Fyzikální korespondenční seminář MFF UK FYKOS. Chcete se fyzikou zabývat i mimo školní lavice?

Transkript

1 Fyzikální korespondenční seminář MFF UK FYKOS Přemýšlíte nad fyzikálními problémy, i když jsou na první pohled obtížné? Chcete se fyzikou zabývat i mimo školní lavice? Zajímá vás, co se odehrává ve fyzikálních laboratořích a jak to tam vypadá? Už jste někdy nemohli usnout, dokud jste nevypočítali příklad? Odpověděli jste alespoň na jednu otázku ano? Řešte naše úlohy!

2 Co je to FYKOS? FYKOS (FYzikální KOrespondenční Seminář) pro vás představuje možnost si zajímavým způsobem rozšířit chápání fyziky a proniknout do dalších, dosud nepoznaných, oblastí této vědy. Seminář organizují studenti a zaměstnanci Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze již devětadvacátým rokem. Cílem FYKOSu je rozvíjet fyzikální myšlení, protože člověk, který se umí nad (nejen fyzikálními) problémy zamyslet a cítí touhu se dobrat k nějakému řešení, se uplatní všude, kde si schopností lidského mozku cení. FYKOS je určen všem zájemcům o fyziku ze všech ročníků a typů středních škol kdekoliv ve světě, kteří jsou schopni komunikovat česky, slovensky nebo anglicky. Jak FYKOS probíhá? Šestkrát do roka vám poštou zašleme brožurku se zadáním tzv. série osmi úloh. Na jejich řešení máte zhruba pět týdnů. Úlohy pošlete poštou nebo nahrajete na našem webu do zadaných termínů. My během dvou týdnů úlohy opravíme a se zadáním následující série je pošleme poštou zpátky. V den termínu doručení ( termín uploadu) se na internetu objeví autorská řešení úloh, proto pozdější odeslání není možné. Jaké jsou ve FYKOSu úlohy? Úlohy většinou vycházejí ze znalostí středoškolských studentů (samozřejmě těch, co se zajímají o fyziku) a snaží se je dále rozšířit. První dvě úlohy jsou jednodušší, další tři bývají zpravidla obtížnější. Šestá úloha nemívá tak přímočaré řešení jako prvních pět úloh, proto jí říkáme problémová (P). Předposlední úloha je experimentální (E), očekává se, že zadaný experiment nejen navrhnete, ale hlavně zrealizujete a vyhodnotíte. Poslední úloha (S) souvisí se seriálem na pokračování. U každé z úloh je uvedeno její maximální bodové ohodnocení. Proč řešit FYKOS? Řešením úloh FYKOSu získáte praxi v řešení fyzikálních problémů a hlubší náhled na jejich podstatu. FYKOS je též velmi vhodnou přípravou pro současné a budoucí úspěšné řešitele jiných fyzikálních soutěží (Fyzikální olympiáda, TMF, SOČ apod.). Řešení FYKOSu je dobrým odrazovým můstkem pro studium na Matematicko-fyzikální fakultě UK. Díky tomu, že poznáte organizátory FYKOSu, si uděláte představu, jaké to je být studentem MFF. Pro nejlepší řešitele jsou připravena dvě soustředění, kde se seznámíte se spoustou nových přátel, se kterými máte jednu společnou zálibu fyziku. Mnohá z těchto přátelství pak přetrvávají během studia na VŠ i déle. A samozřejmě na nejlepší řešitele v každé kategorii čekají hodnotné a zajímavé ceny.

3 Jak se stát řešitelem FYKOSu? Jednoduše! Stačí se jen zaregistrovat na našem webu a poslat řešení některých úloh. Vše lze vyřídit i klasickou poštou, kdy nám kromě řešení pošlete i základní kontaktní informace (můžete využít přichystanou návratku). Poté vám již bude zasíláno zadání dalších sérií na vámi udanou adresu. Můžete se samozřejmě připojit kdykoliv během roku, ale budete se muset smířit s bodovým náskokem ostatních řešitelů. Není nutné posílat řešení všech úloh, i jedna vyřešená úloha má smysl. Řešitelé, kteří spočítají úplně všechno, jsou výjimkou. Často je dobré poslat i řešení, které není dotažené úplně do konce, žádný učený z nebe nespadl! Jak mají vypadat řešení jednotlivých úloh? Ve správném řešení je důležité popsat a odůvodnit postup, jímž byl získán uváděný výsledek. Proto se nebojte psát více k danému problému; čím více nad něčím přemýšlíte, tím lépe. Návod na vypracování experimentálních úloh najdete na našem webu. Posíláte-li řešení běžnou poštou, pište každou úlohu na zvláštní papír formátu A4 (menší se nám lehce ztratí) a u horního okraje jej podepište a zřetelně označte číslo úlohy. Je-li vaše řešení některé úlohy na více listech, očíslujte je, podepište a sešijte k sobě. Obdobná pravidla platí i pro elektronická řešení, ta můžete odesílat přes internetový formulář řešení každé úlohy ve zvláštním souboru ve formátu PDF. Doporučení, jak připravit hezké elektronické řešení, jsou na našem webu. Návratka pro řešitele zasílající úlohy poštou Řešitel Jméno: Datum narození: Místo narození: Doručovací adresa: Podpis: Svým podpisem stvrzujete souhlas se zpracováním osobních údajů pro účely semináře, viz

