Tổng quan về các bài toán IPT 2018

Tổng quan về các
bài toán IPT 2018
và 2021
Te a m 3


IPT 2021
International Physics tournament 2021


Bài toán 1: Nuclear mousetraps.

Một loại bẫy chuột và quả bóng bàn tạo ra một phản ứng dây chuyền.
Xây dựng một mơ hình vĩ mơ về động lực học của hệ thống như vậy.
Xác định các thông số liên quan và hiện tượng phản ứng, xác suất kích
thích bẫy chuột và mật độ ngưỡng để phản ứng dây chuyền xảy ra.
Video hiện tượng
/>

Bài tốn 2: Pop-pop away.
Thuyền pop-pop là một món đồ chơi nhỏ chạy bằng ngọn nến. Động cơ của nó rất
đơn giản, nó chỉ được làm bằng lị hơi. Đề xuất thiết kế thuyền tối đa hóa quãng
đường di chuyển bằng cách sử dụng nến tealight. Ước tính hiệu suất chuyển đổi
năng lượng của thuyền.
Tài liệu tham khảo:
/> /> />Video trình bày của đội Colombia
2:15:52 />

Bài toán 3: Dirty racing
Khảo sát quãng đường mà một quả bóng đi được trên bề
mặt cát ướt nằm ngang trước khi đứng yên, nếu ban đầu

quả bóng chuyển động tịnh tiến song song với bề mặt.
Khoảng cách này phụ thuộc như thế nào về vật liệu quả
bóng( gỗ, kim loại, cao su,v.v), vận tốc ban đầu của nó và các
thông số khác?


Bài tốn 4: Hydraulic jumb
white.
Khi một dịng nước ổn định từ vòi chạm vào bồn rửa, nước
lan truyền trong một đĩa trịn được giới hạn bởi một vùng
có chiều cao của nước lớn hơn môi trường xung quanh. Cái
gọi là bước nhảy thủy lực này tương tự như một lỗ trắng,
phiên bản đảo ngược thời gian của lỗ đen, theo nghĩa sáng
là sóng bề mặt khơng thể đi vào đĩa ngược lại dịng ch ảy,
trong khi có dịng chảy ra ngồi tự nhiên. Giải thích v ật lí
đằng sau bước nhảy thủy lực. Thực hiện một thử nghiệm
để xác minh sự tương ứng. Có thể thực hiện bước nhảy
thủy lực với chất lỏng không phải nước không? Khi nào sự
tương tự lỗ trắng bị phá vỡ?
Lời giải của kì thi USPT:
/>

Bài tốn 5: Distant thunder.
Người ta có thể tái tạo lại những thông số nào của sấm sét từ một bức ảnh chụp tia sét? Câu tr ả lời thay đổi nh ư
thế nào nếu sử dụng tính năng quay video im lặng? Ngược lại, những thông số nào của tia sét người ta có th ể tái
tạo lại từ bản ghi âm tiếng sét?
Video đề bài: />Tài liệu tham khảo:
/>Video trình bày của đội colombia
3:31:44 />

Bài toán 6: The finger of death.

Trong một số điều kiện, thạch nhũ của băng được gọi
là brinicle có thể hình thành bên dưới bề mặt đóng
băng của đại dương. Tái tạo hiện tượng trên quy mơ
phịng thí nghiệm hoặc gia đình và nghiên cứu tốc độ
phát triển của brinicle và kích thước cuối cùng của nó.
Video đề bài:

/>
Video trình bày của đội Colombia
3:31:44 />

Bài toán 7: Vegetable electricity
Một số bài đăng trên internet cho rằng có thể t ạo ra đi ện t ừ quá trình quang
hợp bằng cách sử dụng một mạng lưới xuyên qua rễ cây. Đáp l ại, m ột ng ười
hồi nghi có thể cho rằng thiết bị chỉ là một s ố điện tích, và do đó, q trình
quang hợp là khơng liên quan. Giải thích hiện t ượng và xác đ ịnh c ụ th ể xem li ệu
q trình quang hợp có thực sự tham gia hay không. Xác đ ịnh y ếu t ố ảnh h ưởng
đền hiện tượng và tối ưu hóa chúng đ ể tạo ra công su ất t ối đa trên m ột đ ơn v ị
diện tích đất.
Video đề bài: />Tài liệu tham khảo:
/>
Video trình bày của đội Colombia:
1:04:48 /> />

Bài tốn 8: Heavy parachute.
Có thể chế tạo một chiếc dù từ tính để bảo v ệ t ải tr ọng kh ỏi
tác động khi hạ cánh trên bề mặt kim lo ại phi t ừ tính khơng?
Những hạn chế của chiếc dù của bạn là gì?

