Znajdź zawartość

Fizyczne Ścieżki to konkurs uczniowski, który co roku, począwszy od 2005 r., organizowany jest wspólnie przez Narodowe Centrum Badań Jądrowych w Świerku i Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Konkurs rozpoczyna się w maju, a kończy Seminarium Finałowym w marcu lub kwietniu. Jest on przeznaczony dla tych wszystkich, którzy znajdują w sobie pasję badawczą i poznawczą, którzy mają pełne pomysłów głowy, dla humanistów, którzy patrzą na świat szeroko otwartymi oczami. Konkurs rozgrywa się w trzech kategoriach: pokaz zjawiska fizycznego, praca naukowa oraz esej. Pokaz zjawiska fizycznego – nie trzeba znać wszystkich subtelności (w tym matematycznych) fizyki, aby móc przygotować pasjonujący pokaz jakiegoś zjawiska – ważny jest przede wszystkim dobry pomysł, który zaciekawi widzów; Esej – skierowany do tych, którzy potrafią zauważyć, jak dalece fizyka kształtuje naszą cywilizację – w tym celu wystarczy dysponować tzw. lekkim piórem i nawet podstawową wiedzą fizyczną; Prace naukowe – kategoria wymagająca, ale nie oznacza to, że jedynie osoby z umysłem Einsteina są w stanie podołać temu zadaniu: trzeba się tylko odważyć i opanować reguły rządzące pracą naukową. Konkurs jest dwuetapowy: Uczestnik przesyła swoją pracę lub jej opis pocztą elektroniczną na adres organizatora. Nadesłane prace oceniają pracownicy naukowi i na podstawie ich ocen Jury typuje finalistów. Są oni zapraszani na seminarium finałowe gdzie prezentują swoje propozycje przed Jury i publicznością oraz odpowiadają na pytania Jury związane z ich pracą. Podczas seminarium finałowego wyłonieni są laureaci konkursu, którzy otrzymują nagrody, a wśród nich możliwość uzyskania indeksów wydziałów fizyki największych uczelni w Polsce, oraz staże w jednostkach naukowych zarówno polskich jak i zagranicznych. W tym roku odbywa się już XIV edycja konkursu. Po raz pierwszy w 14-letniej historii konkursu, Seminarium Finałowe odbywa się w Parku Naukowo-Technologicznym w Narodowym Centrum Badań Jądrowych. Uczestnicy i Opiekunowie pochodzący z całej Polski zostali zaproszeni do Instytutu, gdzie oprócz zaprezentowania swojej pracy przed Jury, mają możliwość zwiedzenia jedynego w Polsce reaktora jądrowego Maria. Konkurs objęty jest patronatem Ministra Edukacji Narodowej i Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Partnerzy i sponsorzy, to: Województwo Mazowieckie, Miasto Otwock, Powiat Otwocki, Centrum Nauki Kopernik i System Antyplagiatowy Plagiat.pl. Główne nagrody w konkursie to nagrody pieniężne sponsorowane przez Województwo Mazowieckie, nagrody rzeczowe ufundowało zaś Miasto Otwock i Powiat Otwocki. Pokaz zjawiska fizycznego: 1. Autonomiczny dom - Bartosz Bartoszewski, Michał Ściubisz, II kl. LO Budując nasz projekt, myśleliśmy przede wszystkim o naszym mieście uzdrowiskowym Busko Zdrój. Chcemy poprawić jakość tamtejszego powietrza. W tym celu zbudowaliśmy makietę samowystarczalnego domu. Zastosowaliśmy w nim systemy, dzięki którym wytwarza śladowe ilości szkodliwych substancji i jest tańszy w eksploatacji niż "standardowy" dom. Zbudowaliśmy od postaw m.in. biologiczną oczyszczalnię ścieków, wiatrak o osi pionowej, przyszły sposób transportu lotniczego, uprawę roślin i hodowlę zwierząt. Zastosowaliśmy również panele fotowoltaiczne. 