سوالات مسابقه IYPT سال 2024

 به نام خدا 

در ادامه سوالات مسابقه سال ۲۰۲۴ رو قرار داده‌م.

سوالات امسال خیلی هیجان انگیز هستن!

• دوست دارید با تکون دادن یه قوطی کبریت، دوستاتون رو در مورد تعداد کبریت‌های توی قوطی شگفت‌زده کنید؟
• یا مثلا به این فکر کنید که در طبیعت،‌ چطوری یه قطره آب می‌تونه مثل یه عدسی عمل کنه.
• چطور ممکنه یه نردبوم خودش شروع به حرکت کنه؟ 
• تا حالا با دوستاتون با کش ماست، کش بازی کردید؟ توی پرتاب کی برنده میشه؟
• چرا توپ پینگ پونگ از توی لیوان آبی که روی زمین میوفته، میپره بالا؟
• صدای بلندی که از لرزوندن مقوای نازک بزرگ ایجاده میشه از کجا میاد؟ 
• چجوری میشه یه آهنربا رو توی هوا نگه داشت؟ یه راه جدید؟
• یا اصلا بیاید سلول خورشیدی بسازیم، با وسابل نسبتا ساده!
• یا فقط با یه نی دوستامون رو شگفت زده کنیم: مگه میشه با نی پمپ آب ساخت؟
• تا حالا شده روی تختخواب بپرید و یه چیزی از اونور تختخواب بپره بیرون؟ به نظرتون علتش چیه؟

این موضوعات و سوالات بسیار جالب دیگه همگی در ادامه اومده. 

پروژه خودتون رو انتخاب کنید و از شگفتی‌های دنیای علمی لذت ببرید! :)

Invent Yourself

1. Invent Yourself 

Take a box (e.g. a matchbox), filled with identical objects (e.g. matches, balls, …). Find a method to determine the number of objects in the box solely by the sound produced while shaking the box. How does the accuracy depend on the properties of the objects, the box, and the packing density?

۱. خودتان اختراع کنید

یک جعبه (مثلا یک قوطی کبریت)، پر از اشیاء یکسان (مانند کبریت، توپ، ...) بردارید. روشی برای تعیین تعداد اشیاء در جعبه تنها با صدای تولید شده در هنگام تکان دادن جعبه پیدا کنید. دقت این روش چه ارتباطی با ویژگی‌های اشیاء، جعبه و تراکم دارد؟

Droplet Microscope

2. Droplet Microscope 

By looking through a single water droplet placed on a glass surface, one can observe that the droplet acts as an imaging system. Investigate the magnification and resolution of such a lens.

۲. میکروسکوپ قطره‌ای

با نگاه کردن از طریق یک قطره آب که روی سطح شیشه‌ای قرار گرفته است، می توان مشاهده کرد که این قطره به عنوان یک سیستم تصویربرداری عمل می‌کند. بزرگنمایی و وضوح این عدسی را بررسی کنید.

Rigid Ramp Walker

3. Rigid Ramp Walker 

Construct a rigid ramp walker with four legs (e.g. in the form of a ladder). The construction may begin to ‘walk’ down a rough ramp. Investigate how the geometry of the walker and relevant parameters affect its terminal velocity of walking.

۳. واکر سراشیبی

یک واکر صلب بسازید که چهار پایه داشته باشد (مثلاً به شکل یک نردبان). سازه ممکن است شروع به "پایین رفتن" از یک سطح شیبدار ناهموار کند. بررسی کنید که هندسه واکر و متغیرهای مربوطه چگونه بر سرعت حد راه رفتن تأثیر می‌گذارند.

Shooting Rubber Band

4. Shooting Rubber Band 

A rubber band may fly a longer distance if it is non-uniformly stretched when shot, giving it spin. Optimise the distance that a rubber band with spin can reach.

۳. شلیک کش لاستیکی

یک نوار لاستیکی، اگر در هنگام شلیک به طور غیریکنواخت کشیده شده و موجب چرخش آن دور خودش شود، ممکن است مسافت بیشتری را طی کند. فاصله‌ای که یک نوار لاستیکی با چرخش می‌تواند به آن برسد را بهینه کنید.

Ping Pong Rocket

5. Ping Pong Rocket 

A ping pong ball is placed in a container of water. When the container is dropped, the ping pong ball will get launched to a great height. What maximum height can you reach with up to 2 liters of water?