4 Jak se FYKOS vyhodnocuje? Seminář je jedna velká, nepřetržitá soutěž. Za každou úlohu obdržíte určitý počet bodů podle míry správnosti vašeho řešení a obtížnosti úlohy (bodová maxima najdete u zadání úloh, experiment je bodován nejštědřeji). Pokud někdo vymyslí originální řešení či zašle skvěle propracovanou úlohu, může získat tzv. bonus, určitý počet bodů navíc k bodům standardním. Řešitelé jsou rozděleni do čtyř kategorií dle ročníku, jenž navštěvují, přičemž studentům 1. a 2. ročníků se body za první dvě úlohy série násobí dvěma. Odměny za řešení Největší odměnou úspěšným řešitelům jsou soustředění (popsaná dále), kde účastníci mj. dostávají FYKOSí trička. Přinejmenším třicítka nejlepších řešitelů nebo nejlepší třetina řešitelů (podle toho, co je vyšší) je odměněna odbornou či populární knížkou, deskovou hrou, tričkem nebo jinou hodnotnou cenou. Tuto také dostane alespoň pět prvních řešitelů z každé kategorie. Navíc za každou úlohu, za kterou dostane řešitel bonusový bod, získá též i drobnou odměnu dle našich aktuálních zásob a fantazie. Formální odměnou je Osvědčení úspěšného řešitele korespondenčního semináře, na jehož základě může účastník požádat o prominutí odborné přijímací zkoušky na MFF UK. K jeho zisku je potřeba alespoň 50 % celkového počtu bodů v jednom ročníku semináře. Návratka pro řešitele zasílající úlohy poštou Škola Třída: Rok maturity: Adresa: Přejete si dostávat informace o dění na MFF a akcích, které pořádáme? Jak jste se o FYKOSu dozvěděli?

5 Akce FYKOSu Soustředění FYKOS pořádá dvakrát do roka, na jaře a na podzim, soustředění. Tato týdenní akce je určena pro přibližně 28 nejlepších řešitelů každého pololetí, které vybereme ze všech kategorií, a probíhá v nějakém krásném koutu naší vlasti. Účastníci soustředění prožijí několik dní plných atraktivních přednášek a experimentů z fyziky, a aby intelektuální zátěž nebyla příliš vysoká, odpočinou si všichni (řešitelé i organizátoři) při hrách, zajímavém zážitkovém programu a sportu. Cena soustředění se odvíjí od bodů získaných v sériích. Ve zkratce čím víc má řešitel bodů, tím má levnější soustředění. Dokonce pak při zisku alespoň tří čtvrtin bodů v pololetí, ze kterého vás na soustředění zveme, máte soustředění zdarma. Fyziklání FYKOSí Fyziklání je týmová soutěž pro středoškoláky. Družstva mohou být až pětičlenná, výjimkou nejsou ani slovenští účastníci. Soutěž se koná v Praze a úkolem soutěžících je během tří hodin správně vyřešit co nejvíce z asi 50 příkladů různých obtížnostních úrovní a oblastí fyziky. Pořádáme i internetovou variantu této soutěže nazvanou Fyziklání Online, která se koná V ní můžete takříkajíc z tepla domova procvičit týmovou souhru. Přednášky FYKOS pořádá spolu s pražským výborem Fyzikální olympiády na jaře a na podzim také cyklus přednášek pro středoškoláky. Z témat, která byla v minulých letech přednášena, zmiňme například zpracování měření, stejnosměrné obvody nebo derivace a integrály ve fyzice. Přednášky můžete sledovat buď živě na MFF UK, nebo i online. DSEF Den s experimentální fyzikou (zkratkou DSEF) je tradiční akce FYKOSu, během které se můžete porozhlédnout po fyzikálních pracovištích na MFF UK. Máte jedinečnou příležitost na vlastní oči vidět, jak se dnes dělá experimentální fyzika. Nejčastěji bývají exkurze k jadernému reaktoru, na pracoviště elektronové mikroskopie, katedru nízkých teplot, pracoviště nukleární magnetické rezonance, ale objevují se i mnohé další. TSAF TSAF, čili Týden s aplikovanou fyzikou, je akce pořádaná organizátory FYKOSu pro jeho účastníky a klade si za cíl seznámit je s některými pracovišti, která jednak fyziku zkoumají, ale často se i více věnují jejím konkrétním aplikacím. V minulosti jsme navštívili například CERN, DESY nebo ASDEX-U.

