Olympiad Vật lý Quốc tế lần thứ IV dành cho học sinh

56

IV OLYMPIC VẬT LÝ QUỐC TẾ DÀNH CHO HỌC SINH

Từ ngày 5 đến ngày 15 tháng Bảy, Olympic Vật lý quốc tế dành cho học sinh đã diễn ra tại Moskva. Đây mới là lần thứ tư nó được tổ chức. Về mặt này, các nhà toán học có truyền thống phong phú — Olympic quốc tế đầu tiên của họ đã diễn ra từ năm 1959, và chúng được tổ chức hằng năm. Tuy vậy, các Olympic Vật lý quốc tế vẫn lâu đời hơn các Olympic tương tự về hóa học — Olympic Hóa học quốc tế lần đầu tiên được tổ chức vào năm 1970.

Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô V. A. Fabrikant khai mạc Olympic Vật lý quốc tế lần thứ IV dành cho học sinh. Ảnh M. V. Alpert (APN).

Các học sinh cuối cấp và học sinh tốt nghiệp (tốt nghiệp trường năm 1970) từ Cộng hòa Nhân dân Bulgaria, Cộng hòa Nhân dân Hungary, Cộng hòa Dân chủ Đức, Cộng hòa Nhân dân Ba Lan, Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Romania, Liên Xô, Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Tiệp Khắc và Cộng hòa Liên bang Xã hội chủ nghĩa Nam Tư đã tham gia Olympic năm nay.

Cơ quan cao nhất của Olympic là Ủy ban Quốc tế, gồm những người phụ trách khoa học của tất cả các đoàn. Chủ tịch Ủy ban là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô V. A. Fabrikant.

Đội tuyển Liên Xô gồm những em đã thi đấu thành công tại Olympic Vật lý toàn Liên bang năm trước ở Sverdlovsk: Igor Bulzhenkov (Ufa), Mikhail Voloshin (Moskva), Sergei Gorbachevsky (Lomonosov, tỉnh Leningrad), Vladimir Kravtsov (Gorky), Igor Lyuksitov (Kiev) và Boris Petrov (Pskov).

Người phụ trách khoa học của đội tuyển Liên Xô là giáo sư Đại học Quốc gia Moskva V. I. Iveronova.

Đã trở thành truyền thống là tổ chức các kỳ Olympic vật lý

57

Đội tuyển Liên Xô. Từ trái sang phải: I. Bulzhenkov, I. Lyuksyutov, S. Gorbachevsky, V. Kravtsov, V. Petrov, M. Voloshin. Ảnh M. V. Alpert (APN).

thành hai vòng. Lần này cũng vậy. Ở vòng thứ nhất, các em được đề nghị giải bốn bài toán, ở vòng thứ hai — chỉ một bài, nhưng là thực nghiệm. Ủy ban Quốc tế quy định điểm cao nhất cho lời giải mỗi bài toán loại thứ nhất là 10 điểm, số điểm tối đa cho công việc thực nghiệm là 20. Vòng lý thuyết và vòng thực nghiệm được tiến hành vào những ngày khác nhau.

Nhưng mọi việc đã qua. Ngày 13 tháng Bảy đã tổng kết. Trước khi nói về kết quả, cần lưu ý rằng Olympic không có giải vô địch đồng đội chính thức. Nói về mục đích của Olympic, phó chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô V. G. Zubov, chủ tịch ban tổ chức, nói rằng Olympic trước hết là tình hữu nghị của những người bạn tốt, và mục đích của nó là so sánh kiến thức của học sinh, đối chiếu chúng với kiến thức của các bạn cùng lứa tuổi ở những nước khác. Còn trưởng đoàn Nam Tư, tiến sĩ Bozhidar Milic, phát biểu tại lễ bế mạc Olympic thay mặt Ủy ban Quốc tế, theo đề nghị của các nhà khoa học Liên Xô, đã cố gắng giữ gìn truyền thống của Thế vận hội — “không phải các nước tham gia, mà là các vận động viên”.

Để nhận giải nhất tại Olympic, cần đạt ít nhất 50 điểm (trong 60 điểm có thể), giải nhì — từ 45 đến 49 điểm, giải ba — từ 39 đến 44 điểm. Những người nhận được hơn một nửa tổng số điểm được trao bằng khen.

Hãy nêu kết quả của đội Liên Xô: giải nhất thuộc về M. Voloshin, S. Gorbachevsky và B. Petrov, giải nhì — I. Luksyutov và I. Bulzhenkov, giải ba — V. Kravtsov. M. Voloshin đạt số điểm cao nhất (57). Giải thưởng và bằng khen được phân bố trong các đoàn như sau:

| Nước | Giải I | Giải II | Giải III | Bằng khen |
| :— | :— | :— | :— | :— |
| Bulgaria | — | — | — | 2 |
| Hungary | — | 2 | 1 | 1 |
| CHDC Đức | — | 1 | — | 2 |
| Ba Lan | 1 | 1 | — | 4 |
| Romania | — | — | 3 | 1 |
| Liên Xô | 3 | 2 | 1 | — |
| Tiệp Khắc | — | — | 5 | — |
| Nam Tư | — | 1 | — | 3 |

Tổng cộng có 34 người được trao giải. Những người còn lại nhận bằng tham dự.

