Olympic Vật lý quốc tế lần thứ XII

46

Olympic Vật lý quốc tế lần thứ XII

Từ ngày 1 đến ngày 10 tháng 7 năm nay, Kỳ thi Olympic Vật lý Quốc tế lần thứ XXII dành cho học sinh đã được tổ chức tại Cộng hòa Nhân dân Bulgaria, tại thành phố Varna. Olympic này là một kỷ lục về số lượng người tham gia: 14 quốc gia tham gia đội của họ. Đó là Bulgaria, Hungary, Việt Nam, Đông Đức, Ý, Ba Lan, Romania, Liên Xô, Phần Lan, Pháp, Đức, Tiệp Khắc, Thụy Điển và Nam Tư.

Đội Liên Xô được đại diện bởi những người chiến thắng trong Olympic Vật lý toàn Liên minh:

Alexander Gutin tốt nghiệp trường trung học số 2 ở Klintsy,
Vladislav Derevyanko - tốt nghiệp trường trung học số 145 ở Kiev,
Andrey Mushinsky tốt nghiệp trường trung học số 23 ở Minsk,

Đoàn đại biểu Liên Xô, Bulgaria và Việt Nam tại Tượng đài Hữu nghị Xô-Bulgari.

Ảnh của Hristo Mintsev

Ilya Solodovnik tốt nghiệp trường trung học số 179 ở Moscow,
Igor Shubenin tốt nghiệp trường trung học số 52 ở Riga.

Trưởng nhóm của chúng tôi là trưởng phòng thí nghiệm của Viện Nghiên cứu Nội dung và Phương pháp Giảng dạy của Viện Hàn lâm Khoa học Sư phạm Liên Xô O. F. Kabardin và thanh tra Bộ Giáo dục Liên Xô M. V. Grabilenkov.

Như thường lệ, bồi thẩm đoàn làm việc bao gồm doanh thu kinh tế và xác minh bài toán. Kết quả đã được phê duyệt bởi Ủy ban quốc tế, bao gồm đại diện của tất cả các nước tham gia. Nhà khoa học nổi tiếng người Bulgaria, Giáo sư A. Raev được bầu làm Chủ tịch Ủy ban Quốc tế.

Bộ Giáo dục Cộng hòa Nhân dân Belarus, Dimitrovsky Komsomol và Hội đồng thành phố Varna rất quan tâm đến Olympic. Thế vận hội đã được tổ chức hoàn hảo. Tất cả những người tham gia đều sống trong một tòa nhà mới, tiện nghi của Viện Cải tiến Giáo viên trên bờ Biển Đen. Các chuyến tham quan lý thuyết và thực nghiệm cũng được tổ chức tại khán phòng và phòng thí nghiệm của Viện. Những người tham gia Olympic đánh bại

47

tại các khu nghỉ dưỡng nổi tiếng Golden Sands, Sunny Beach và Albena, chúng tôi thực hiện chuyến đi đến Vườn Bách thảo Balchik và thành phố cổ Nessebir. Các nhóm học sinh nghiệp dư xuất sắc nhất của Bulgaria, nổi tiếng với nền âm nhạc mang tính văn hóa cao, đã biểu diễn phục vụ các quan khách. Trong suốt Thế vận hội, có một câu lạc bộ liên hoàn nơi trẻ em có thể gặp gỡ, trò chuyện về đất nước của mình, trao đổi ấn tượng về Thế vận hội và chỉ khiêu vũ.

Như thường lệ, các kỳ thi Olympic hoàn hảo được tổ chức thành hai vòng: đầu tiên, phần lý thuyết được giải bài toán, và sau đó phần thử nghiệm bài toán được thực hiện. Đây là điều kiện của họ:

Lý thuyết bài toán

1. Một ống nghiệm có khối lượng $M$ đặt trong chân không. Một vách ngăn có khối lượng $m$ có độ dày tương đối nhỏ chia thể tích của ống nghiệm thành hai phần bằng nhau. Phần kín của ống nghiệm chứa $n$ mol khí đơn nguyên tử lý tưởng có khối lượng mol $μ$ ở nhiệt độ $T$. Vách ngăn bung ra và di chuyển không ma sát, bay ra khỏi ống nghiệm. Sau đó khí chảy ra ngoài. Vận tốc cuối cùng của ống nghiệm sẽ là bao nhiêu nếu nó đứng yên tại thời điểm vách ngăn bắt đầu chuyển động? Hằng số khí phổ quát $R$ đã được biết.

Có thể tránh được xung khí trước khi vách ngăn rời đi, cũng như sự trao đổi nhiệt giữa khí với mặt khác là ống nghiệm và vách ngăn. Sự chấp nhận trần thế không được tính đến.

2. Một đèn điện có điện trở $R_0=2$ Ohm ở điện áp định mức $U_0=4,5$ V được cung cấp dòng điện từ pin có suất điện động $\mathcal{E}=6$ V, điện trở trong của nó có thể khắc phục được.

a) Cung cấp điện áp danh định cho bóng đèn thông qua một biến trở có động cơ được bật làm chiết áp. Điện trở của biến trở phải là bao nhiêu và dòng điện tối đa nên được thiết kế để đạt được hiệu suất tối đa là bao nhiêu?

b) Hiệu suất tối đa có thể có của mạch đèn-ắc quy ở điện áp danh định trên đèn là bao nhiêu và chúng nên được nối như thế nào thông qua một biến trở thích hợp để đạt được hiệu suất tối đa?

