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IYPT 2013


IYPT 2013&CUPT 以及翻译浅析--一乐一乐。。个人之观点
来源: 赵志强 NKSP 的日志

1. Invent yourself-力学

It is more difficult to bend a paper sheet, if it is folded “accordion style” or rolle

d i nto a tube. Using a single A4 sheet and a small amount of glue, if required, constr uct a bridge spanning a gap of 280 mm. Introduce parameters to describe the stre ngth of your bridge, and optimise some or all of them.

我擦,题目叫嘛?发明自己?IYPT 是越来越牛了,先看看后面的题目说的什么

说当一纸片折成手风琴样式 (锯齿形的那种) 或卷成纸管的话, 再把它弯折就有点难了。 (嗯, 好像是这样的)用一张 A4 纸,必要的时候可以用少量的胶水(那这个 a small amount 是 不是说我就不能把纸桥用胶水塑造一下了??真阴险,但是我可以刷“少量”胶水把)去搭建 一个横跨 28cm 的桥。(哇,28 厘米得那么老长呢)问题来了,有两个,一是引入参数定 义纸桥的硬度(嗯,这个很有必要,不过选取的参数合不合理对解决问题很关键),然后可 以改变其中的一些参数或者全部,去得到最结构。(这个有点意思,看来这个 IYPT 每年都 少补了拿纸片做文章啊,little PTer 们要好好想想了)

不过不过,这个和题目 invent yourself 有毛关系???

出题人 Ivan Antsipau

2. Elastic space-力学

The dynamics and apparent interactions of massive balls rolling on a stretched horiz ontal membrane are often used to illustrate gravitation. Investigate the system furth er. Is it possible to define and measure the apparent “gravitational constant” in suc h a “world”?

塑料空间(这题目,一听就牛逼的不行)

说是,在一个水平拉伸的薄膜上,放置大量的球在上面滚来滚去,以此上面的动力学过程和 相互作用来模拟重力场。针对这个体系,请 PTers 做深入研究,看看可不可能定义和测量这 个奇异的“世界”中的重力常数。

这个果然 NB,重力场再深入的东西我也没研究过,好多术语也不了解。不过这个肯定是不 同材质大小的膜,对于这个重力常数肯定是不一样的。还有,很重要一点就是要论证这个建 立平方反比模型之后,能不能严格满足。假如是可以满足的话,就需要先测量出重力常数, 然后建立重力常数与薄膜的几何尺度以及性质方面的模型, 从而计算出这一常数。 这俩要是 能对上, 题目就差不多解决了。 其实前面说的很多球那都是胡扯。 俩球就够了。 只需要去想, 怎么去测量这个常数。嗯,不是那么,需要费一些脑筋。

出题人 John Balcombe

3. Bouncing ball-力学。。。

If you hold a Ping-Pong ball above the ground and release it, it bounces. The natur e of the collision changes if the ball contains liquid. Investigate how the nature of t he collision depends on the amount of liquid inside the ball and other relevant para meters.

跳动的球!哈哈,跳你个球啊。

题目这么说的,手里拿个球(乒乓球),吧唧掉地上,然后它就跳啊跳啊跳。。。哈哈,提 问。。当球里有液体时,它就木有跳的那么欢了。那么随着里面水的变化,它和地面的碰撞 变化又是怎样的呢?研究水的量和其他一些参数的影响。

这个说的呢是 the nature of collision 的变化。我个人觉得,PTers 不要在如何跳到上花费 时间。只需要去研究在垂直碰撞的情况下,动量传递就可以了。点到为止

出题人 Samuel Bylan 4. Soliton-力学!!

A chain of similar pendula is mounted equidistantly along a horizontal axis, with adj acent pendula being connected with light strings. Each pendulum can rotate about t he axis but can not move sideways (see figure). Investigate the propagation of a d eflection along such a chain. What is the speed for a solitary wave, when each pen dulum undergoes an entire 360? revolution?

小编发现今年的题目都很 NB 哎

看这个,多凄凉的名字------孤子、、

这个有点器材党了,总之先看看吧。就是有一个水平的轴,上面等距离的安置了很多轴承之 类的东西做节点。每个节点之上,悬挂一个钟摆之类的东西,把这些摆头用细线连接起来。 要保证,这些摆只能垂直轴转动。OK,问题来了。把这个轴倾斜一个角度。。我擦,虐心。 然后研究当没个摆都转了 360 度时,一个孤子波的速度!

