NEMZETKÖZI FIZIKAI DIÁKOLIMPIÁK

Gnädig Péter, Honyek Gyula, Vankó Péter
felkészítő tanárok

A 27. Nemzetközi Fizikai Diákolimpiát 1996. június 30. és július 7. között Norvégiában, Oslóban rendezték meg, melyen 55 ország 267 versenyzője indult.

A verseny a szabályoknak megfelelően egy-egy 5 óra időtartamú elméleti és kísérleti fordulóból állt. Az elméleti fordulóban a diákoknak 3 feladattal kellett megbirkózniuk. Az első feladat öt független, egyszerű ni részfeladatból állt (elektromos ellenállások soros és párhuzamos kapcsolását kellett ismerni, egy síelő megadott mozgásából súrlódási együtthatót számolni, egy fémdarab hőkapacitásának hőmérsékletfüggését meghatározni, egy hővédő pajzs hősugárzásra gyakorolt hatását vizsgálni, továbbá egy érdekes áramelrendeződés mágneses indukcióját kiszámítani). Az öt részfeladat egyike sem volt különösebben nehéz, azonban a legtöbbje hosszadalmas számolást igényelt.

A második feladatban egyszerre jelenlévő elektromos és mágneses térben mozgó elektronok mozgását kellett vizsgálni öt alkérdésen keresztül. Ez a feladat leginkább mérnöki stílusú munkát igényelt, egymáshoz nagyon hasonló részfeladatokat kellett pontosan, körültekintően megoldani. A harmadik feladat a Föld-Hold rendszer modellezését igényelte, amiből az árapály maximális szintkülönbségét kellett kiszámítani. A modell a Föld és a Hold gravitációs potenciáljainak, továbbá a közös tömegközéppont körüli forgásból származó centrifugális potenciál alakjának meghatározását jelentette, ami fizikusi megfontolásokat követelt meg a versenyzőktől. Az apály-dagály maximális különbségének numerikus meghatározása hosszadalmas matematikai közelítésekre próbálta kényszeríteni a diákokat, melyre a magyar csapat tagjai közül csak egy versenyző volt hajlandó.

A kísérleti fordulóban egy pengeéleken billegő, mágnessel ellátott fizikai inga lengésidejének vizsgálatával kellett nagy pontossággal megtatározni a gravitációs állandót, továbbá vizsgálni, hogy milyen hatással van az inga mozgására, ha a rajta lévő mágnes közelébe egy állandó mágnest helyezünk. Az inga lengésidejét egy elektronikus érzékelő mérte, amely infravörös fényt bocsátott ki, majd észlelte az ingán lévő tükörről visszaverődő fényt, amely az inga mozgásával azonos ütemben jutott a tükörről az érzékelőbe. A diákok feladata volt a tükör vizsgálata is, fel kellett ismerniük, hogy homorú hengertükörről van szó, melynek görbületi sugarát is meg kellett mérniük. Ebben a feladatban egyetlen részkérdés igényelt komolyabb fizikai megfontolást; a versenyzőknek előzetes rávezető kérdések alapján fel kellett (volna) ismerniük, hogy a gravitációs állandót akkor tudják nagy pontossággal megmérni, ha egy további csavaranya segítségével megfordítható, úgynevezett reverziós ingává alakítják mérőeszközüket. Erre a felismerésre csak egy magyar diák jutott el.

Az elméleti és a kísérleti feladatokra egyaránt jellemző volt, hogy munka és időigényesek voltak, kevés "nagy ötletet" igényeltek, ám rengeteg apró hibalehetőséget rejtettek magukban, melyekre az izgalom hevében versenyzőink sajnos gyakran rátaláltak, így bosszantó, primitív hibák rontották teljesítményüket. A feladatokra jellemző volt, hogy nagy megbízhatóságot, figyelmet igényeltek, ötletességre, briliáns fizikatudásra kevéssé volt szükség. A versenyzők munkáját megkönnyítette, hogy az alkérdések rendszerint a helyes megoldás irányába terelték a tanulókat, így inkább csak apróságokat lelhetett elnézni. Majdnem mindenki számára az idővel való versenyfutás jelentette a legnagyobb nehézséget. (A feladatok és megoldásuk a KöMaL 1996. évi novemberi számában olvashatók. A szerk.)