2. Tornada i wiry - Bartosz Pater, Urszula Stokowska, Marta Błaż, IV–V kl. SP. Prezentujemy przykłady wirowania różnych przedmiotów i substancji. Wir w butelkach z wodą, tonikiem, brokatem. Ogniste tornado w metalowym koszu. Pokazujemy, że wir można uzyskać nie tylko podczas obracania, ale również, gdy mamy wąskie szczeliny i różne temperatury w powietrzu. Uzyskujemy wówczas ogniste tornado w szklanej przeciętej rurze i dymne tornado z podpałki grillowej. Pokazujemy żartobliwe optyczne tornado w kalejdoskopie z pleksi. Do uzyskania wiru gazowego użyliśmy suchego lodu oraz doniczki i folii spożywczej. Tworzymy wiry z pary wodnej, gwałtownie uderzając gaz. Tornado finansowe to również z naszej strony żart, ale wynikający z eksperymentowania i wyjaśniania DLACZEGO? Dlaczego nie wszystkie monety magnesują się? Dlaczego magnes rozrywa balon z monetami? Na koniec BANALNY wir w słoiku z wodą i koralikami. 3. Astroblaster - Mateusz Machaj, Kacper Górski, II kl. LO Często zdarza się, że gdy piłka mniejsza spada wraz z umiejscowioną pod nią większą na ziemię, odbija się ona znacznie wyżej niż to spodziewane. Postaramy się wprowadzić was w szczegóły takiego zjawiska oraz znaleźć układ zapewniający najbardziej widowiskowe odbicie. Projekt ASTROBLASTER ma na celu wyjaśnienie, czym jest przekazanie energii i pędu, za pomocą narzędzi matematycznych oraz fizycznej analizy doświadczalnej. 4. W krainie suchego lodu - Przemysław Sikorski, Aleksandra Guguła, III kl. GIM. Seria ciekawych doświadczeń fizycznych z wykorzystaniem suchego lodu jako tematu przewodniego. 5. Źródła prądu elektrycznego - Denis Janiak, Mariusz Majzner, III kl. LO Pokazujemy różne przykłady źródeł prądu elektrycznego. Ogniwa chemiczne: ogniwo galwaniczne (metalowe płytki w elektrolicie), żartobliwy kartoflany piesek z diodową główką, ogniwo cytrynowe. Ogniwo indukcyjne: prąd w zwojnicach uzyskujemy podczas spadania silnych magnesów neodymowych. Fotoogniwo otrzymaliśmy z płytek miedzianych, z których jedna była wytrawiana w ogniu palnika. Umieszczone w elektrolicie i oświetlane światłem UV są źródłem prądu w zamkniętym obwodzie. Termoogniwo umieszczamy w dwóch ośrodkach różniących się znacznie temperaturami. Otrzymujemy w obwodzie prąd dzięki termicznemu przesunięciu elektronów. Praca naukowa: 1. Badanie natężenia światła po przejściu przez trzy filtry polaryzacyjne i jego zależność od prawa Malusa - Michał Kogut, Milena Piasecka, III kl. GIM. Światło widzialne jest falą elektromagnetyczną i jak wszystkie fale elektromagnetyczne, składa się z połączonego oscylującego pola elektrycznego i magnetycznego, które są zawsze prostopadłe względem siebie. Polaryzacja światła polega na ukierunkowaniu oscylacji fali elektrycznej względem kierunku jej ruchu. Jeżeli światło pada na polaryzator liniowy, ma zastosowanie prawo Malusa. Nasz eksperyment miał na celu sprawdzić natężenie światła po przejściu przez trzy filtry polaryzacyjne i jego zależność od prawa Malusa. Aby sprawdzić tę zależność, najpierw dokonywaliśmy pomiarów wartości natężenia światła przechodzącego przez 2 i 3 filtry, później porównywaliśmy te wartości z wynikami obliczeń. Nasze badania pokazały, że prawo Malusa jest spełnione dla 3 filtrów. 2. Zastosowanie dekompozycji LU do oscylatora anharmonicznego – Mikołaj Myszkowski, II kl. LO Oscylator anharmoniczny ma szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach fizyki teoretycznej. W pracy przedstawiono ogólny przypadek nieliniowego oscylatora anharmonicznego przy użyciu reprezentacji macierzowej. Zapis Hamiltonianu za pomocą operatorów kreacji i anihilacji, a następnie rozkład metodą LU pozwala na otrzymanie nowych wyników, takich jak równanie poziomów energetycznych, które jest nieskończone, a przez to nierozwiązywalne. Przedstawiono także nową metodę przybliżoną, a otrzymane wartości są porównane do metod perturbacyjnych. 