۵. موشک پینگ پونگی

یک توپ پینگ پونگ در یک ظرف آب قرار گرفته است. هنگامی که ظرف [روی زمین] سقوط کند، توپ پینگ پونگ تا ارتفاع زیادی پرتاب می‌شود. حداکثر ارتفاعی که می‌توانید با حداکثر ۲ لیتر آب به آن برسید، چقدر است؟

Non-contact Resistance

6. Non-contact Resistance 

The responses of a LRC circuit driven by an AC source can be changed by inserting either a non-magnetic metal rod or a ferromagnetic rod into the inductor coil. How can we obtain the magnetic and electric properties of the inserted rod from the circuit’s responses?

۶. مقاومت غیرتماسی

پاسخ‌های مدار LRC که توسط منبع متناوب تغذیه می‌شود را می‌توان با قرار دادن یک میله فلزی غیرمغناطیسی یا یک میله فرومغناطیسی در سیم پیچ القایی تغییر داد. چگونه می‌توانیم خواص مغناطیسی و الکتریکی میله قرار داده شده را از پاسخ‌های مدار به دست آوریم؟

Giant Sounding Plate

7. Giant Sounding Plate

When a large, thin and flexible plate (e.g. plastic, metal or plexiglass) is bent, it may produce a loud and unusual howling sound. Explain and investigate this phenomenon.

۷. صفحه بزرگ صدادار

هنگامی که یک صفحه بزرگ، نازک و انعطاف پذیر (مانند پلاستیک، فلز یا پلکسی گلس) خم شود، ممکن است صدای غرش بلند و غیرعادی تولید کند. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

Another Magnetic Levitation

8. Another Magnetic Levitation 

Place a large disk-shaped magnet on a non-magnetic conductive plate. When a smaller magnet is moved under the plate, the magnet on top may levitate under certain conditions. Investigate the levitation and the possible motion of the magnet on top.

۸. یک تعلیق مغناطیسی دیگر

یک آهنربای دیسکی شکل بزرگ را روی یک صفحه رسانای غیرمغناطیسی قرار دهید. هنگامی که یک آهنربای کوچکتر زیر صفحه حرکت داده شود، آهنربای بالایی ممکن است تحت شرایط خاصی معلق شود. تعلیق و حرکت احتمالی آهنربای بالایی را بررسی کنید.

Juicy Solar Cell

9. Juicy Solar Cell 

A functional solar cell can be created using conducting glass slides, iodine, juice (eg. blackberry) and titanium dioxide. This type of cell is called a Grätzel cell. Make such a cell and investigate the necessary parameters to obtain maximum efficiency.

۹. سلول خورشیدی آبدار

یک سلول خورشیدی کاربردی را می‌توان با استفاده از لام‌های شیشه‌ای رسانا، ید، آب‌میوه (به عنوان مثال شاه توت) و دی‌اکسید تیتانیوم ایجاد کرد. به این نوع سلول، سلول گراتزل (Grätzel) می‌گویند. چنین سلولی بسازید و متغیرهای لازم را برای به دست آوردن حداکثر بازدهی بررسی کنید.

Magnetic Gear

10. Magnetic Gear

Take several identical fidget spinners and attach neodymium magnets to their ends. If you place them side by side on a plane and rotate one of them, the remaining ones start to rotate only due to the magnetic field. Investigate and explain the phenomenon.

۱۰. چرخ دنده مغناطیسی

چند اسپینر یکسان بردارید و آهنرباهای نئودمیومی به انتهای [پره‌های] آن‌ها وصل کنید. اگر آن‌ها را کنار هم روی یک سطح قرار داده و یکی از آن‌ها را بچرخانید، بقیه فقط به دلیل میدان مغناطیسی شروع به چرخش می‌کنند. این پدیده را بررسی کرده و توضیح دهید.

Pumping Straw

11. Pumping Straw

A simple water pump can be made using a straw shaped into a triangle and cut open at the vertices. When such a triangle is partially immersed in water with one of its vertices and rotated around its vertical axis, water may flow up through the straw. Investigate how the geometry and other relevant parameters affect the pumping speed.