隐隐的觉得。。这个实验真他妈不容易搞。不过它的机械图应该不难画,有心的可以画出来 找人加工去。这个要早入手。猜测一下,难道这个孤子传到头之后还会有反射???根据问 题的问法可以做这样的预测。不过这个变量控制很容易,只需要把别的变量预设好,这个改 变角度就好了。哈哈,如果这个轴变竖直之后,那转的岂不是很 high??

哈哈,出题人 Jürgen Durst

5. Levitation-流体力学!

A light ball (e.g. a Ping-Pong ball) can be supported on an upward airstream. The airstream can be tilted yet still support the ball. Investigate the effect and optimise the system to produce the maximum angle of tilt that results in a stable ball positio n.

第五题~~!升空。。。没错,又升空了。。。 等等,我怎么会说又呢?哎,who care 继续一个乒乓球(它又来了,其实什么小轻球都可以啦)可以被一个上升的气流拖起来(有 木有腾云驾雾的那感觉,bingo!就是那种,出题人是要羽化升仙的)气流有一定角度之后, 还是可以把球拖起来了。(我擦,不是吧,水平分量怎么处理。。。这个肯定不能用严格的 粒子模型去考虑气体,学流体力学就是好,哎,我没学过!这年头年年有留体力学的题目) 研究这个效应,并找到体系可以让球稳定的待在那的最大角度。 这个强哥也给不出一个好的建议,PTers 自己动脑筋吧。 出题人 Lukasz Gladczuk 6. Coloured plastic-光学

In bright light, a transparent plastic object (e.g. a blank CD case) can sometimes s hine in various colours (see figure). Study and explain the phenomenon. Ascertain if one also sees the colours when various light sources are used.

多彩的塑料~~哈哈,小男僧可以拿这个去哄小女僧了 不过,切记。。此招对物理系的女僧不适用,因为她会给你说 真幼稚,不就是个色散么。。。额,囧 rz

强光下(强哥发出的光下,哈哈,kidding,不过这个是不是考虑有机材料对于强光的响应 啊,值得考虑,既然研究的话,需要考虑这个光强对此现象的影响。。。不过你要是不翻译 成强光。。。随你便了),一个透明的塑料物体(例如一个空的 CD 盘)有时可以闪耀出多 种颜色。研究并解释这个现象。查明,是否是用多色光源时,是不是总是能看到多种颜色。 这个需要先确定哪种材料, 有必要的话需要看看里面的应力分布, 再看看折射率随光强会不 会变,再找出一定强度下对不同波长的关系。。。总之,好麻烦啊,看 PTers 到时候怎么去 近似了。这个有两个问题,一个是研究并解释这个现象,另外就是考虑反过来有没有反色散 的效果。Orz,对于没有学光学的孩纸可怎么办啊 出题人 Gavin Jennings(竟然不是孙骞老师出的!孙老师何在) 7. Hearing light-光学&声学

Coat one half of the inside of a jar with a layer of soot and drill a hole in its cove r (see figure). When light from a light bulb connected to AC hits the jar’s black wal l, a distinct sound can be heard. Explain and investigate the phenomenon.

听光!没错,就是听光。可以你们到处看海,也可以允许我们听光。 。。这个题目,又一次暴露了我知识的匮乏啊 太神奇了 说在一广口瓶的内侧,把其中一半用煤烟 soot 覆盖。在口上扎一个洞,然后用交流电驱动 的电灯泡照射广口瓶底,然后!就可以听到一个明显的声音???解释并且探究这一现象 。。我擦,我是真不知道可以这样,原来没想懂。做实验的话,可以考虑电压的影响。从 0 -220.。。其实应该一直到灯泡烧毁那个电压。。童鞋们应该知道怎么变压的。。不要告诉 我你要用滑线变阻器,这么简单的问题我就不告诉你用调压器了。这个是很重要的一点,国 内市电 220V, 国外部分是 110V 之类的, 所以电压应该考虑。 另外一个就是频率了, 50Hz? r u kidding!给它多来几个点。没准可以用这个东东制成一个印象,然后用灯泡去奏乐呢, 怎么样,我的想法是不是启发了你?其实不是了,声音的问题一直是大热门,听说前面的韩

