10. Rayleigh–Bénard convection
Uniformly and gently heat the bottom of a container containing a suspension of powder in oil (e.g. mica powder in silicon oil), cell-like structures may form. Explain and investigate this phenomenon.
۱۰. همرفت ریلی-بنارد
کف ظرفی حاوی سوسپانسیون پودر در روغن (مثلاً پودر میکا در روغن سیلیکون) را به طور یکنواخت و ملایم گرم کنید، ممکن است ساختارهای سلول مانندی تشکیل شود. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.
14. Water Bottle Rocket
Pump air into a plastic water bottle partially filled with water. Under certain conditions, the bottle is launched and flies into the air. Investigate how the acceleration during lift-off depends on relevant parameters.
۱۴. موشک آبی
هوا را درون یک بطری پلاستیکی آب که تا حدی با آب پر شده است، پمپ کنید. تحت شرایط خاص، بطری پرتاب می‌شود و در هوا پرواز می‌کند. بررسی کنید که چگونه شتاب در حین پرتاب به متغیرهای مربوطه بستگی دارد.
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؟
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.
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.
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؟
5. Bimetallic Oscillator
A simple electric oscillator can be made using a bimetallic contact-breaker. Investigate the relevant parameters that affect the frequency of such an oscillator.
۵. نوسان ساز دو فلزی
یک نوسان ساز الکتریکی ساده را می توان با استفاده از یک قطع کن کوئل دو فلزی ساخت. متغیرهای مربوطه که بر فرکانس چنین اسیلاتوری تأثیر می گذارد را بررسی کنید.
7. Three-Sided Dice
To land a coin on its side is often associated with the idea of a rare occurrence. What should be the physical and geometrical characteristics of a cylindrical dice so that it has the same probability to land on its side and one of its faces?
۷. تاس سه طرفه
اینکه یک سکه از کناره اش روی زمین قرار بگیرد، اغلب با ایده ی یک اتفاق نادر ارتباط داده می شود. یک تاس استوانه‌ای باید چه ویژگی‌های فیزیکی و هندسی داشته باشد تا احتمال فرود آمدن روی کناره و یکی از وجوه آن یکسان باشد؟
15. Boycott Effect
If particles are suspended in a liquid that has a lower density than the particles, the particles will settle to the bottom of the container. The rate of settling can be affected by tilting the container that holds the liquid. Explain this phenomenon and investigate the effect of relevant parameters.
۱۵. اثر بویکات
اگر ذرات در مایعی معلق باشند که چگالی کمتری نسبت به ذرات دارد، ذرات در کف ظرف ته نشین می شوند. سرعت ته نشینی را می توان با کج کردن ظرفی که مایع را در خود نگه می دارد تحت تأثیر قرار داد. این پدیده را توضیح داده و تأثیر متغیرهای مربوطه را مورد بررسی قرار دهید.
4. Wind Speed
Let an electric current flow through a coil. When cold air flows over the coil, the coil’s temperature will decrease. Investigate how the temperature drop depends on the wind speed. What is the accuracy of this method of measuring the wind speed?
4. سرعت باد
از یک سیم پیچ جریان الکتریکی بگذرانید. وقتی جریان سرد هوا از سیم پیچ می گذرد، دمای سیم پیچ کاهش می یابد. چگونگی وابستگی افت دما به سرعت باد را بررسی کنید. دقت این روشِ اندازه گیریِ سرعت باد چقدر است؟
5. Synchronised Candles
Oscillatory flames can be observed when several candles burn next to each other. Two such oscillators can couple with each other, resulting in in-phase or anti-phase synchronisation (depending on the distance between the sets of candles). Explain and investigate this phenomenon.
5. شمع های همگام
وقتی تعداد زیادی شمع در کنار یکدیگر روشن باشند، شعله های نوسانی را می توان دید. دو عدد از این نوسانگرها می توانند با یکدیگر جفت شده و منجر به همگامی همفاز یا با فاز مخالف (بسته به فاصله دسته های شمع از یکدیگر) شوند. این پدیده را توضیح داده و بررسی کنید.
6. Irreversible Cartesian Diver
A simple Cartesian diver (e.g. an inverted test tube partially filled with water) is placed in a long vertical tube filled with water. Increasing the pressure in the tube forces the Cartesian diver to sink. When it reaches a certain depth, it never returns to the surface even if the pressure is changed back to its initial value. Investigate this phenomenon and how it depends on relevant parameters.
6. غواص دکارتی برگشت ناپذیر
یک غواص دکارتی ساده (مانند یک لوله آزمایشِ وارونه که تا قسمتی با آب پر شده) در یک لوله عمودی بلند که با آب پر شده قرار گرفته است. افزایش فشار در لوله [ی بلند] غواص دکارتی را وادار به غرق شدن می کند. وقتی [غواص دکارتی] به عمق مشخصی می رسد، دیگر هرگز به سطح باز نمی گردد، حتی اگر فشار [در لوله بلند] به مقدار اولیه خود برگردد. این پدیده و وابستگی آن به متغیرهای مربوطه را بررسی کنید.
8. Fuses
A short length of wire can act as an electrical fuse. Determine how various parameters affect the time taken for the fuse to ‘blow’.
8. فیوزها
طول کوتاهی از سیم می تواند به عنوان فیوز الکتریکی عمل کند. تعیین کنید متغیرهای مختلف چگونه بر زمان مورد نیاز برای "ترکیدن" فیوز تاثیر می گذارند.
15. Pepper Pot
If you take a salt or pepper pot and just shake it, the contents will pour out relatively slowly. However, if an object is rubbed along the bottom of the pot, then the rate of pouring can increase dramatically. Explain this phenomenon and investigate how the rate depends on the relevant parameters.
16. Nitinol Engine
Place a nitinol wire loop around two pulleys with their axes located at some distance from each other. If one of the pulleys is immersed into hot water, the wire tends to straighten, causing a rotation of the pulleys. Investigate the properties of such an engine.