Video đề bài : />Video trình bày của đơi Colombia:
2:00:44 />

Bài toán 9: Solar retraction motor
Động cơ thu hồi năng lượng mặt trời hoạt động bằng cách sử dụng quá trình co và
giãn nhiệt của polyetylen hoặc các vật liệu khác. Điều tra t ốc đ ộ quay tối đa và
công suất tối đa của các loại động cơ này và khám phá các cách đ ể t ối đa hóa hi ệu
suất của chúng bằng cách sử dụng các vật liệu thường thấy. Làm thế nào để các
đại lượng này chia tỷ lệ với kích thước của động cơ?
Video đề bài: />

Bài tốn 10: Rolling pasta
Khi mì spaghetti được làm ẩm trên một miếng vải ướt, sợi mì dần dần có được độ
cong và tồn tại ngay cả khi chúng được lấy ra để khô và chúng sẽ bắt đầu chuyển
động với một số vận tốc. Khảo sát chuyển động của sợi mì và động thái hình dạng
của nó. Hiện tượng có xảy ra đối với các dạng phổ biến khác của mì Ý, chẳng hạn
như mì ống, bucatini hoặc lasagna không?
Video đề bài:

/>

Bài tốn 11: Spinning washer
Vịng đệm trên một thanh thép thẳng đứng có th ể b ắt đ ầu quay thay vì
trượt xuống đơn giản. Nghiên cứu chuy ển động của vịng đ ệm, q trình
chuyển đổi quay trượt và xác định vận tốc đầu cu ối.
Video đề bài: />

Bài tốn 12: Metallic forest
Trong q trình điện phân dung dịch nước của muối kim loại, các đi gai
giống có thể bắt đầu phát triển dần dần trên các điện cực. Làm cách nào đ ể

kiểm sốt hình dạng và kích thước của chúng bằng cách l ựa ch ọn và thay đ ổi
các thông số thiết lập?
Tài liệu tham khảo:
/> />

Bài toán 13: Branching light
Khi một chùm tia laze đi qua một màng mỏng (ví dụ, màng bong bóng xà phòng), các s ợi ánh sáng ng ẫu nhiên đ ược t ạo ra b ởi hi ệu ứng đ ược g ọi là lu ồng nhánh
(branching flow). Giải thích hiện tượng. Người ta có thể thiết kế một phương tiện để tạo ra các ki ểu phân nhánh c ụ th ể khơng? Nó có th ể đ ược m ở r ộng cho các
hiện tượng sóng khác (sóng nước hoặc sóng âm thanh, vv)?
Video đề bài: />Video trình bày của đội Colombia
/>

Bài toán 14: Ice clock (đồng hồ băng)
Một cục nước đá bên trong hỗn hợp dầu thực vật và dầu trẻ em (baby oil) sẽ vẫn nằm
giữa hai chất lỏng do tỷ trọng của nó. Khi khối đá tan chảy và giải phóng các bong bóng b ị
mắc kẹt, nó sẽ lên xuống theo chu kỳ một cách thú vị. Thí nghi ệm này có th ể bi ến thành
đồng hồ khơng? Tuổi thọ và độ chính xác của nó sẽ như thế nào? Tối ưu hóa các thơng s ố
thiết lập (hình dạng, nhiệt độ, thành phần, tỷ lệ chiều dài, v.v.) để có được độ chính xác
đồng hồ tối đa.
Video đề bài : />

Bài tốn 15: Burning bottle cutter
(Máy cắt chai đốt)