国队用被鼓就奏乐了。研究的目的是什么?娱乐呗!好了,说说怎么变频率。你需要找个功 率源。对,功率源。虾米?没听过?对哦,你是物理系的。。。这个最起码不是信号源。。。 需要找个功率源,根据你要确定的最大的电压,去跟你选的灯泡处理,确定功率源的功率。 肯定不小,然后确定功率源的工作频率。。。光这个功率源就不便宜。。总之,为了研究么。 剩下的要考虑,涂层的厚度啊,光口瓶的大小啊。瓶盖的材质啊,扎的孔的大小啊。。这些 东西,好好考虑考虑可以做个很好的反方 出题人 Heinz Kabelka 我提议。。来膜拜一下吧 ,,还有还有,也可以对听到的 apparent 的声音做一个频谱分析,看看和那操蛋的光源有 嘛关系 8. Jet and film-力学

A thin liquid jet impacts on a soap film (see figure). Depending on relevant parame ters, the jet can either penetrate through the film or merge with it, producing inter esting shapes. Explain and investigate this interaction and the resulting shapes.

白射不得其穿。。

这个名字。。算了

叫做射流与薄膜。。。请勿联想。。谢谢

一个细微的液体喷流喷在一个肥皂薄膜上,如图。。。(你真的看得懂图上是什么么。。。 我还是解释一下吧,亮亮的东西是一个环,可能是铁丝做的吧。中间是一层肥皂薄膜,右边

一条透明的线就是喷流了。)当某些相关参数设置好之后,喷流就可以既不穿过薄膜,也不 融入其中。。(这个厉害),可以让薄膜产生一些形状。解释并探究其中的相互作用和产生 的图形。

这个原因我也解释不好,总之问题描述就这样。多参阅点这方面的文献吧

总之都很神奇的

出题人 Rudolf Lehn

9. Carbon microphone-电学

For many years, a design of microphone has involved the use of carbon granules. V arying pressure on the granules produced by incident sound waves produces an ele ctrical output signal. Investigate the components of such a device and determine its characteristics.

碳粉麦克

那是,很久很久以前了。那时候,我们的苹果还是可以吃的。那时候,我们的碳粉也是可以 做麦克风的。声音,这种非凡的波动,造成碳粉上压力的变化,从而产生一个电信号输出。 这就是我们那个时代麦克风的大致原理。现在,你需要好好调查那个时代的装置结构,并且 对这个麦克做一个评价。

这个不多说了。。。复古性研究。涉及信号处理的东西,可以看看当时滤波器的涉及。

出题人。。不,介绍人 Maciej Malinowski

10. Water rise-热学

Fill a saucer up with water and place a candle vertically in the middle of the sauce r. The candle is lit and then covered by a transparent beaker. Investigate and expla in the further phenomenon.

这个,水会起来吗?

先说题目,在一个茶托(其实茶不茶托无所谓了,只要是浅浅的水就可以了。)中央放置一 根蜡烛,点燃,下面放满水。用透明的杯子把蜡烛罩起来。调查并且解释后续现象。

这个。。这个要好好分析,第一种情况是气泡不会从杯子里出来。这种情况下蜡烛在里面燃 烧。固体燃料,比如 CxHy。消耗一分子氧气,产生一份子的二氧化碳和更多的水。当氧气 不足之后,产生一分子一氧化碳。虽然二氧化碳的溶解度好一点,不过也不大,25 摄氏度 体积比 1:0.759。这样,其实燃烧之后气体体积并没变化太多,所以这样的结果应该是水不 会上升, 即使是上升也是由于产生的较多的二氧化碳溶解造成的轻微上升。 若果气泡有出去, 很明显,由于气体热涨使气体减少,造成较大上升。然而问题似乎没有这么简单,考虑在罩 上玻璃杯时,蜡烛已经燃烧,此时蜡烛周围的空气密度已经很小,即为膨胀气。此时,罩上 玻璃杯也会产生较大的水面上升。虽然这种情况下不一定有气泡外泄。

出题人 Ilya Martchenko

11. Ball bearing motor-电学

A device called a “Ball Bearing Motor” uses electrical energy to create rotational mo tion. On what parameters do the motor efficiency and the velocity of the rotation d epend? (Take care when working with high currents!)

