Polskie Towarzystwo Fizyczne w Warszawie
Komitet Główny Olimpiady Fizycznej
al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa
tel. 22 843 70 01, wewn. 2601 lub 3218
e-mail: kgof@kgof.edu.pl
http://www.kgof.edu.pl
Okręgowy Komitet Olimpiady Fizycznej we Wrocławiu
Instytut Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Wrocławskiego
pl. Borna 9, 50-205 Wrocław
tel. 71 375 93 48
http://www.wfa.uni.wroc.pl/?s=100
zawody I stopnia
- do 10 X 2015 - I część
- do 13 XI 2015 - II część
- 14 XII 2015 - wyniki
zawody II stopnia
- część teoretyczna - 10 I 2016
- ogłoszenie wyników - 24 I 2016
- część doświadczalna - 14 II 2016
- ogłoszenie wyników - 13 III 2016
finał krajowy
- część doświadczalna -2 IV 2016
- część teoretyczna - 3 IV 2016
- wyniki - 5 IV 2016
obóz przygotowawczy do olimpiady międzynarodowej VI 2016
XLVII Międzynarodowa Olimpiada Fizyczna 10-18 VII 2016 Zurych (Szwajcaria)
To trójstopniowe zawody dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych o zasięgu krajowym (są też dwie konkurencyjne olimpiady międzynarodowe). Składają się z części teoretycznej i doświadczalnej. Laureaci biorą udział w Międzynarodowej Olimpiadzie Fizycznej.
Olimpiady fizyczne w Polsce odbywają się od 1951 roku, a olimpiady międzynarodowe od 1967 roku. I edycja międzynarodowa odbyła się w Warszawie.
- Zawody I stopnia rozgrywane są systemem korespondencyjnym. Zadania są nie później niż we wrześniu rozsyłane do szkół oraz publikowane na stronie internetowej KGOF. Uczniowie rozwiązują zadania w domu, mogą korzystać z książek i pomocy nauczyciela (o ile jego wskazówki nie prowadzą bezpośrednio do rozwiązania).
- Przygotowywane są 2 tury zadań. Uczniowie wysyłają rozwiązania do właściwych okręgowych komitetów olimpiady fizycznej w podanych terminach. Komitety te kwalifikują zawodników do dalszego etapu zawodów.
- Zawody II stopnia składają się z części teoretycznej i doświadczalnej. W części teoretycznej startują wszyscy zakwalifikowani do II etapu, w doświadczalnej ? zawodnicy zakwalifikowani na podstawie części teoretycznej zawodów II stopnia.
- Wszyscy zawodnicy zakwalifikowani do zawodów III stopnia uczestniczą w części doświadczalnej i teoretycznej, które są rozgrywane w ciągu dwóch kolejnych dni.
O ostatecznej kolejności miejsc decyduje łączna ocena za rozwiązanie zadań z obu dni zawodów.
ZAWODY I STOPNIA
1. W którym wagoniku kolejki górskiej trzeba siedzieć, aby odczuwana przez pasażera siła dociskająca go do siedzenia była największa? W którym wagoniku trzeba siedzieć, aby odczuwana przez pasażera siła dociskająca go do oparcia była największa? Tor kolejki znajduje się w płaszczyźnie pionowej i składa się z elementów w kształcie łuku o takim samym promieniu oraz odcinków prostych (patrz rysunek). Długość każdego z fragmentów jest większa od długości kolejki. Pomijamy tarcie i opór powietrza.
2. Dla jakich kątów nachylenia równi położony na niej jednorodny, sześcienny klocek przewróci się? Współczynnik tarcia klocka o równię wynosi f.
3. Jedna z okładek kondensatora płaskiego jest oświetlana poprzez mały otwór w drugiej okładce światłem lasera o długości fali 405 nm. Odległość między okładkami kondensatora jest równa d=1 cm, a rozmiary liniowe okładek są znacznie większe niż d. Między okładkami jest próżnia.
a) Zakładając, że liczba wybijanych elektronów na jednostkę kąta bryłowego jest niezależna od kierunku, wyznacz zależność natężenia prądu płynącego między okładkami od napięcia między nimi. Praca wyjścia elektronu z materiału okładki jest równa W = 1,87 eV. Przyjmij, że wszystkie wybite elektrony mają największą możliwą w rozpatrywanym procesie energię.
b) Podaj jakościowo, jak zmieni się otrzymana zależność jeśli uwzględnimy, że :
(i) wylatujące elektrony mają różne energie,
(ii) poprzeczne rozmiary kondensatora są skończone.