A versenyt az utóbbi években megszokott módon nagy fölénnyel Kína nyerte, mind az öt versenyzőjük aranyérmes lett. Az egyéni versenyben az első két helyet kínai diák érte el; első helyen egy fiú, a másodikon egy kislány végzett. Kiemelkedően jól szerepelt még Románia és az Egyesült Államok, diákjaik három-három aranyérmet nyertek. Különlegesen érdekes, hogy az amerikai csapat legfiatalabb tagja szerepelt csapatán belül a legjobban, a tizenhárom és fél éves (!) Christopher M. Hirata a mezőny ötödik legjobb versenyzője lett. Az amerikai csapat második legjobb tagja is csak tizennégy és fél éves volt! A 267 versenyző között 20 aranyérmet, 24 ezüstérmet és 47 bronzérmet osztottak ki, továbbá 63 diák dicséretben részesült.

A magyar csapat tagjai közül ketten ezüstérmesek, ketten bronzérmesek lettek, egy versenyzőnk pedig dicséretet kapott, ezzel a nemzetek közötti nem-hivatalos pontversenyben a 11. helyet értük el 55 induló ország között.

A magyar tanulók közül ezüstérmes lett: PERÉNYI MÁRTON (Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Gimnázium, tanára: Horváth Gábor), TÓTH GÁBOR ZSOLT (Budapest, Árpád Gimnázium, tanára: Vankó Péter).

Bronzérmet nyertek: LOVAS REZSŐ (Debrecen, KLTE Gyakorló Gimnázium, tanárai: Dudics Pál, Kirsch Éva és Szegedi Ervin), KOVÁCS BALDVIN (Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Gimnázium, tanára: Horváth Gábor).

Dicséretben részesült: KURUCZ ZOLTÁN (Szolnok, Varga Katalin Gimnázium, tanára: Vincze Gábor).

Az idei Nemzetközi Fizikai Diákolimpiát július 13-20. között rendezték meg Kanadában, a világ legnagyobb nikkelbányájáról és egy hatalmas (épülő) neutrínó-obszervatóriumról híres kisvárosban, Sudburyben. A versenyen 56 ország 266 tanulója vett részt.

A magyar csapat tagjainak kiválasztása két fordulóban történt. A Sopronban megrendezett Fényes Imre verseny melyre az olimpiai szakkörök és a korábbi országos fizikaversenyek legjobbjait hívták meg az olimpiához hasonló körülmények között folyt (3 elméleti és 1 összetett kísérleti feladat; csak zsebszámológép használható). Az idei verseny kísérleti feladatát Bartos-Elekes István, a nagyváradi Ady Endre Líceum fizikatanára tervezte meg és állította össze. A mérés során a versenyzők az elektron fajlagos töltését határozták meg mágneses térbe helyezett elektroncső (vákuumdióda) segítségével méltóképpen emlékezve meg az elektron felfedezésének 100. évfordulójáról.

Az első 16 helyezett közül egy háromnapos budapesti fordulóban (nagyon kiegyenlített versenyben) választották ki az öt fős csapatot (valamennyien idén érettségizettek):

Braun Gábor (Budapest, Szent István Gimnázium, tanára: Moór Ágnes), Koncz Imre (Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Gimnázium, tanára: Horváth Gábor, Kovács Gábor (Sopron, Berzsenyi Dániel Evangélikus Líceum, tanárai: Lang Jánosné és Piacsek István), Négyesi Gábor (Eger, Szilágyi Erzsébet Gimnázium, tanárai: Kovách Lászlóné, Burom Mária és Flaskay Miklós), Várkonyi Péter (Fazekas Mihály Fővárosi Gyakorló Gimnázium, tanára: Horváth Gábor).

Júniusban, a verseny előtt kétszer három napos felkészítésen vettek részt a diákok Budapesten, az Árpád Gimnáziumban, illetve az ELTE Atomfizikai Tanszékén.

A csapat július 10-én indult Kanadába, majd két napot Torontóban töltve sikerült megoldani a belső órák ";átállítását" is. Ennek a kis kitérőnek megszervezéséért és megvalósításáért ezúton mondunk köszönetet Illich Lajos főkonzul úrnak, a Magyarok Világszövetsége torontói szervezetét képviselő Pándy-Szekeres Lászlónak és feleségének, Csillag Anna és Pál Mihály torontói fizikatanároknak és Marx György professzornak.