Có thể cắt chai thủy tinh thành hai mảnh bằng dây dùng l ửa và n ước l ạnh.
Vật lý đằng sau hiệu ứng này là gì, và làm cách nào để tối ưu hóa nó? Có th ể
cắt một hình trong kính phức tạp hơn một đường thẳng đơn giản được
khơng?
Video đề bài: />

Bài toán 16: Graphite lamp
Tạo ra đèn tiết kiệm năng lượng nhất có thể bằng cách sử dụng
thanh than chì từ bút chì. Kiểm tra cường độ và thời gian c ủa ánh
sáng phụ thuộc như thế nào vào độ cứng của than chì và các thơng
số liên quan khác.     
 Tài liệu tham khảo:
/>

Bài toán 17: Quantum-droplet analogy
Các giọt nhỏ trên bề mặt của chất lỏng dao động có thể biểu hiện phù hợp
với lý thuyết sóng thí điểm (Pilot wave theory). Xây dựng một thí nghiệm để
kiểm tra càng nhiều phép loại suy lượng tử càng tốt và thảo luận những hạn
chế về mặt lý thuyết và thực nghiệm của phép loại suy này. Liệu phép loại suy
có thể được đẩy lên để bao hàm các hiện tượng liên quan đến sự vướng mắc,
chẳng hạn như vi phạm bất bình đẳng Bell (Bell inequality violations)
Video đề bài: />

Các chủ đề đang cân nhắc:

1. Bài toán 4: Hydraulic jumb white.
2. Bài toán 8: Heavy parachute.
3. Bài toán 11: Spinning washer


IPT 2018
International physics tournament 2018


Bài toán 1:
Sound thermometer

Đề xuất một phương pháp để xác định nhiệt độ của chất lỏng bằng cách
lắng nghe âm thanh phát ra khi nó được đổ vào cốc. Nêu đ ộ chính xác, gi ới
hạn của phương pháp và các thông số quan tr ọng của chất l ưu.
Lời giải của đội từ Voronezh State University (Nga):
/>0VoronezhStateUniversity.pdf?download=1


Bài toán 2:
Static speaker
Chế tạo một loa âm thanh mà khơng có bất kỳ bộ phận chuyển động. Bàn
luận về băng thông tối đa, tỷ lệ “signal-to-noise” và hiệu suất năng lượng mà
loa của bạn đạt được. Liệu có thể sửa đổi thiết bị thành một microphone
được không?
Lời giải của các đội từ:
- Voronezh State University (Nga):
/>ad=1
Ecole Polytechnique (Pháp):
/>EPFL (Thụy Sĩ):
/>

Bài toán 3: Ink tree
Khi một giọt mực được bơm vào bên trong, đặc biệt là nước tĩnh,
hoặc rơi xuống rất gần bề mặt của nó, trước tiên nó tạo thành
một vịng mực sau đó chia thành các vịng nhỏ hơn (xem video).
Quá trình này lặp đi lặp lại nhiều lần và tạo thành cấu trúc dạng
cây của mực. Số lần chia vịng tối đa mà người ta có thể nhìn thấy
là bao nhiêu và nó phụ thuộc vào các tham số quan trọng nào?
Lời giải của 2 đội đến từ
- Federal University of ABC (Brazil):
/>d=1

- Voronezh State University (Nga):
/>d=1


Bài toán 4:
Origami launcher
Các cấu trúc giấy gấp như Miura-ori origami có thể
được lập trình để thể hiện một loạt các đặc tính đàn
hồi tùy thuộc vào các kiểu nếp gấp và khuyết điểm
của chúng. Thiết kế và chế tạo một khẩu pháo
origami để phóng một quả bóng Ping-Pong thơng
thường theo phương thẳng đứng chỉ sử dụng một tờ
giấy A4 khơng bị cắt (80g / m²). Độ cao của bóng có
liên quan như thế nào đến mẫu gấp? Tối ưu hóa thiết
kế của bạn để đạt được chiều cao tối đa có thể.
Lời giải của 2 đội đến từ:

Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg (Đức):
/>igamiLauncher%20Friedrich%20Alexander%20University%20Erlangen%
20Nu%CC%88rnberg.pdf?download=1
-

- Federal University of ABC (Brazil):
/>