4. Prostopadłościan o wymiarach a×b×d porusza się równolegle do krawędzi o długości a z dużą (relatywistyczną) prędkością v. Prostopadłościanowi zrobiono zdjęcie przy pomocy nieruchomego aparatu fotograficznego. Oś optyczna aparatu była prostopadła do kierunku ruchu prostopadłościanu i prostopadła do krawędzi o długości b. Wykaż, że widoczny na zdjęciu obraz poruszającego się prostopadłościanu jest taki sam, jaki byłby obraz tego samego, ale spoczywającego prostopadłościanu, obróconego wokół osi równoległej do krawędzi b o pewien kąt. Wyznacz zależność tego kąta od prędkości v.
Uwagi:
1. Migawka aparatu znajdowała się tuż przed obiektywem (soczewką), a jej czas otwarcia był na tyle krótki, że można przyjąć, że całe światło, które utworzyło obraz, przeleciało przez nią w tej samej chwili.
2. Prostopadłościan znajdował się na tyle daleko od obiektywu, że promienie światła, które utworzyły obraz, były w bardzo dobrym przybliżeniu równoległe do siebie i do osi optycznej aparatu.
3. Pomijamy ewentualne zmiany kolorów i jasności.
ZAWODY II STOPNIA (cześć teoretyczna)
Pewne sztucznie wytworzone materiały mogą mieć w wąskim zakresie częstotliwości fal elektromagnetycznych ujemny współczynnik załamania (dla mikrofal są to metamateriały utworzone z układów drutów, a dla światła widzialnego tzw. kryształy fotoniczne). Przy przejściu z ośrodka o współczynniku załamania n1>0 do ośrodka o współczynniku załamania n2<0 jest spełnione zwykłe prawo załamania:
a) Mały przedmiot umieszczono w odległości a od płaskorównoległej płytki o grubości d wykonanej z materiału o współczynniku załamania równym (-1). Rozważmy obraz utworzony przez promienie, które przeszły przez płytkę. Znajdź jego położenie, powiększenie i ustawienie (tzn. czy jest on odbity i obrócony). Dla jakich a rozważany obraz jest rzeczywisty?
b) Mały przedmiot umieszczono w punkcie o współrzędnych (a, -b, 0) (gdzie a, b > 0).
Obszar przestrzeni spełniający równania x>0, y>0 jest wypełniony ośrodkiem o współczynniku załamania równym (-1). Znajdź położenie, powiększenie i ustawienie obrazu tego przedmiotu, utworzonego przez promienie, które wyszły z obszaru o n=-1. Z jakich miejsc można zobaczyć ten obraz? Rozważ tylko promienie w płaszczyźnie z=0.
W obu przypadkach narysuj bieg różnych promieni wybiegających z przedmiotu i przechodzących przez obszar o n=-1. Współczynnik załamania przestrzeni poza płytką w podpunkcie a) i poza obszarem x>0, y>0 w podpunkcie b) jest równy 1.
ZAWODY III STOPNIA (część teoretyczna)
Metalowa kulka o promieniu r1=10 cm jest otoczona, współśrodkową z nią, metalową, sferyczną powłoką o promieniu wewnętrznym r2=2r1 (patrz rysunek). Między powłoką a kulką panuje próżnia. Kulka jest pokryta cienką, równomierną warstwą izotopu kiuru 242Cm w ilości n=0,01 mola. Jądro 242Cm rozpada się wysyłając cząstkę alfa o energii E0=6,1 MeV. Czas połowicznego zaniku kiuru wynosi t1/2=163 dni. Powłoka jest połączona z kulką biegnącym radialnie cienkim przewodem. Przyjmujemy, że obecność przewodu i płynący w nim prąd nie wpływają na pole elektryczne między powłokami. Cząstki alfa są całkowicie pochłaniane przez powłokę oraz kulkę, ale nie są pochłaniane ani rozpraszane przez kiur.
a) Jakie jest natężenie prądu płynącego w przewodzie, jeśli jego opór jest równy R1=100 k??
b) Jaki powinien być opór R2 przewodu, aby natężenie płynącego w nim prądu było równe połowie natężenia prądu określonego w pkt. a)?
Pomijamy emisję elektronów z kulki i otaczającej ją powłoki. Rozważamy sytuację stacjonarną, tzn. po (przybliżonym) ustaleniu się natężenia prądu w przewodzie, przez czas mały w porównaniu z t1/2.
