سوالات مسابقه IYPT سال 2018

به نام خدا

سوالات سال 2018 را ترجمه کردم. به نظر سوالات امسال گرایش به موضوعات مرتبط با سیالات دارد. همچنین پدیده های زیبایی چون اثر دمای کوری، شکل گیری توده ی مواد گرانول، دریچه ی تسلا و رفتارهای خاص سیالات معرفی شده اند. برخی سوالات از این جهت که با زندگی روزمره سروکار دارند، جالب اند، مانند نی نوشابه، ساعت شنی، تصویر فانوس و ساخت حباب. 

در ترجمه ی برخی از سوالات پیدا کردن کلماتی که بتواند حق مطلب را ادا کند و در عین حال به روان بودن متن لطمه نزند بسیار مشکل بود. بسیار خوشحال خواهم شد اگر با نظرات خود، مرا در بهبود ترجمه یاری کنید.

 

The originator of a new concept finds, as a rule, that it is much more difficult to find out why other people do not understand him, than it was to discover the new truth. 

 بنیان گذار یک مفهوم جدید، به عنوان یک قانون، این را می یابد که فهمیدن اینکه چرا مردم او را نمی فهمند، به مراتب سخت تر از کشف آن حقیقت جدید است.

Hermann von Helmholtz

Invent Yourself

1.Invent Yourself

Construct a simple seismograph that amplifies a local disturbance by mechanical, optical or electrical methods. Determine the typical response curve of your device and investigate the parameters of the damping constant. What is the maximum amplification that you can achieve?

1. خودتان اختراع کنید

با روش های مکانیکی، اپتیکی یا الکتریکی، یک لرزه نگار ساده بسازید که یک اختلال محلی را تقویت نماید. منحنی پاسخ نوعی دستگاهتان را مشخص کنید و متغیرهای ثابت میرایی را مورد بررسی قرار دهید. بیشترین مقدار تقویتی که می توانید به دست بیاورید چقدر است؟

Colour of Powders

2.Colour of Powders

If a coloured material is ground to a powder, in some cases the resulting powder may have a different colour to that of the original material. Investigate how the degree of grinding affects the apparent colour of the powder.

2.رنگ پودر

اگر یک ماده رنگی به شکل پودر دربیاید، در بعضی از حالات، پودر حاصله رنگی متفاوت از [رنگ] ماده اصلی به خود می گیرد. بررسی کنید که چگونه میزان خردشدگی روی رنگ ظاهری پودر اثر می گذارد. 

Dancing Coin

3.Dancing Coin

Take a strongly cooled bottle and put a coin on its neck.Over time you will hear a noise and see movements of the coin. Explain this phenomenon and investigate how the relevant parameters affect the dance.

3. سکه رقصان

یک بطری بسیار سرد برداشته و یک سکه روی دهانه ی آن قرار دهید. با گذشت زمان صدای نویزی خواهید شنید و تکان های سکه را خواهید دید. این پدیده را نوضیح داده و بررسی کنید که چگونه متغیرهای مربوطه روی رقص اثر می گذارند.

Heron's Fountain

4.Heron's Fountain

Construct a Heron’s fountain and explain how it works. Investigate how the relevant parameters affect the height of the water jet.

4. فواره ی هرون

یک فواره ی هرون بسازید و توضیح دهید که چگونه کار می کند. بررسی کنید که چگونه متغیرهای مربوطه روی ارتفاع پرتاب آب اثر می گذارند.

Drinking Straw

5.Drinking Straw

When a drinking straw is placed in a glass of carbonated drink, it can rise up, sometimes toppling over the edge of the glass. Investigate and explain the motion of the straw and determine the conditions under which the straw will topple.

5. نی نوشابه

وقتی یک نی نوشابه داخل لیوانی از نوشیدنی گازدار قرار می گیرد، ممکن است بالا بیاید، [و حتی] بعضی مواقع از لبه ی لیوان سرنگون شود. حرکت نی را بررسی کرده و توضیح دهید و شرایطی را که منجر به سرنگون شدن نی می شود تعیین کنید.

Ring Oiler

6.Ring Oiler

An oiled horizontal cylindrical shaft rotates around its axis at constant speed. Make a ring from a cardboard disc with the inner diameter roughly twice the diameter of the shaft and put the ring on the shaft. Depending on the tilt of the ring, it can travel along the shaft in either direction. Investigate the phenomenon.

6. حلقه ی روغنی

یک میله ی استوانه ای افقی که روغنی شده است حول محور خود با سرعت ثابت می چرخد. با استفاده از مقوا یک حلقه درست کنید که قطر داخلی آن تقریبا دو برابر قطر میله باشد و حلقه را در میله بیاندازید. بسته به شیب حلقه، حلقه می تواند در هر دو جهت در امتداد میله حرکت کند. این پدیده را بررسی کنید.

Conical Piles

7.Conical Piles 

Non-adhesive granular materials can be poured such that they form a cone-like pile. Investigate the parameters that affect the formation of the cone and the angle it makes with the ground.

7. توده های مخروطی

می توان مواد دانه ای غیرچسبنده را به گونه ای ریخت که تشکیل توده های مخروط مانند بدهند. متغیرهایی که روی تشکیل مخروط و زاویه ی آن با زمین اثر می گذارند را بررسی کنید.

Cusps in a Cylinder

8.Cusps in a Cylinder

A horizontal cylinder is partially filled with a viscous fluid. When the cylinder is rotated around its axis, unusual fluid behaviour can be observed, such as cusp-like shapes on the walls of the cylinder. Investigate the phenomenon.