Az olimpia szakmai programja - a szokásostól eltérő módon - a kísérleti fordulóval kezdődött. A mérés - egy összetett elektromos-optikai feladat - elvben egyszerű, a tényleges megvalósítását tekintve igen bonyolult helyzet elé állította a versenyzőket. A parányi, kényes eszközhöz szinte hozzányúlni sem volt szabad, a mikronnyi elmozdulások és a gigaohmnyi ellenállások mérése pedig "nem viselte el" az asztalra könyökölés és a berendezésre szuszogás egyébként bocsánatos bűnét sem!

Az elméleti forduló (melyre egy pihenőnap után került sor) az előző évi versenyhez hasonlóan két hagyományos, az olimpiai szintnek megfelelően bonyolult feladatot és egy feladat-csokrot tartalmazott. Ez utóbbi egymástól látszólag független öt rövid kérdésből állt, melyek közös vonása a hasonlóság volt. Íme a kérdés-sor (a megoldásukat a KöMaL novemberi száma közli a Szerk.):

a. Egy ideális, súlytalan rugó végére függesztett pontszerű test frekvenciával fel-le rezeg. Mekkora lesz az új frekvencia, ha a rugót félbevágjuk, és a végére visszaakasztjuk a testet?

b. A hidrogénatom sugara alapállapotban a0 = 0,0529 nm (ez a "Bohr-sugár"). A "müon-hidrogén" egy olyan hidrogénatom, melyben az elektront egy vele azonos töltésű, de 207-szer nagyobb tömegű részecskével, a müonnal helyettesíthetjük. Mekkora a "müon-hidrogén" a' sugara? (Felhasználhatjuk, hogy a proton tömege mind az elektron, mind a müon tömegénél sokkal nagyobb.)

c. A Föld átlaghőmérséklete T= 287 K. Mekkora lenne az új, T' átlaghőmérséklet, ha a Nap és a Föld átlagos távolsága 1 %-kal lecsökkenne?

d. Egy napon a levegő száraz és a sűrűsége =1,2500 kg/m3. Másnapra megnő a levegő páratartalma, 2 tömegszázalék vízgőzt tartalmaz. A hőmérséklet és a nyomás nem változott. Mekkora lett a levegő ' sűrűsége? (A száraz levegő átlagos moláris tömege 28,8 g/mol, a víz moláris tömege 18 g/mol. Feltételezhetjük, hogy ideális gázokról van szó.)

e. Egy bizonyos helikopter akkor tud lebegni, ha motorja P mechanikai teljesítményt ad le. Egy másik helikopter ennek pontosan 1/2-ére kicsinyített mása (minden lineáris mérete fele akkora). Mekkora P' mechanikai teljesítmény szükséges ahhoz, hogy ez a helikopter lebegjen? (Ez a feladat szerepelt a KöMaL pontversenyében is. A Szerk.)

Szerepelt még a feladatsorban egy hatodik (véleményünk szerint igen érdekes és tanulságos) feladat is, ezt azonban a nemzetközi zsűri túlságosan nehéznek és szokatlannak ítélte, emiatt a versenyen nem adták fel. Ez a feladat így szólt:

Egy űrhajós űrruhába öltözve a Földön v0 =1 m/s sebességgel tud a "legkényelmesebben" sétálni. Mekkora lesz a legkényelmesebb sétálás sebessége a Holdon, ahol a nehézségi gyorsulás a földi érték 1/6-a? .

Az összes versenyző közül legjobban az iráni Sayed Mehdi Anvari szerepelt, az elvben elérhető 50 pontból 47,25 pontot szerzett. A magyar csapat tagjainak eredménye:

VÁRKONYI PÉTER (40 pont) ezüstérem,

BRAUN GÁBOR (34,25 pont) bronzérem,

NÉGYESI GÁBOR (30,75 pont) bronzérem,

KONCZ IMRE (29 pont) dicséret,

KOVÁCS GÁBOR (28 pont) dicséret.

Összesen 18 aranyérmet, 33 ezüstérmet, 55 bronzérmet osztottak ki, 54 versenyző pedig dicséretben részesült. Várkonyi Péter az elméleti feladatok versenyében a maximális 30 pontból 29,5 pontot szerzett meg és ezzel a teljes mezőny 6. legjobb eredményét érte el. A többi versenyző is az elméleti feladatoknál ért el jobb eredményt.