ВсОШ 2005, Регионален етап, 8–11 клас — Задача 1. Безопасная доставка Чупа-Чупса
XXXIX Всероссийская олимпиада школьников по физике. Региональный этап. Экспериментальный тур
Условие
Сделайте устройство, с помощью которого небольшой груз будет опускаться с заданной высоты на землю максимально возможное время.
При проверке устройство будет поднято на высоту 2 м над полом и отпущено без начальной скорости. Высота отсчитывается по положению груза. Момент падения — это момент первого касания пола любой частью устройства или груза. Вам следует приделать к устройству нитку с петелькой, за которую устройство будут поднимать.
В конструкции устройства можно использовать только выданные бумагу, скотч, нитки и одну конфету (в качестве груза).
Во время эксперимента можно обменивать (не чаще, чем раз в полчаса) испорченные листы бумаги на новые, а куски порванной нити на целую.
Если ваше устройство при спуске будет двигаться не только вниз, но и вбок, то отметьте это направление стрелкой на верхней поверхности устройства. Это облегчит его испытание.
Имейте в виду, что высота потолков в аудиториях обычно около м, поэтому, если вы сделаете устройство слишком высоким, оно будет запущено с меньшей высоты.
По решению жюри может быть оценена оригинальность устройства.
Оборудование. Две конфеты Чупа-Чупс, 3 листа бумаги формата , нитка длиной 3 м, скотч, линейка, ножницы.
Примечание. По окончанию работы одну конфету можно съесть.
Решение
Самым напрашивающимся решением является модель парашюта. Однако при его изготовлении возникает ряд проблем.
Во-первых, парашют, собранный из листов бумаги, может складываться. Для устранения этого эффекта следует сделать ребра жесткости: либо загнуть края парашюта, либо приклеить скотчем уголок из бумаги к полотну парашюта.
Во-вторых, возможно неустойчивое движение или даже переворачивание парашюта. Для устранения этого эффекта нужно проделать отверстие в центре парашюта. Оригинальным решением проблемы является парашют, вращающийся при падении. Для этого достаточно сделать его несимметричным.
Самое сложное, но не самое эффективное решение — это бумажный самолетик. Случайное смещение центра масс самолетика вызывает сильные изменения в траектории его движения.
Наибольшее время падения было зарегистрировано авторами у пластины из бумаги, укрепленной по бокам ребрами жесткости. Эта пластинка собирается из двух листов, скрепленных по их меньшей стороне. Третий лист используется для ребер жесткости. Края пластины были загнуты таким образом, чтобы пластина раскручивалась в полете. Для обеспечения стабилизации на начальном этапе полета, полотно было слегка выгнуто вверх.
Эксперименты с различными моделями дали следующие результаты:
свободно брошенный груз — с;
хаотично порезанная на кусочки бумага с грузом в центре клубка — 1 с;
самолетик — с;
обычный парашют — с;
вращающийся парашют в виде плоской пластины — 2 с.
Рекомендации для организаторов. Можно использовать обычную конфету Чупа-Чупс (ее масса составляет около 12 г). Оценка работы в основном определяется временем спуска, но также зависит и от оригинальности конструкции. Необходимо произвести несколько измерений времени падения конструкции каждого участника и сохранить результаты до апелляции. При проверке следует учитывать, что при повторном испытании время опускания устройства может оказаться другим.
Оригинал в Архива: region05E.pdf