Zadania
PDF (Wersja Polska)
PDF (Wersja Angielska)
1. Wymyśl sam: okulary przeciwsłoneczne z otworkami
Zbadaj, jak optymalnie rozmieścić otworki w nieprzezroczystej folii, aby wykonane z niej okulary przeciwsłoneczne zmniejszały natężenie światła i pomagały korygować krótkowzroczność.
2. Spektrometr z płyty optycznej
Ścieżki danych na nośnikach optycznych, takich jak płyty CD i Blu-ray, działają jak wysokiej jakości odbiciowe siatki dyfrakcyjne. Po oświetleniu płyty te mogą rozszczepiać światło na składowe widmowe. Zbuduj spektrometr wykorzystujący taką płytę. Zoptymalizuj jego konstrukcję tak, aby zmaksymalizować zdolność rozdzielczą i zminimalizować aberracje optyczne.
3. Ślimacza kula
Wewnątrz wydrążonej kuli znajdują się ciężka kulka i pewna ilość lepkiej cieczy. Taka kula stacza się po równi pochyłej ruchem niejednostajnym, w zaskakująco wolnym tempie. Wyjaśnij i zbadaj to zjawisko.
4. Śpiewający kondensator
Niektóre rodzaje kondensatorów ceramicznych emitują słyszalny dźwięk, gdy do ich zacisków zostanie przyłożone zmienne napięcie. Zbadaj charakterystykę wytwarzanego dźwięku i jego zależność od istotnych parametrów, takich jak wartość i częstotliwość przyłożonego napięcia oraz właściwości kondensatora.
5. Wahadło w kształcie litery „Y”
Zbuduj wahadło Bowditcha, którego nici układają się w kształt litery „Y”. Zbadaj, jak figury Lissajous kreślone przez ciężarek zależą od istotnych parametrów.
6. Zobaczyć dźwięk
Cienka gumowa membrana jest naciągnięta na obręcz i wprawiana w drgania za pomocą głośnika. Do membrany przymocowane jest małe lusterko. Odbita od niego wiązka światła laserowego pada na odległy ekran. W pewnych warunkach plamka laserowa kreśli złożone wzory geometryczne, które mogą pozostawać niezmienne lub zmieniać się w czasie. Zbadaj zależność powstających wzorów świetlnych od parametrów wymuszenia i właściwości membrany.
7. Tonący lejek
Gdy odpowiednio ciężki lejek z długą szyjką zostanie wpuszczony do wody w pozycji pionowej, z szyjką skierowaną w dół, wykonuje serię tłumionych drgań pionowych i stopniowo tonie. Zbadaj ruch i stabilność tonącego lejka oraz warunki, w których się przewraca.
8. Tarcza napędzana ku górze
Okrągła tarcza jest zawieszona w punkcie, w którym dociskają ją z obu stron dwa koła, dzięki czemu może swobodnie oscylować jak wahadło. Jedno z kół jest napędzane silnikiem i działa na tarczę siłą skierowaną ku górze, wprawiając ją w ruch. Zbadaj ruch tarczy.
9. Fotograficzny efekt bokeh
Efekt bokeh obserwuje się na fotografiach przedstawiających obiekty znajdujące się w różnych odległościach od aparatu oraz zawierających zarówno obszary ostre, jak i nieostre. Jeśli przed obiektywem aparatu umieści się przesłonę szczelinową, w nieostrych obszarach obrazu mogą pojawić się nietypowe anizotropowe zniekształcenia, podczas gdy obszary ostre pozostają wyraźne i niezniekształcone. Zbadaj, jak właściwości i ostrość uzyskiwanych obrazów zależą od istotnych parametrów.
10. Wir powietrzny
Umieść niewielki magnes w kształcie pręta na dnie naczynia wypełnionego cieczą i wpraw go w ruch obrotowy za pomocą mieszadła magnetycznego. Po przekroczeniu pewnej prędkości kątowej powstaje cienki tunel powietrzny, sięgający od powierzchni cieczy aż do obracającego się magnesu. Zbadaj i wyjaśnij to zjawisko.
11. Izolacja akustyczna
Izolacja akustyczna pomieszczenia może zostać pogorszona, jeśli drzwi nie są prawidłowo domknięte, nawet gdy powstała szczelina jest bardzo mała. Zbadaj, jak kształt i rozmiar wąskiej szczeliny wpływają na transmisję dźwięku.
12. Sztuczka z kropkowaną linią
W pewnych warunkach kawałek kredy przeciągany po tablicy pozostawia ślad w postaci okresowego ciągu kropek zamiast ciągłej linii, mimo nieprzerwanego ruchu kredy. Zjawisko to może występować również w przypadku innych materiałów do pisania i innych powierzchni. Zbadaj parametry fizyczne wpływające na przebieg tego zjawiska.
13. Wirowe wahadło
Wahadło z cylindrycznym ciężarkiem ustawionym pionowo jest zawieszone nad kanałem, którym płynie woda. Gdy ciężarek jest częściowo zanurzony, przepływ cieczy może wprawić wahadło w drgania w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu. Wyjaśnij to zjawisko i określ, jak zależy ono od istotnych parametrów.
14. Nienewtonowskie robaki
Gdy znajdująca się w zbiorniku nienewtonowska ciecz dylatancyjna (z ang. dilatant; ciecz, której lepkość rośnie odwracalnie wraz ze wzrostem szybkości ścinania), na przykład zawiesina skrobi kukurydzianej w wodzie, jest wprawiana w pionowe drgania, w pewnych warunkach z jej powierzchni mogą wyrastać struktury przypominające robaki. Wyjaśnij i zbadaj to zjawisko.
15. Zimny napój
Puszkę lub butelkę napoju o temperaturze pokojowej można schłodzić w pojemniku chłodzącym zawierającym lód. Dodanie do lodu soli i alkoholu może zwiększyć szybkość chłodzenia oraz wpłynąć na końcową temperaturę napoju. Zbadaj, jak istotne parametry wpływają na najniższą osiągalną temperaturę i maksymalną szybkość chłodzenia.
16. Karuzela magnetyczna
Do poziomej tarczy przymocowano kilka magnesów neodymowych, przy czym sąsiednie magnesy zorientowano w przeciwnych kierunkach. Nad tarczą umieszczono nieruchomą płytę wykonaną z materiału niemagnetycznego, ustawioną poziomo. Gdy tarcza obraca się wokół osi pionowej, a na płycie umieści się stalową kulkę, kulka może poruszać się w kierunku zgodnym z obrotem tarczy albo przeciwnym do niego. Zbadaj to zjawisko i określ, jak ruch kulki zależy od istotnych parametrów.
17. Opadająca okładka książki
Połóż książkę poziomo i pozwól, by jej częściowo otwarta okładka opadła. Zbadaj ruch opadającej okładki.