سوالات IYPT سال 2016

به نام خدا

سلام

سوالات امسال رو ترجمه کردم که در پست های بعدی می تونید ببینید. مانند همیشه روان نبودن متن ترجمه شده رو به حساب تحت الفظی بودن ترجمه بذارید، چون نخواستم نسبت به متن اصلی تفاوتی داشته باشن، و از همین رو، نمی تونستم جملات رو به زبان روان برگردونم. به هر حال تمام سعی خودم رو کردم که متن ترجمه شده در عین دقت، قابل فهم و ملموس باشن و برای این کار وقت زیادی گذاشتم. امیدوارم براتون مفید باشه.

اینجا محفلی مطمئن برای مطرح شدن سوالات و اکتشافات شماست. منتظر نظرات سازنده تون هستم.

It is much easier to recognize error than to find truth. 

تشخیص اشتباهات بسیار آسان تر از پیدا کردن حقیقت است.

Goethe

Invent yourself

1. Invent yourself

Truly random numbers are a very valuable and rare resource. Design, produce, and test a mechanical device for producing random numbers. Analyse to what extent the randomness produced is safe against tampering.

1. خودتان اختراع کنید

اعداد کاملا تصادفی منبعی بسیار ارزشمند و نادر هستند. یک وسیله ی مکانیکی برای تولید عدد تصادفی طراحی، ساخته و تست کنید. تحلیل کنید که میزان تصادفی بودن عدد تولید شده تا چه گستره ای قابل اطمینان است.

Lagging Pendulum

2. Lagging Pendulum

A pendulum consists of a strong thread and a bob. When the pivot of the pendulum starts moving along a horizontal circumference, the bob starts tracing a circle which can have a smaller radius, under certain conditions. Investigate the motion and stable trajectories of the bob.

2. آونگ جامانده

آونگی شامل یک ریسمان محکم و یک وزنه است. هنگامی که تکیه گاه آونگ حول مسیر دایروی افقی شروع به چرخش می کند، تحت شرایط مشخصی، وزنه شروع به ترسیم دایره ای می کند که می تواند شعاع کمتری داشته باشد. این حرکت و خطوط سیر پایای وزنه را بررسی کنید.

Acoustic Lens

3. Acoustic Lens

Fresnel lenses with concentric rings are widely used in optical applications, however a similar principle can be used to focus acoustic waves. Design and produce an acoustic lens and investigate its properties, such as amplification, as a function of relevant parameters.

3. عدسی صوتی

عدسی های فرنل با حلقه های هم مرکز به طور گسترده ای در کاربردهای نوری استفاده می شود، اگرچه قانون مشابهی برای متمرکز کردن امواج صوتی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. یک عدسی صوتی طراحی و تولید کرده و ویژگی های آن، مانند میزان تقویت، را به عنوان تابعی از متغیرهای مربوطه بررسی کنید.

Super Ball

4. Super Ball

Throw a highly elastic ball into the space between two plates. The ball starts bouncing and under some circumstances can even be projected back to you. Investigate the motion of the ball and parameters influencing the motion, including the orientation of the plates.

4. شیطونک

یک توپ با قابلیت کشسانی بالا را داخل فضای بین دو صفحه پرتاب کنید. توپ شروع به جهیدن می کند و تحت شرایط خاصی حتی می تواند به سمت شما پس بجهد. حرکت توپ و متغیرهایی که روی حرکت تاثیرگذار هستند، شامل جهت گیری صفحات، را بررسی کنید.

Ultrahydrophobic Water

5. Ultrahydrophobic Water

Set a dish filled with soapy water onto a loudspeaker or other vibrator. When it oscillates, it is possible to hold small droplets on its surface for a long time. Explain and investigate the phenomenon.

