to a non-magnetic base and attach magnets to the upper ends such that they repel and are free to move. Investigate how the movement of the springs depends on relevant parameters.

۶. نوسانگر مغناطیسی-مکانیکی

انتهای پایینی دو فنر تخت یکسان را به یک پایه غیرمغناطیسی محکم کنید و آهنرباهایی را به انتهای بالایی وصل کنید به گونه ای که یکدیگر را دفع کرده و آزادانه حرکت کنند. بررسی کنید که چگونه حرکت فنرها به متغیرهای مربوطه بستگی دارد.


7. Faraday Waves 

A droplet of less viscous liquid floating in a bath of a more viscous liquid develops surprising wave-like patterns when the entire system is set into vertical oscillation. Investigate this phenomenon and the parameters relevant to the production of stable patterns.

۷. امواج فارادی

یک قطره مایع با گرانروی کمتر که در یک حمام مایع با گرانروی بیشتر شناور است، زمانی که کل سیستم در نوسان عمودی قرار گیرد، الگوهای موج مانند شگفت انگیزی ایجاد می کند. این پدیده و متغیرهای مرتبط با تولید الگوهای پایدار را برررسی کنید.

Figure 5

8. Euler’s Pendulum 

Take a thick plate of non-magnetic ma­terial and fix a neodymium magnet on top of it. Suspend a magnetic rod (which can be assembled from cylindrical neo­dy­mium magnets) underneath it. Deflect the rod so that it touches the plate only with highest edge and release it. Study the motion of such a pendulum under various conditions.

۸. آونگ اویلر

یک صفحه ضخیم از مواد غیرمغناطیسی برداشته و یک آهنربای نئودمیومی را روی آن بچسبانید. یک میله مغناطیسی (که می تواند از آهنرباهای استوانه ای نئودمیومی ساخته شود) زیر آن آویزان کنید. میله را منحرف کنید تا فقط با لبه بالایی اش صفحه را لمس کند و آن را رها کنید. حرکت چنین آونگی را در شرایط مختلف مطالعه کنید.

Amazing Magnetic Pendulum | Magnet oscillations - YouTube

9. Oscillating Screw 

When placed on its side on a ramp and released, a screw may experience growing oscillations as it travels down the ramp. Investigate how the motion of the screw, as well as the growth of these oscillations depend on the relevant parameters.

۹. پیچ نوسانی

هنگامی که یک پیچ به پهلو روی سطح شیب دار قرار گرفته و رها شود، ممکن است در حین حرکت به سمت پایینِ سطح شیب دار، نوسانات فزاینده ای را تجربه کند. بررسی کنید که حرکت پیچ و همچنین رشد این نوسانات چگونه به متغیرهای مربوطه بستگی دارد.

10. Upstream Flow 

Sprinkle light particles on a water surface. Then allow a water stream to be incident on the surface from a small height. Under certain conditions, the particles may begin to move up the stream. Investigate and explain this phenomenon.

۱۰. جریان بالادست

ذراتی سبک را روی سطح آب بپاشید. سپس اجازه دهید یک جریان آب از ارتفاع کم به سطح [آب] بریزد. تحت شرایطی خاص، ذرات ممکن است شروع به حرکت به سمت بالای جریان بکنند. این پدیده را بررسی کرده و توضیح دهید.

11. Ball on Ferrite Rod 

A ferrite rod is placed at the bottom end of a vertical tube. Apply an ac voltage, of a frequency of the same order as the natural frequency of the rod, to a fine wire coil wrapped around its lower end. When a ball is placed on top of the rod, it will start to bounce. Explain and investigate this phenomenon.

۱۱.توپ روی میله فریتی

یک میله فریتی داخل انتهای پایینی یک لوله عمودی قرار گرفته است. یک ولتاژ متناوب، با فرکانسی همانند فرکانس طبیعی میله، به سیم پیچ ظریفی که دور انتهای پایینی آن [لوله] پیچیده شده است، اعمال می شود. هنگامی که یک ساچمه روی میله قرار بگیرد، شروع به جهیدن می کند. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

12. Rice Kettlebells 

Take a vessel and pour some granular material into it, for example, rice. If you dip e.g. a spoon into it, then at a certain depth of immersion, you can lift the vessel and contents by holding the spoon. Explain this phenomenon and explore the relevant parameters of the system.