۱۱. پمپ نِی

یک پمپ آب ساده را می‌توان با استفاده از نی که به شکل مثلث درآمده و در راس‌ها برش خورده، ساخت. وقتی که چنین مثلثی از سمت یکی از رئوس خود، کمی در آب وارد شود و حول محور عمودی‌اش بچرخد، ممکن است آب از طریق نی به بالا جریان پیدا کند. بررسی کنید که هندسه و سایر متغیرهای مربوطه چگونه بر سرعت پمپاژ تأثیر می‌گذارند.

The Soap Spiral

12. The Soap Spiral

Lower a compressed slinky into a soap solution, pull it out and straighten it. A soap film is formed between the turns of the slinky. If you break the integrity of the film, the front of the film will begin to move. Explain this phenomenon and investigate the movement of the front of the soap film.

۱۲. مارپیچ صابونی

یک اسلینکی فشرده شده را در محلول [آب و] صابون فرو ببرید، آن را بیرون بیاورید و عمودی نگه دارید. یک فیلم صابونی بین مارپیچ های اسلینکی تشکیل می شود. اگر [قسمتی از] فیلم [صابونی] را بترکانید، جلوی فیلم شروع به حرکت می‌کند. این پدیده را توضیح داده و حرکت جلوی فیلم صابونی را بررسی کنید.

Charge Meter

13. Charge Meter

A lightweight ball is suspended from a thread in the area between two charged plates. If the ball is also charged it will be deflected to one side at a certain angle. What is the accuracy of such a device for measuring the amount of charge on the ball? Optimise your device to measure the smallest possible charge on the ball.

۱۳. شارژ سنج

یک توپ سبک‌وزن از یک نخ در فضای بین دو صفحه باردار آویزان شده است. اگر توپ نیز باردار شود، با زاویه‌ی مشخصی به یک سمت منحرف می‌شود. دقت چنین وسیله‌ای برای اندازه‌گیری میزان بار روی توپ چقدر است؟ دستگاه خود را برای اندازه‌گیری کمترین بار ممکن روی توپ بهینه کنید.

Ruler Trick

14. Ruler Trick

Place a ruler on the edge of a table, and throw a ball at its free end. The ruler will fall. However, if you cover a part of the ruler with a piece of paper and repeat the throw, then the ruler will remain on the table while the ball will bounce off it. Explain this phenomenon, and investigate the relevant parameters.

۱۴. ترفند خط کش

یک خط کش روی لبه میز قرار دهید و یک توپ را در انتهای آزاد آن پرتاب کنید. خط کش سقوط خواهد کرد. با این حال، اگر قسمتی از خط کش را با کاغذ بپوشانید و پرتاب را تکرار کنید، خط کش روی میز باقی می‌ماند در حالی که توپ از آن پس می‌جهد. این پدیده را توضیح داده و متغیرهای مربوطه را بررسی کنید.

Wet Scroll

15. Wet Scroll

Gently place a piece of tracing paper on the surface of water. It rapidly curls into a scroll and then slowly uncurls. Explain and investigate this phenomenon.

۱۵. طومار مرطوب

اگر یک تکه کاغذ کالک را به آرامی روی سطح آب قرار دهید، به سرعت لوله می‌شود و سپس به آهستگی باز می‌شود. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.

Cushion Catapult

16. Cushion Catapult

Place an object on a large air cushion and drop several other objects in such a way that the first object is catapulted away. Investigate how the exit velocity depends on relevant parameters.

۱۶. منجنیق بالشتکی

یک شی را روی یک بالشتک بزرگ بادی قرار دهید و چند جسم دیگر را به گونه‌ای رها کنید که شی اولی، پرتاب شود. بررسی کنید که چگونه سرعت خروج، به متغیرهای مربوطه بستگی دارد.

Quantum Light Dimmer

17. Quantum Light Dimmer

If you put a flame with table salt added in front of a vapour sodium lamp, the flame casts a shadow. The shadow can become lighter, if the flame is put into a strong magnetic field. Investigate and explain the phenomenon

۱۷. کاهنده نور کوانتومی

اگر یک شعله را همراه با افزودن نمک آشپزخانه، مقابل یک لامپ بخار سدیم قرار دهید، شعله در مقابل پرتوی لامپ ایجاد سایه‌ می کند. اگر شعله در میدان مغناطیسی قوی قرار داده شود، سایه می‌تواند کمرنگ‌تر شود. این پدیده را بررسی کرده و توضیح دهید.