3. Máy thu sóng vô tuyến để hỗ trợ thiên văn vô tuyến được đặt trên bờ biển ở độ cao $h=2$ m so với mực nước biển. Khi một ngôi sao vô tuyến bay lên phía trên đường chân trời, phát ra sóng điện từ có chiều dài $\lambda=21$ cm, máy thu sẽ ghi lại cực đại và cực tiểu qua tai. Được biết, máy thu chỉ ghi lại những sóng điện từ trong đó vectơ điện $\vec{E}$ dao động song song với mặt nước. Cường độ của tín hiệu được ghi tỷ lệ với $E^2$.

a) Xác định độ cao của ngôi sao so với đường chân trời, thay đổi theo các góc dọc theo thiên cầu, tại đó đăng ký cực đại và cực tiểu (nói chung).

b) Cường độ tín hiệu ở máy thu sẽ tăng hay giảm tự phát sau khi ngôi sao vô tuyến mọc lên? Giải thích tại sao.

b) Tìm tỉ số cường độ của tín hiệu ở mức cực đại đầu tiên và mức tối thiểu tiếp theo.

Khi sóng điện từ phản xạ từ nước, tỉ số giữa biên độ điện trường của sóng phản xạ ($E_{\text{от}}$) và sóng tới ($E_{\text{пад}}$) được mô tả bằng định luật

$$\frac{E_{\text{от}}}{E_{\text{пад}}} = \frac{n - \cos \varphi}{n + \cos \varphi},$$

trong đó $n$ là chiết suất và $\varphi$ là góc tới của sóng điện từ. Đối với ranh giới không khí-nước ở độ lớn $\lambda=21$ cm $n=9$.

d) Tỷ lệ cường độ tín hiệu nhận được ở cực đại và cực tiểu liền kề sẽ tăng hay giảm khi ngôi sao nhô lên trên đường chân trời?

Đối với lời giải bài toán mặt biển được coi là nhẵn.

Thử nghiệm bài toán

Có sẵn dây cao su đàn hồi, treo thẳng đứng trên giá đỡ. Chiều dài ban đầu của dây là 150 mm và khối lượng của cốc cân là 5 g. Ngoài ra, còn có bộ tạ có trọng lượng từ 10 đến 100 g, đồng hồ bấm giờ, thước đo, hoa văn và giấy vẽ đồ thị. Lấy gia tốc rơi tự do là 10 m/s2. Bạn có thể chạy trên khối lượng của dây.

a) Tải dây cao su với các tải liên tiếp có khối lượng từ 15 g đến 105 g. Vào bảng và vẽ đồ thị theo tỷ lệ phù hợp sự phụ thuộc thực nghiệm của độ giãn dài $\Delta l$ của dây vào mô hình lực căng $F$.

b) Sử dụng kết quả đo ở điểm a), tính toán và lập bảng giá trị thể tích dây cho các tải từ 35 g đến 95 g. Thực hiện các phép tính tuần tự cho từng giá trị tải trọng liền kề trong khoảng thời gian đã chỉ định. Viết các công thức bạn đã sử dụng trong tính toán. Thể hiện một giả định lời giải tương tự về sự phụ thuộc của âm lượng vào tải.

Giả sử giá trị mô hình Young không đổi và bằng $E=2 \cdot 10^6$ N/m². Khi thảo luận về kết quả, cần lưu ý rằng đối với các tải trọng được chỉ định, định luật Hooke đối với cao su là gần đúng, do đó độ lệch so với tải trọng này có thể lên tới 10%.

b) Xác định thể tích của sợi dây cao su bằng đồng hồ bấm giờ và đặt quả cân có khối lượng 60 g lên cân. Nêu các công thức được sử dụng.

Kiểm tra công việc được xử lý rất tốt. Ngay sau khi vòng thi kết thúc, tất cả các tác phẩm đều được sao chép và các bản sao được ban quản lý đội chia sẻ. Ngoài ra còn quản lý đội nhóm. Ngoài ra còn quản lý đội nhóm.

48

Trưởng nhóm của mỗi đội đã nhận được lời giải bài toán chính thức do ban giám khảo đề xuất và ORMATives xếp hạng lời giải về điểm. Vì vậy, ban lãnh đạo cùng với các em có thể tự mình kiểm tra toàn bộ bài làm và đảm bảo rằng đánh giá của ban giám khảo là chính xác.