5. آب فرا آبگریز

یک ظرف حاوی آب صابون را روی یک بلندگو یا لرزاننده دیگری قرار دهید. وقتی که [آب] نوسان می کند، می شود قطرات کوچک را روی سطح آن برای مدت زمان طولانی نگاه داشت. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

Electric Honeycomb

6. Electric Honeycomb

Set a vertically oriented steel needle over a horizontal metallic plate. Place some oil onto the plate. If you apply constant high voltage between the needle and the plate, a cell structure appears on the surface of the liquid. Explain and investigate this phenomenon.

6. لانه زنبور الکتریکی

یک سوزن فولادی را به صورت عمودی بالای یک صفحه فلزی افقی قرار دهید. مقداری روغن روی صفحه بریزید. اگر مقدار ثابتی اختلاف پتانسیل بالا بین سوزن و صفحه برقرار کنید، ساختاری سلولی روی سطح مایع ظاهر می شود. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

Hot Water Fountain

7. Hot Water Fountain 

Partially fill a Mohr pipette with hot water. Cover the top of the pipette with your thumb. Turn the tip upwards and observe the fountain exiting the tip. Investigate the parameters describing the height of the fountain, and optimize them to get the maximum height.

7. فواره آب داغ

یک پیپت مدرج (Mohr) را تا مقداری با آب داغ پر کنید. قسمت فوقانی پیپت را با انگشت شست بپوشانید. نوک [پیپت] را به سمت بالا برگردانده و و فواره ای که از نوک خارج می شود را مشاهده کنید. متغیرهایی که ارتفاع فواره را توصیف می کنند، بررسی کرده و آنها را برای دستیابی به بیشترین ارتفاع بهینه کنید.

Magnetic Train

8. Magnetic Train 

Button magnets are attached to both ends of a small cylindrical battery. When placed in a copper coil such that the magnets contact the coil, this "train" starts to move. Explain the phenomenon and investigate how relevant parameters affect the train's speed and power.

8. قطار مغناطیسی

قرص های آهنربایی به دو سر یک باطری استوانه ای کوچک متصل شده اند. این "قطار" وقتی داخل یک سیم پیچ مسی قرار گیرد به گونه ای که آهنرباها با سیم پیچ در تماس باشند، شروع به حرکت می کند. این پدیده را توضیح داده و تاثیر متغیرهای مربوطه در سرعت و قدرت قطار را بررسی کنید.

Water Waves

9. Water Waves

Generate a water wave with a vertically oscillating horizontal cylinder. When varying the excitation frequency and/or amplitude, the water seems to drift away from or towards the cylinder. Investigate the phenomenon.

9. امواج آبی

با یک استوانه افقی نوسان کننده، موجی آبی تولید کنید. وقتی بسامد و/یا دامنه ی القا تغییر می کند، به نظر می رسد آب از استوانه دور می شود یا به آن نزدیک می شود. این پدیده را بررسی کنید.

Light Rings

10. Light Rings

Let a liquid jet fall onto a surface. If the contact point is illuminated by a laser beam, rings of light around the jet can be observed (see Figure). Investigate the light rings and determine how they depend on relevant parameters of the whole system.

10. حلقه های نور

یک جت مایع را روی یک سطح رها کنید. اگر نقطه تماس با باریکه لیزر روشن شود، اطراف جت می توان حلقه های نور را مشاهده کرد (شکل را ببینید). حلقه های نور را بررسی کنید و  چگونگی وابستگی آنها را به متغیرهای مربوطه در کل سیستم تعیین کنید.

Rolling on a Disc

11. Rolling on a Disc 

If you put a light rolling object (e.g. a ring, a disc, or a sphere) on a horizontal rotating disc, it may start moving without being expelled from the disc. Explain how different types of motion depend on the relevant parameters.

11. غلطیدن روی دیسک

اگر یک شیئ غلطان سبک (مانند یک حلقه، یک دیسک یا یک کره) را روی یک دیسک چرخان افقی قرار دهید، ممکن است بدون پرتاب شدن به بیرون دیسک، شروع به حرکت کند. توضیح دهید که چگونه حالات مختلف حرکت به متغیرهای مریوطه وابسته است.