3. Czas zderzenia sprężystego - Wojciech Kulpa, Konrad Karaba, II kl. LO Celem pracy jest pomiar czasu zderzenia sprężystego dwóch metalowych kul. Doświadczenie to wykonaliśmy, stosując dwie niezależne metody: analogową i cyfrową. W metodzie analogowej zastosowaliśmy kondensator, który zostanie naładowany, a następnie podczas zderzenia częściowo rozładowany. Teoria obwodów elektrycznych pozwoli nam obliczyć czas rozładowywania się kondensatora. W metodzie cyfrowej zastosujemy to, co komputer "lubi najbardziej" – liczenie. Co zatem będzie liczył? Liczył będzie impulsy taktowane przez wewnętrzny zegar o częstotliwości 1MH. Rozpoczęcie i zakończenie zliczania uwarunkowane będzie sygnałem zewnętrznym, czyli zetknięciem się kul. Zetknięte kule zmienią poziom logicznego "1" na "0" na jednym z pinów portu wejściowego mikrokontrolera. Wynik przekazany będzie na ekran komputera. 4. Bezpieczny lot – innowacyjna modyfikacja skrzydła - Bartosz Piechocki, III kl. LO W dzisiejszych czasach przemysł lotniczy szybko się rozwija, a konstruktorzy samolotów muszą wymyślać nowe rozwiązania problemów, aby ich samolot był wydajniejszy i bezpieczniejszy. Jako pilot zauważyłem, że w małym lotnictwie problemem jest szczelina, która tworzy się pomiędzy skrzydłem a sterami podczas ich wychylania. Chciałem sprawdzić, jak mój pomysł na modyfikację skrzydła w postaci "załatania" szczeliny elastycznym materiałem ulepszy jego osiągi, więc wymyśliłem 2 eksperymenty. W pierwszym sprawdziłem, czy moja modyfikacja polepsza przepływ powietrza oraz siłę nośną. W drugim eksperymencie sam wykonałem profesjonalny tunel aerodynamiczny, który umożliwił mi dokładne badania nad siłą nośną, oporem i przepływem powietrza. Wyniki pokazały polepszenie się charakterystyk i osiągów skrzydła. 5. Microwave Resonant Cavity Thruster, silnik mikrofalowy - Jakub Jędrzejewski, IV kl. Tech. Na początku XIX wieku angielski inżynier Roger Shawyer opublikował informację na temat swojego silnika, który wykorzystując fale elektromagnetyczne z zakresu mikrofal ma wytwarzać ciąg. Problemem okazało się wyjaśnienie teoretyczne powstawania siły, gdyż nikt nie jest w stanie do dnia dzisiejszego jednoznacznie wyjaśnić zasady działania silnika. Postawiłem sobie pytania: Czy on rzeczywiście działa? Jak to sprawdzić? W mediach pojawiły się informację, że silnik EmDrive łamie trzecią zasadę dynamiki Newtona. Czy aby na pewno? W celu sprawdzenia odpowiedzi na postawione pytania wykonałem własny model silnika wraz z systemem zasilania i kontroli. Ponieważ siły, które mogłyby być wygenerowane przez silnik, są bardzo małe, musiałem zaprojektować również specjalne stanowisko pomiarowe, które jest w stanie mierzyć siły z dokładnością przynajmniej rzędu μN, a nawet większą. 6. Fuzor – reaktor syntezy termojądrowej - Filip Tomczyk, Jakub Jędrzejewski, III i IV kl. Tech. Teoria opisująca działanie fuzora została opracowana przez amerykańskiego wynalazcę Phila Farnswortha we wczesnych latach 30. ubiegłego wieku. Wspomniane urządzenie stanowi rozwiązanie największych problemów stających na drodze naukowców, pojawiających się przy próbach wywołania i utrzymania zjawiska fuzji termojądrowej innymi metodami. Mimo że jest to urządzenie powstałe ponad 85 lat temu, sposób jego działania w połączeniu z obecnie dostępną technologią powinien pozwolić dogłębnie oraz bezpiecznie badać zjawisko fuzji. Nieokiełznana dotąd fuzja może być w przyszłości