6 FYKOSí aktuality Zatím jste FYKOS neřešili, ale rádi byste na naše podzimní soustředění? Pošlete nám nejpozději do řešení úloh první série. My ho přednostně opravíme a pokud získáte alespoň 18 bodů, máte šanci se soustředění zúčastnit. Těšíme se na vaše řešení! Další informace o akcích a aktuality kolem FYKOSu se dozvíte na webu a můžete nás sledovat i na Facebooku na oficiální stránce Zadání 1. série XXIX. ročníku Vyřešené úlohy můžete odesílat poštou do (včetně), elektronická řešení je možno uploadovat až do Úloha I.1... zahušťující Hofmann 2 body Při elektrolýze vody v Hofmannově přístroji je elektrolytem roztok kyseliny sírové ve vodě. Hmotnost kyseliny v roztoku je prakticky konstantní, ale jak již samotný název napovídá, voda se postupně rozkládá na vodík a kyslík. Tím se zvyšuje koncentrace kyseliny v roztoku. Za jak dlouho stoupne koncentrace roztoku na dvojnásobek, pokud roztokem prochází proud I = = 1 A, původní koncentrace kyseliny byla c 0 = 5 % a objem roztoku v nádobě byl původně V 0 = 2 l? Úloha I.2... výskok z vlaku 2 body Ve vlaku, který se může pohybovat po kolejích bez tření, stojí 2 lidé, každý s hmotností m. Kdy dosáhne vlak větší rychlosti? Když oba vyskočí z vlaku naráz, nebo když budou vyskakovat z vlaku postupně? Člověk vyskočí z vlaku relativní rychlostí u (rychlost vyskakujícího člověka vůči vlaku po výskoku). Úloha I.3... zlatá koule 3 body Zlatá koule má na vzduchu hmotnost m 1 = 96,25 g. Při ponoření do vody je vyvážena závažím o hmotnosti m 2 = 90,25 g. Rozhodněte, zda je předmět dutý. Pokud ano, určete objem dutiny. Hustota zlata je ϱ Au = 19,25 g cm 3, hustota vody ϱ H2 O = 1,000 g cm 3. Tíhové zrychlení je g = 9,81 m s 2. Úloha I.4... čočka smrti 4 body Představte si, že kolem Slunce obíhá po kruhové dráze spojná čočka o průměru rovném slunečnímu průměru, jejíž ohnisko obíhá s dostatečnou přesností po oběžné dráze Země. Určete, jak moc čočka Zemi sežehne během jednoho svého oběhu (tj. kolik jí předá sluneční energie),

7 bude-li obíhat kolem Slunce ve vzdálenosti Merkuru, a porovnejte tento výsledek se stavem, kdy bude obíhat ve vzdálenosti Venuše. Bonus Uvažujte navíc zatmění, které čočka při oběhu způsobí. Úloha I.5... černobylská 4 body Pokud by někdo snědl 5 μg izotopu cesia 137 Cs, za jak dlouho bude mít v těle pouze 0,04 % původního množství částic tohoto izotopu? Předpokládejme, že cesium 137 Cs má poločas rozpadu 30,42 let a jeho biologický poločas (tedy doba, za kterou se z těla vyloučí právě polovina původního množství látky) je přibližně 15 dní. Zjistěte také, kolik částic se do té doby stihne v těle radioaktivně rozpadnout. Úloha I.P... dekompresní nemoc 5 bodů Jistě jste někdy slyšeli (alespoň třeba ve filmu) o tom, že je nebezpečné se potápět ve velkých hloubkách a ihned poté cestovat letadlem. Pokud člověk toto udělá, hrozí mu tzv. dekompresní nemoc. Popište co nejpřesněji, jaké fyzikální procesy v lidském těle při této nemoci probíhají (jak přesně obecné fyzikální zákony v tomto konkrétním případě působí) a proč jsou pro člověka nebezpečné. Je pro lidi nebezpečná i opačná posloupnost akcí, tedy cestování letadlem a následné potápění? (Při řešení můžete využívat všechny dostupné zdroje informací, ale následně musíte problém popsat vlastními slovy!) Úloha I.E... malé gé 8 bodů Změřte místní tíhové zrychlení alespoň dvěma odlišnými metodami. Tyto metody následně zevrubně porovnejte. Úloha I.S... seriálová úloha Text nového seriálu a zadání seriálové úlohy najdete již brzy na našem webu. 6 bodů

8 Fyzikální korespondenční seminář MFF UK Fyzikální soutěž pro středoškoláky. Šest sérií za rok po osmi úlohách. Zadání série přichází poštou a máte několik týdnů na vyřešení úloh. Dvě úlohy na rozcvičení, tři s netradičním počítáním, jedna na zamyšlení, jedna experimentální a jedna seriálová. Vaše řešení opravíme a zašleme zpět se zadáním další série. Zajímavý seriál na pokračování. Soustředění pro nejlepší řešitele, přednášky, hry, kamarádi. Utkání týmů v Praze na FYKOSím Fyziklání. Fyziklání online. Den s experimentální fyzikou. Prominutí přijímacích zkoušek na MFF UK. Další informace na webu www: FYKOS UK v Praze, Matematicko-fyzikální fakulta Ústav teoretické fyziky V Holešovičkách Praha 8 fykos@fykos.cz FYKOS je také na Facebooku