Versenyfeladatok

1. Találd fel magad: Lyukszemüveg

Vizsgáld meg, hogyan érdemes apró lyukakat elrendezni egy átlátszatlan fólián ahhoz, hogy olyan szemüveget készíts, amely csökkenti a szembe jutó fény intenzitását, és javíthatja a rövidlátók látásélességét. Határozd meg a lyukak optimális elrendezését!

2. Lemezspektrométer

Az optikai adathordozókon, például CD-ken és Blu-ray-lemezeken található adatsávok jó minőségű reflexiós diffrakciós rácsként viselkednek. Megvilágítás hatására ezek a lemezek a fényt összetevőire bonthatják. Készíts spektrométert egy digitális optikai lemez felhasználásával! Optimalizáld az eszköz kialakítását úgy, hogy minél nagyobb legyen a felbontóképessége, és minél kisebbek legyenek az optikai leképezési hibái!

3. Csigagömb

Egy üreges gömbbe helyezz egy nehéz golyót és valamennyi viszkózus folyadékot. Ha a gömböt lejtőn legurítjuk, mozgása egyenetlen és meglepően lassú lehet. Magyarázd és vizsgáld meg a jelenséget!

4. Éneklő kondenzátor

Bizonyos típusú kerámiakondenzátorok hallható hangot bocsátanak ki, ha váltakozó feszültséget kapcsolunk rájuk. Vizsgáld meg a keletkező hang jellemzőit, valamint azt, hogyan függenek ezek a releváns paraméterektől, például a feszültségtől, a frekvenciától és a kondenzátor tulajdonságaitól!

5. Y alakú inga

Készíts Bowditch-ingát, vagyis olyan ingát, amelynek felfüggesztő szálai Y alakot alkotnak! Vizsgáld meg, hogyan függenek az ingatest által kirajzolt Lissajous-görbék a rendszer megfelelő paramétereitől!

6. A hang láthatóvá tétele

Feszíts ki egy vékony gumimembránt egy kör alakú keretre, majd egy hangszóró segítségével hozd rezgésbe! Rögzíts egy kis tükröt a membránhoz, és irányíts rá lézerfényt úgy, hogy a visszavert fénysugár egy távoli ernyőre érkezzen! Bizonyos körülmények között a lézerfolt összetett, állandósult vagy időben változó geometriai mintázatokat rajzolhat ki. Vizsgáld meg a gerjesztés paraméterei, a membrán tulajdonságai és a létrejövő fénymintázatok közötti kapcsolatot!

7. Süllyedő tölcsér

Ha egy hosszú szárú, megfelelően nehéz tölcsért függőlegesen, a szárával lefelé vízbe engedünk, akkor a tölcsér fokozatos süllyedés közben csillapodó függőleges rezgéseket végez. Vizsgáld meg a tölcsér mozgását és stabilitását, valamint azokat a körülményeket, amelyek között a tölcsér felborul!

8. Felfelé hajtott korong

Egy kör alakú korongot szoríts be két kerék közé, így a korong ingaként szabadon lenghet! Az egyik kereket motorral forgasd meg! Ennek hatására a korongra felfelé irányuló erő fog hatni. Vizsgáld meg a korong mozgását!

9. Fényképészeti bokeh

A bokeh olyan fényképészeti hatás, amely különböző távolságban lévő tárgyak fényképezésekor figyelhető meg, amikor a képnek éles és életlen részei egyaránt vannak. Ha a fényképezőgép objektívje elé rést helyezünk, az életlen képrészletekben szokatlan, irányfüggő torzulások jelenhetnek meg, miközben az élesre állított területek továbbra is torzítatlanok és élesek maradnak. Vizsgáld meg, hogyan függnek a létrejövő képek tulajdonságai és élessége a releváns paraméterektől!

10. Légörvény

Helyezz egy kis rúdmágnest egy folyadékkal megtöltött edény aljára, majd mágneses keverő segítségével hozd forgásba! Egy bizonyos fordulatszám fölött vékony légcsatorna alakulhat ki, amely a folyadék felszínétől egészen a forgó mágnesig húzódik. Vizsgáld meg és magyarázd meg a jelenséget!

11. Hangszigetelés

Egy helyiség hangszigetelése jelentősen romolhat, ha az ajtó nincs megfelelően becsukva, még akkor is, ha a rés rendkívül keskeny. Vizsgáld meg, hogyan befolyásolja egy kis nyílás alakja és mérete a hang áthaladását!

12. Szaggatott vonal

Bizonyos körülmények között, amikor egy krétadarabot végighúzunk a táblán, nem folytonos vonal, hanem pontok periodikus sorozata keletkezik, annak ellenére, hogy a kréta mozgása folyamatos. A jelenség más íróeszközök és felületek esetén is előfordulhat. Vizsgáld meg, mely fizikai paraméterek határozzák meg a jelenség kialakulását és a keletkező mintázatot!

13. Örvénykeltette inga

Egy függőleges tengelyű, henger alakú ingatesttel rendelkező ingát függessz fel egy áramló vizet tartalmazó csatorna fölé! Ha az ingatest részben a vízbe merül, az áramlás az ingát az áramlás irányára merőleges rezgésbe hozhatja. Magyarázd meg a jelenséget, és határozd meg, hogyan függ a megfelelő paraméterektől!

14. Nemnewtoni férgek

Egy dilatáns nemnewtoni folyadékot, például víz és kukoricakeményítő szuszpenzióját, függőleges irányban rezgess egy edényben! Megfelelő körülmények között a folyadék felszínéből kiemelkedő, féregszerű képződmények jelenhetnek meg. Magyarázd meg és vizsgáld meg a jelenséget!

15. Hideg ital

Egy szobahőmérsékletű italosdobozt vagy palackot jeget tartalmazó hűtőedényben lehűthetünk. Ha sót és alkoholt adunk a jéghez, azzal növelhetjük a hűlés sebességét, és megváltoztathatjuk az ital által elérhető legalacsonyabb hőmérsékletet. Vizsgáld meg, hogyan befolyásolják a megfelelő paraméterek az elérhető legalacsonyabb hőmérsékletet és a legnagyobb hűlési sebességet!

16. Mágneses körhinta

Rögzíts több neodímiummágnest egy vízszintes koronghoz úgy, hogy a szomszédos mágnesek ellentétes irányban álljanak! Helyezz egy rögzített, nem mágneses anyagból készült vízszintes lapot a korong fölé! Amikor a korong a függőleges tengelye körül forog, és egy acélgolyót helyezünk a lapra, a golyó a korong forgásával megegyező vagy azzal ellentétes irányban is mozoghat. Vizsgáld meg a jelenséget, és határozd meg, hogyan függ a golyó mozgása a megfelelő paraméterektől!

17. Lehulló könyvfedél

Helyezz egy könyvet vízszintes felületre, majd engedd el a részben felnyitott fedelét! Vizsgáld meg a lehulló könyvfedél mozgását!