Việc lựa chọn người chiến thắng được thực hiện theo nguyên tắc sau. Đầu tiên, người chiến thắng đã được xác định - người tham gia nhận được số điểm tối đa. Hóa ra đó là cậu học sinh Liên Xô A. Gutin, người đã ghi được 47/50 điểm có thể. Giải nhất, ngoài người chiến thắng chung cuộc, còn được trao cho người tham gia đạt ít nhất 90% số điểm từ kết quả tốt nhất. Có sáu người trong số họ: A. Wirenbach (Đức), V. Tudose (Romania), I. Solodovnikov (Liên Xô), M. Lehn (Đức), V. Derevianko (Liên Xô) và V. Lertz (Ba Lan). Giải Nhì thuộc về thí sinh đạt ít nhất 80% số điểm từ kết quả tốt nhất; trong số đó có cậu học sinh Liên Xô A. Mushinsky. Giải ba được trao cho học sinh đạt điểm cao nhất từ ​​65% trở lên; trong số đó có một thành viên trong nhóm của chúng tôi là I. Shubenin. Và cuối cùng, tất cả những người tham gia đạt ít nhất 50% kết quả tốt nhất đều được trao giấy khen. Ngoài ra, các giải thưởng đặc biệt đã được trao cho lời giải lý thuyết bài toán xuất sắc nhất: từ Viện Hàn lâm Khoa học NRB - đến S. Müller (Đức), từ tạp chí “Vật lý” - đến A. Gutin (Liên Xô), từ Hiệp hội các nhà vật lý - đến A. Klumper (Đức). Giải đặc biệt dành cho lời giải thử nghiệm bài toán hay nhất đã được trao cho cậu học sinh Liên Xô A. Mushinsky.

Trong thời gian diễn ra Thế vận hội, tại một trong các hội trường của Nhà khoa học Quốc tế được đặt theo tên Frederic Jollu-Curie, một cuộc thảo luận bàn tròn đã được tổ chức về chủ đề “Vai trò của việc tối ưu hóa thể chất trong việc phát triển khả năng giao tiếp và khả năng sáng tạo của thanh thiếu niên”. Đại diện của tất cả các quốc gia có mặt tại Thế vận hội cũng như đại diện UNESCO, Tiến sĩ Samadi, đã tham gia cuộc trò chuyện.

Tiến sĩ Samadi nói về công việc do UNESCO thực hiện liên quan đến các vấn đề trong giảng dạy khoa học, đặc biệt là sự tham gia của chính trẻ em với tư cách là người tham gia giảng dạy khoa học.

Các báo cáo của các nhà khoa học Liên Xô đã được lắng nghe một cách rất quan tâm.

49

Một chuyến tham quan thử nghiệm đang được tiến hành.

Trong cuộc họp của Ủy ban Olympic quốc tế. Chủ tịch ủy ban A. Raev phát biểu.

Lời chào từ A. Raev tới độc giả tạp chí của chúng tôi.

kov O. F. Kabardina và G. S. Tarasyuk. Phương pháp đánh giá độ khó của Olympic bài toán do G.S. Tarasyuk đề xuất đã ngay lập tức được ban giám khảo Olympic sử dụng và tính toán cho thấy hệ số độ khó bài toán của Olympic này nằm trong phạm vi bình thường.

Các đại biểu tham gia thảo luận bàn tròn cũng lên tiếng về vai trò quan trọng của tạp chí vật lý, toán học đối với học sinh. Giáo sư Kunfalvi, một trong những người sáng lập Olympic Vật lý Quốc tế, đã nói chi tiết về tạp chí vật lý và toán học Hungary dành cho học sinh. Ông nhấn mạnh rằng trên các tạp chí như vậy, bắt buộc phải xuất bản các câu hỏi bài toán khó mà học sinh có thể giải ở nhà, vì không phải người sáng tạo nào cũng có thể giải nhanh các câu hỏi bài toán và chạy tại Thế vận hội. Bài phát biểu của thí sinh người Bulgaria P. Bozarova nói về tạp chí 期刊 «Kvant» trong việc chuẩn bị cho Thế vận hội và phát triển khả năng sáng tạo của học sinh Bulgaria. L. G. Aslamazov đã nói về lịch sử tạo ra «Kvant» và kinh nghiệm làm việc của nó với học sinh ở Liên Xô. Đại diện Nam Tư D. Gruzik đã đưa tin trên tạp chí dành cho học sinh “Nhà vật lý trẻ” xuất bản ở nước ông.

Tại cuộc họp cuối cùng của Ủy ban Quốc tế, kế hoạch tổ chức Olympic Vật lý tiếp theo đã được thông qua. Olympic XIII dự kiến ​​được tổ chức vào cuối tháng 6 năm 1982 tại Đức, XIV - ở Romania năm 1983, XV - ở Thụy Điển năm 1984, XVI - tại CHDC Đức năm 1985. Một đề xuất đã được đưa ra nhằm thu hút sự tham gia của các tổ chức quốc tế vào việc đăng cai Olympic, chẳng hạn như Hiệp hội Vật lý Châu Âu, Liên minh Vật lý Thuần túy và Ứng dụng Quốc tế, và UNESCO.

Cuối cùng, thay mặt toàn bộ phái đoàn Liên Xô, tôi xin cảm ơn ban tổ chức Olympic Bulgaria vì sự chào đón nồng nhiệt, thân thiện mà chúng tôi đã nhận được theo đúng nghĩa đen ở mỗi bước đi.