Van der Pauw Method

12. Van der Pauw Method 

It is known that conductivity of a material can be measured independently of the sample shape, as long as the sample has one border (no holes). To what extent can such a method be applied? Investigate and explain such measurements if the sample has holes.

12. روش واندر پاو

ثابت شده است که رسانایی یک ماده را، تا وقتی نمونه یک لبه دارد (بدون حفره)، می توان مستقل از شکل نمونه اندازه گیری کرد. این روش تا چه گستره ای می تواند مورد استفاده قرار گیرد؟ چنین سنجشی را اگر نمونه دارای حفره باشد بررسی کرده و توضیح دهید.

Paper Vice

13. Paper Vice 

Take two similar paperback books and interleave a few pages at a time. Push the books together. Hold the two books by their spines and try to pull them apart. Investigate the parameters that set the limits of being able to separate the books.

13. گیره کاغذی

دو کتاب مشابه با جلد کاغذی را برداشته و همزمان چند برگ آن را لای برگ های دیگری قرار دهید. دو کتاب را به یکدیگر فشار دهید. کتاب ها را از قسمت شیرازه نگه داشته و سعی کنید آنها را از هم جدا کنید. متغیرهایی که محدودیت هایی روی توانایی جدا کردن کتاب ها می گذارند، را بررسی کنید.

Sensitive Flame

14. Sensitive Flame 

A combustible gas (e.g. propane) streams vertically out of a fine nozzle and then through a fine metallic mesh at a distance of about 5 cm. The gas is lit and produces a flame above the mesh. Under some circumstances, this flame reacts very sensitively to sound. Investigate the phenomenon and the relevant parameters.

14. شعله ی حساس

جریانی از یک گاز اشتعال پذیر (مانند پروپان) از یک نازل نازک به صورت عمودی بیرون می زند و از یک توری ظریف فلزی در فاصله حدودا 5 سانتیمتری عبور می کند. گاز آتش زده شده و شعله ای بالای توری ایجاد می کند. تحت شرایطی، شعله نسبت به صدا بسیار حساسیت نشان می دهد. این پدیده و متغیرهای مربوطه را بررسی کنید.

Contactless Calliper

15. Contactless Calliper 

Invent and construct an optical device that uses a laser pointer and allows contactless determination of thickness, refractive index, and other properties of a glass sheet.

15. کولیس غیرتماسی

با استفاده از یک پوینتر لیزری، یک دستگاه نوری اختراع کرده و بسازید که بدون تماس، اجازه ی تعیین ضخامت، ضریب شکست و ویژگیهای دیگر یک ورقه شیشه ای را بدهد.

Frisbee Vortices

16. Frisbee Vortices 

When a vertical plate is partially submerged in water and pulled in a direction normal to the plate, a pair of vortices is created in the surface of the water. Under certain conditions, these vortices travel along the surface for a long distance. Investigate the parameters influencing the motion and stability of these vortices.

16. بشقاب پرنده گردابه ای

وقتی یک صفحه عمودی تا حدی داخل آب فرو رود و در جهت عمود بر [سطح] صفحه کشیده شود، یک جفت گردابه روی سطح آب تشکیل می شود. تحت شرایط مشخصی، این گردابه ها مسیری طولانی را در امتداد سطح طی می کنند. متغیرهایی که روی حرکت و پایایی این گردابه ها تاثیرگذار هستند را بررسی کنید.

Crazy Suitcase

17. Crazy Suitcase

When one pulls along a two wheeled suitcase, it can under certain circumstances wobble so strongly from side to side that it can turn over. Investigate this phenomenon. Can one suppress or intensify the effect by varied packing of the luggage?

17. چمدان دیوانه

وقتی کسی یک چمدان دارای دو چرخ را بکِشد، آن [چمدان] تحت شرایط مشخصی می تواند به صورتی شدید به این طرف و آن طرف تلو تلو بخورد تا حدی که ممکن است واژگون شود. این پدیده را بررسی کنید. آیا می توان با تغییر بسته بندی بار، این اثر را متوقف ساخته یا تشدید کرد؟