8. منقار در استوانه

یک استوانه ی افقی تا حدی از یک مایع گرانرو پر شده است. وقتی استوانه حول محور خود چرخانده شود، می توان رفتار غیرمعمول مایع، همچون شکل های منقار مانند روی دیواره ی استوانه، را مشاهده کرد. این پدیده را بررسی کنید.

Candle in Water

9.Candle in Water

Add some weight to a candle such that it barely floats in water. As the candle burns, it may continue to float. Investigate and explain this phenomenon.

9. شمع در آب

تعدادی وزنه به یک شمع ببندید تا حدی که به سختی روی آب شناور بماند. هنگامی که شمع می سوزد، ممکن است به شناوری ادامه دهد. این پدیده را بررسی کرده و توضیح دهید.

Tesla Valve

10.Tesla Valve

A Tesla valve is a fixed-geometry, passive, one-direction valve. A Tesla valve offers a resistance to flow that is much greater in one direction compared to the other. Create such a Tesla valve and investigate its relevant parameters.

10.دریچه ی تسلا

دریچه ی تسلا یک دریچه ی یک طرفه ی انفعالی با هندسه ی ثابت است. دریچه ی تسلا نسبت به جریان [سیال] مقاومتی نشان می دهد که در یک جهت بسیار بیشتر از جهت دیگر است. یک دریچه تسلا بسازید و متغیرهای مربوطه ی آن را مورد بررسی قرار دهید.

Azimuthal-Radial Pendulum

11.Azimuthal-Radial Pendulum

Fix one end of a horizontal elastic rod to a rigid stand. Support the other end of the rod with a taut string to avoid vertical deflection and suspend a bob from it on another string (see figure). In the resulting pendulum the radial oscillations (parallel to the rod) can spontaneously convert into azimuthal oscillations (perpendicular to the rod) and vice versa. Investigate the phenomenon.

11. آونگ سمتی-شعاعی

انتهای یک میله ی ارتجاعی افقی را به یک پایه ی صلب ثابت کنید. انتهای دیگر میله را با یک ریسمان محکم نگه دارید تا از خمیدگی عمودی آن جلوگیری کنید و یک وزنه را با ریسمانی دیگر از آن آویزان کنید (شکل را ببینید). در آونگ به دست آمده، نوسانات شعاعی (موازی میله) می توانند به صورت خود به خودی به نوسانات سمتی (عمود بر میله) تبدیل شوند و بالعکس. این پدیده را بررسی کنید. 

Curie Point Engine

12.Curie Point Engine 

Make a nickel disc that can rotate freely around its axis. Place a magnet near the edge of the disc and heat this side of it. The disc starts to rotate. Investigate the parameters affecting the rotation and optimize the design for a steady motion.

12. موتور دمای کوری

یک قرص دایروی از جنس نیکل به گونه ای که بتواند آزادانه حول محورش بچرخد، بسازید. یک آهنربا نزدیک لبه ی قرص قرار دهید و به همان طرف گرما بدهید. قرص شروع به چرخیدن می کند. متغیرهایی که روی چرخش اثرگذار هستند را بررسی کرده و طراحی را برای حرکتی یکنواخت بهینه کنید.

Weighing Time

13.Weighing Time 

It is commonly known that an hourglass changes its weight(as measured by a scale) while flowing. Investigate this phenomenon.

13. توزین زمان

باور عمومی بر این است که یک ساعت شنی هنگامی که کار می کند،(وقتی با یک ترازو اندازه گیری می شود) وزنش عوض می شود. این پدیده را بررسی نمایید.

Radiant Lantern

14.Radiant Lantern

When taking a picture of a glowing lantern at night, a number of rays emanating from the centre of the lantern may appear in the pictures. Explain and investigate this phenomenon.

14.فانوس درخشان

وقتی از یک فانوس روشن در شب عکس می گیریم، ممکن است تعدادی پرتوی نوری که از مرکز فانوس بیرون می آیند در تصاویر ظاهر شوند. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

Blowing Bubbles

15.Blowing Bubbles

When blowing on a soap film in a ring, a bubble may be formed. The liquid film may pop or continue to exist. Investigate how the number of bubbles produced from a single soap film and the characteristics of the bubbles depend on the relevant parameters.

15.دمیدن حباب

هنگامی که بر لایه نازک آب-صابون روی یک حلقه می دمیم، ممکن است حباب تشکیل شود. لایه نازک مایع ممکن است بترکد یا باقی بماند. بررسی کنید تعداد حباب هایی که از یک لایه نازک آب-صابون تولید می شوند، و مشخصه های حباب ها، چگونه به متغیرهای مربوطه وابسته هستند.

Acoustic Levitation

16.Acoustic Levitation

Small objects can levitate in acoustic standing waves. Investigate the phenomenon. To what extent can you manipulate the objects?

16.تعلیق صوتی

اشیاء کوچک می توانند در امواج ایستاده ی صوتی معلق شوند. این پدیده را بررسی نمایید. تا چه گستره ای می توانید اشیاء را کنترل کنید؟

Water Bottle

17.Water Bottle

The current craze of water bottle flipping involves launching a partially filled plastic bottle into the air so that it performs a somersault before landing on a horizontal surface in a stable, upright position. Investigate the phenomenon and determine the parameters that will result in a successful flip.

17. بطری آب

چالش کنونی پرش بطری آب، شامل پرتاب یک بطری پلاستیکی که تا حدی پر شده به هوا است به گونه ای که قبل از فرودی عمودی و پایدار روی یک سطح افقی، یک پشتک بزند. این پدیده را بررسی کنید و متغیرهایی که منجر به یک پرش موفق می شوند را تعیین کنید.