dla nas bezpiecznym oraz odnawialnym źródłem energii, posiadającym sporą przewagę nad energią atomową. W przeciwieństwie do niej nie daje możliwości wystąpienia jakiejkolwiek awarii, a także nie generuje odpadów radioaktywnych o długim okresie połowicznego rozpadu. Dodatkowo wyłączenie reaktora jest niemal natychmiastowe. Energia powstała przy łączeniu lekkich jąder, czyli syntezie termojądrowej, jest dużo większa niż energia uwolniona przy rozszczepianiu ciężkich jąder uranu. Cecha negatywna syntezy to duża ilość włożonej pierwotnej energii, potrzebnej do zainicjowania reakcji. Jest ona jednak nieistotna, biorąc pod uwagę pozostałe zalety fuzji. Jednakże, aby móc marzyć o takiej przyszłości, trzeba zacząć kreować ją już dziś. Jest to nasz główny cel przyświecający tworzeniu fuzora. Założeniem naszego projektu jest budowa reaktora termojądrowego nazywanego fuzorem. Jest to akcelerator cząstek zdolny do przeprowadzenia fuzji deuteru. Głównym celem projektu było zdobycie i opublikowanie jak największych ilości danych powiązanych ze wspomnianym zjawiskiem, które mogą zostać wykorzystane w przyszłych badaniach. Podczas badań chcemy sprawdzać wpływ wielu czynników na zjawisko fuzji, m.in. wpływ materiału siatki klatki elektrostatycznej na przebieg fuzji oraz uzyskany bilans energetyczny. Projekt urządzenia jest oparty o fuzor Farnswortha–Hirscha, jednakże jest to praca całkowicie autorska, ponadto wprowadzimy wiele usprawnień. 7. Panta Rhei..... Czasem w górę - Dominik Filipczak, I kl. LO Praca obejmuje zagadnienia związanie z podstawami reologii i zjawiskami, które zachodzą w płynach nienewtonowskich. Jej głównym tematem jest efekt Weissenberga. Zbadano czynniki wpływające na wynik efektu dla dwóch cieczy nienewtonowskich. Czynnikami tymi były: zmiana stężenia cieczy oraz szybkość obracania pręta, na który wznosi się ciecz. 8. Ile waży Ziemia - Julia Czachorowska, Alicja Grzybowska, Małgorzata Rękawiecka, III kl. GIM. Zadaniem zespołu było jak najdokładniejsze wyznaczenie masy Ziemi na podstawie własnych pomiarów, bez użycia nowoczesnych rozwiązań i urządzeń. Inspirację zaczerpnęłyśmy z badań przeprowadzonych przez Eratostenesa. Postanowiłyśmy iść tym śladem i obliczyć masę Ziemi ze wzoru, do którego wyznaczyłyśmy w jak najprostszy sposób wszystkie potrzebne wielkości (za wyjątkiem stałej grawitacji). Podczas pracy tworzyłyśmy proste przyrządy służące do mierzenia kąta padania promieni słonecznych. Na podstawie jednoczesnych pomiarów w centrum i na północy Polski, wyliczyłyśmy promień Ziemi. Wyznaczyłyśmy też przyspieszenie ziemskie przez mierzenie czasu spadania upuszczanych ołowianych kulek. Otrzymana przez nas wartość masy Ziemi różni się o mniej niż 10% od wartości tablicowej. Esej: 1. Kosmiczny mechanizm – Agata Ślusarska, III kl. GIM. Ludzie w dzisiejszych czasach różnie spoglądają na świat i naukę. Niektórzy zachwycają się wszystkimi wspaniałościami, które nas otaczają, inni nie widzą niczego poza czubkiem własnego nosa, wykorzystują daną im władze do okrutnych celów lub są całkowicie obojętni na piękno Wszechświata. 2. Rozmyślania podczas sprzątania biurka - Maria Krzyżowska, I kl. LO Dokąd zmierza nasz świat? Jak będzie wyglądał jego koniec? Pytania te nurtowały filozofów od wieków. Myślę, że każdy z nas zadał je sobie chociaż raz. Z odpowiedzią przychodzi nam druga zasada termodynamiki. W mojej pracy opowiem, czym jest entropia, dlaczego nazywamy ją strzałką czasu oraz jaki związek z tym wszystkim ma zabałaganione biurko. « powrót do artykułu