轴承马达

这个也老 NB 了。我擦,这届的题目还是真是高端。学到好多东西。

下面说的这个,据说还没有严格的理论解释。不过这样的东西已经很多人用起来了。是个小 机遇,PTers 加油。

说是有一个装置叫做轴承马达 (什么?很简单的样子?你往后看) 这是一个用电能产生转动 的装置(厉害了吧)。研究转动效率(其实就是转化效率)和转动速度和什么有关。温馨提 示。。大电流,小心。。。(这个不用啦,用的是小电压,人电不死)

好吧。。。题目说的不明不白的,我给解释一下。

就是说两个那种轴承,如图

两个轴承外圈,分别接大电流的低电压电源(AC/DC)。内圈用如图长长的金属杆连接。体 系与固定物绝缘,图中用的应该是覆铜板。通电之后,给一个初始转动,这货就转起来了。

有种解释是,轴承内部与接触的地方,电阻大,产热多。会使得钢球(你不会告诉我你不知 道这轴承里面有钢珠)变形,变形造成压力,借由初始转动开始转动起来。很神吧。

研究电流的影响,负重的影响,环境温度的影响,初始转动的影响,可不可以考虑一下磁场 的影响?嗯

介绍人 Bj?rn Miksch

12. Helmholtz carousel-力学

Attach Christmas tree balls on a low friction mounting (carousel) such that the hole in each ball points in a tangential direction. If you expose this arrangement to sou nd of a suitable frequency and intensity, the carousel starts to rotate. Explain this p henomenon and investigate the parameters that result in the maximum rotation spe ed of the carousel.

妈的,没读懂嘛意思。有知道 carousel 是嘛意思的告诉我一声

出题人 Florian Ostermaier

13. Honey coils-流体力学??热血??

A thin, downward flow of viscous liquid, such as honey, often turns itself into circul ar coils. Study and explain this phenomenon.

蜂蜜线圈。。。好诱人的样子

一种轻的朝下流动的粘性液体(例如蜂蜜),经常把自己变成一个线圈。研究和解释这个现 象。。。

这些做实验的有福了

出题人 Stanislau Piatru?a

14. Flying chimney-热学,力学

Make a hollow cylindrical tube from light paper (e.g. from an empty tea bag). Whe n the top end of the cylinder is lit, it takes off. Explain the phenomenon and invest igate the parameters that influence the lift-off and dynamics of the cylinder.

我擦,翻译到这我已经不淡定了。今年都是神马题目啊!!无语了

这年头,烟囱都会飞了!

飞行的烟囱

用轻的纸,做一个中空的圆筒形管。把脑袋点着了,然后它就起飞了!!!!解释这个现象, 并。。。。研究影响离地升空的参数。和这个东东的动力学过程。

尼玛,凌乱了,不点评了

出题人 Martin Plesch

15. Meniscus optics-光学

Cut a narrow slit in a thin sheet of opaque material. Immerse the sheet in a liquid such as water. After removing the sheet from the liquid, you will see a liquid film in the slit. Illuminate the slit and study the resulting pattern.

看到了么,有木有人已经颤抖了??

没错,这个就是我们伟大的孙骞老师出的题目。

还没看题就阵亡的太没出息,看完题目再阵亡也不晚

在一很薄的不透明材料在划一道狭缝, 把这个材料放到液体中, 比如说水。 然后把液体除掉, 你将会发现,在狭缝中形成一层膜。把狭缝着凉,研究产生的图样。

读题目的时候有木有感觉孙老师就在你旁边说话啊!!

好吧,又来了一个薄膜干涉的。把材料厚度作为一个参水,狭缝内的质量分布,所用的光源 (最好把激光扩束做一束平行光把,别跟自己过不去了孩子们)

出题人 Qian Sun

16. Hoops-力学

An elastic hoop is pressed against a hard surface and then suddenly released. The hoop can jump high in the air. Investigate how the height of the jump depends on the relevant parameters.

这个描述真干练

题目:环儿

把一个塑料环压在一个坚硬的表面上,然后突然放手。环,不。环儿就飞起来了(我擦,又 飞)。研究环儿的高度与什么有关。。

出题人 Hassan Bagheri Vloujerdi

17. Fire hose-力学。。。流体力学

Consider a hose with a water jet coming from its nozzle. Release the hose and obs erve its subsequent motion. Determine the parameters that affect this motion.

这个有意思,火辣的软皮管。

说,用软水管喷着水。然后突然撒手管子,观察它突然的运动。

考虑影响运动的因素。

出题人不详

这个有点意思,PTers 加油吧。


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