Hãy kể thêm một số thí sinh đã thi đấu thành công tại olympiad. Marek Zykowski từ Ba Lan nhận giải nhất cùng với ba bạn của chúng ta. Inge Reimann — một cô gái từ CHDC Đức — nhận giải đặc biệt vì tham gia thành công olympiad, còn đồng đội của cô, Manfred Fischer — nhận giải nhì và, ngoài ra, — giải đặc biệt vì thực hiện tốt nhất bài thực nghiệm. Anh đạt số điểm tối đa cho phần thực nghiệm.

Chiến thắng tại olympiad luôn là điều thú vị, càng hơn nữa tại Olympiad quốc tế. Tất cả thành viên đội Liên Xô

58

được nhận vào các viện không cần thi.
Nhân dịp này, chúng tôi một lần nữa chúc mừng tất cả các bạn đã thi đấu thành công mùa hè ở Moskva.

Yu. M. Bruk
N. A. Mints

Các bài toán của Olympiad Vật lý quốc tế lần thứ IV

Bài toán 1

Một thanh dài khối lượng $M=1$ kg nằm trên một mặt phẳng ngang nhẵn, trên đó nó có thể chuyển động không ma sát. Trên mặt ngang phía trên của thanh có thể trượt một xe con có động cơ. Khối lượng xe con cùng động cơ là $m=100$ g, hệ số ma sát $k=0,02$. Động cơ với vận tốc không đổi $V_0=10$ cm/giây quấn dây lên trục, đầu kia của dây trong một trường hợp được buộc vào một cọc ở khá xa, gắn trên giá đỡ cố định, còn trong trường hợp khác — vào một cọc gắn với thanh (hình 1). Giữ thanh đứng yên, cho xe con bắt đầu chuyển động với vận tốc $v_0$, sau đó thả thanh. Vào lúc thả thanh, mép trước của xe con cách mép trước của thanh một khoảng $L=50$ cm. Hãy xác định trong cả hai trường hợp tính chất và vận tốc chuyển động của thanh và xe con sau khi thanh bắt đầu chuyển động, cũng như thời gian để xe con tới được mép trước của thanh.

Bài toán 2

Ô cơ sở của tinh thể muối ăn (NaCl) là một hình lập phương, có cạnh dài $a=5,6$ A ($A=10^{-8}$ cm) (hình 2). Các quả cầu đỏ trong hình chỉ vị trí các nguyên tử natri, các quả cầu xanh — các nguyên tử clo. Toàn bộ tinh thể muối ăn được tạo thành bằng cách lặp lại các ô cơ sở như vậy. Nguyên tử lượng của natri là 23, nguyên tử lượng của clo là 35,5. Khối lượng riêng của muối ăn $\rho=2,22$ g/cm³. Cần xác định từ các dữ liệu này khối lượng của nguyên tử hydro.

Bài toán 3

Bên trong một vỏ cầu kim loại thành mỏng bán kính $R=20$ cm, đồng tâm với nó đặt một quả cầu kim loại bán kính $r=10$ cm. Quả cầu

59

được nối với đất qua một lỗ trên vỏ cầu bằng một dây dẫn rất dài (hình 3).
Đặt lên vỏ cầu ngoài một điện tích $Q=10^{-8}$ culông. Hãy xác định điện thế của vỏ cầu này, điện dung của hệ vật dẫn thu được và vẽ sơ đồ điện tương đương.

Bài tập 4

Trong kính thiên văn vô tuyến có sử dụng một gương cầu có bán kính cong $R=2\text{ m}$. Tại tiêu điểm chính của gương đặt một bộ thu bức xạ dưới dạng một đĩa tròn. Đĩa đặt vuông góc với trục quang học của kính thiên văn (hình 4). Kích thước của bộ thu phải như thế nào để nó thu nhận toàn bộ dòng bức xạ phản xạ từ gương?

Kích thước ngang của gương bằng 50 cm.
Dòng bức xạ thu được bởi bộ thu sẽ giảm bao nhiêu lần nếu giảm kích thước của nó đi tám lần?

Lưu ý: 1) Khi tính toán với các giá trị nhỏ của $\alpha$ ($\alpha \ll 1$) có thể dùng phép thay thế $\sqrt{1-\alpha} \approx 1-\frac{\alpha}{2}$. 2) Không xét nhiễu xạ.

Bài tập vòng thực nghiệm

Trên bàn có ba thấu kính khác nhau trên giá đỡ, một màn có hình một hình hình học, một sợi dây thép thẳng đứng, cũng được gắn trên giá đỡ, và một thước dây của thợ may — mét Portov (hình 5).

Hình 4.

Cần chỉ sử dụng các vật có trên bàn để xác định tiêu cự của các thấu kính và dấu của chúng.

Chúng tôi đề nghị các bạn đọc tự tiến hành thí nghiệm như vậy. Có bao nhiêu cách đo tiêu cự bằng các dụng cụ đã nêu? Hãy vẽ cho mỗi cách sơ đồ thí nghiệm và đường đi của các tia. Có thể tiến hành các phép đo như vậy với mọi bộ thấu kính không (tất cả các thấu kính đều dương; hai thấu kính dương, còn một thấu kính âm, v.v.)? Nếu các bạn tìm được vài cách có thể dùng cho một bộ thấu kính nào đó, hãy xác định tiêu cự bằng mỗi cách và so sánh các kết quả. Các bạn thấy những nguồn sai số nào trong các thí nghiệm của mình?

Hãy viết cho ban biên tập về điều kiện tiến hành thí nghiệm hoặc những thất bại của các bạn.

Hình 5.