۱۲. دَمبل برنجی

ظرفی بردارید و مقداری مواد دانه ای -مثلا برنج- در آن بریزید. اگر مثلا یک قاشق را در آن فرو کنید، در عمق مشخصی از فرو رفتن، می توانید ظرف و محتویات آن را توسط قاشق بلند کنید. این پدیده را توضیح داده و متغیرهای مربوط به این سیستم را بررسی کنید.

13. Ponyo’s Heat Tube 

A glass tube with a sealed top is filled with water and mounted vertically. The bottom end of the tube is immersed in a beaker of water and a short segment of the tube is heated. Investigate and explain the periodic motion of the water and any vapour bubbles observed.

۱۳. لوله حرارتی پونیو

یک لوله شیشه ای که سر آن آب بندی شده، با آب پر شده و به صورت عمودی نگه داشته می شود. انتهای پایین لوله در یک بشر آب غوطه ور می شود و به قسمت کوچکی از لوله گرما داده می شود. حرکت تناوبی آب و هرگونه حباب بخار مشاهده شده را بررسی کرده و توضیح دهید.

14. Jet Refraction 

A vertical jet can be refracted when passing through an in­cli­ned sieve with a fine mesh. Propose a law for such re­fraction and investigate relevant parameters.

۱۴. انکسار جت

یک جت عمودی هنگام عبور از یک غربال شیبدار با توری ظریف می تواند شکسته شود. یک قانون برای چنین انکساری پیشنهاد داده و متغیرهای مربوطه را بررسی کنید.

PDF) Flow "reflexion" and " refraction" on perforated wall

15. Pancake Rotation 

Place a few balls in a round container. If you move the container around a vertical axis, the balls can move co-directionally with the movement of the container, or they can move in the opposite direction. Explain this phenomenon and investigate how the direction of movement depends on re­le­vant parameters.

۱۵. چرخش پنکیک

چند توپ را در یک ظرف گرد قرار دهید. اگر ظرف را حول یک محور عمودی حرکت دهید، توپ ها ممکن است هم جهت با چرخش ظرف یا در جهت مخالف حرکت کنند. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید که چگونه جهت حرکت [توپ ها] به متغیرهای مربوطه بستگی دارد.

PDF) Swirling Granular Matter: From Rotation to Reptation

16. Thermoacoustic Engine 

A piston placed in the open end of a horizontal test tube which has its other end partially filled with steel wool may oscillate when the closed end is heated up. Investigate the phe­no­menon and determine the efficiency of this engine.

۱۶. موتور صوتی-حرارتی

پیستونی در انتهای باز یک لوله آزمایش افقی که انتهای دیگر آن تا حدی با سیم ظرفشویی پر شده، قرار گرفته است. پیستون ممکن است با گرم شدن انتهای بسته [ی لوله]، نوسان کند. این پدیده را بررسی کرده و بازدهی این موتور را تعیین نمایید.

Thermo Acoustic Engine

17. Arrester Bed 

A sand-filled lane results in the dissipation of the kinetic energy of a moving vehicle. What length is necessary for such an arrester bed to entirely stop a passively moving object (e.g. a ball)? What parameters does the length depend on?

۱۷. بستر گیرانداز

یک مسیر پر از شن و ماسه منجر به اتلاف انرژی جنبشی یک خودروی در حال حرکت می شود. چه طولی برای چنین بستر گیراندازی لازم است تا یک جسم متحرک منفعل (مثلاً یک توپ) را کاملاً متوقف کند؟ این طول به چه متغیرهایی بستگی دارد؟

Download free picture Beach Volleyball sand ball on CC-BY License ~ Free  Image Stock tOrange.biz ~ fx №13591