ОЛЕГ ОРЛЯНСЬКИЙ

ТУРНІР ЮНИХ ФІЗИКІВ

ЧАСУ МАШИНА

Для дітей гра – серйозна справа, для дорослих серйозна справа – гра.

Брюн

СВЯТО І

Частина 1I

Випадок другий. Хотіли як кращеБула на турнірі команда, яка дуже полюбляла писати формули

і не зловживала експериментами. За це їй часто дорікали інші ко-манди і члени журі. І от, доповідаючи задачу про суперкляксу, ця команда демонструє несподівано красивий експериментальний графік залежності площі чорнильної плями від часу. На графіку точ-ками позначені чисельні вимірювання, а крізь смугу цих точок про-ведена пряма (приблизно так, як на мал. 1).

Справді, з теорії випливає, що площа плями пропорційна до часу. Вона збільшується у стільки ж разів, у скільки більше пройде часу. Наприклад, через 20 секунд після початку розтікання чорнила площа плями буде вже в 2 рази більшою, ніж через 10 секунд, а че-рез 30 секунд – у 3 рази більшою, ніж через 10.

Здавалося б, ось вона – перемога! Теорія чудово співпала з експе-риментом. В ідеалі, звичайно, усі точки графіка лягають на одну пря-му, але справжні вимірювання довжини і часу завжди мають похибку.

І тут доповідача запитують: „Чи спостерігали Ви, щоб пляма пере-стала розширюватися і раптом протягом якогось часу зафарбована ділянка на папері зменшувалася?” „Звичайно, ні”, – розгублено відпо-вів доповідач. „А за графіком виходить, що так,” – заявили йому і по-казали точку, яка відповідає моменту часу 6 с. Чому вона на графіку нижче, ніж точка, яка відповідає моменту часу 5 с? Адже що нижче точка, то менша площа. Отже, за 6 с після початку розтікання плями її площа була меншою, ніж за 5 с, тобто пляма зменшувалася! Потім показали точку над позначкою „10 с” і теж порівняли з попередньою.

Площаплями

Час,с1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16

Мал. 1

322 3

Тут доповідач розкаявся і признався, що зробив лише декілька вимірів, і там все правильно. Інші точки він домалював для більшої переконливості. Бали за доповідь команді, звичайно, знизили, бо сумлінність і чесність в наукових дослідженнях – найголовніше.

Круті бонусиМіж іншим, на турнірах є не лише бої, а й інші цікаві заходи. Це рейтингова олімпіада, в якій беруть участь усі охочі. Тесто-

ві завдання до неї складають на основі турнірних задач поточного року. У того, хто брав активну участь у підготовці різних задач, до-брі шанси здобути абсолютну перемогу або, щонайменше, отрима-ти один з дипломів призера.

Це вільний захист – дуже потужно і видовищно. Річ у тому, що не всі задачі вдається підготувати однаково добре. І як прикро, коли на найкраще підготовлену задачу тебе не викликали! Саме тому на-прикінці турніру відбувається вільний захист, під час якого можна продемонструвати свій найкращий розв’язок і почути, як тобі у за-хваті всі аплодують.

На турнірі можна зіграти у „Що? Де? Коли?”, послухати цікаву науково-популярну лекцію і взяти участь в екскурсійній програмі. Окрім командної першості є й особиста.

Розпочинається усе з урочистого відкриття, завершується концер-том і урочистим закриттям із врученням численних нагород і призів.

Кульмінація турніру – фінальний бій. Про один такий бій я хочу вам розповісти.

Фінал у СевастополіНаступного року після Херсону, де учасники турніру зі змінним

успіхом воювали із суперкляксою, турнір юних фізиків відбувся у Севастополі. Завершилися цікаві й напружені бої, і три команди потрапили до фіналу: команда Харківського фізико-математично-го ліцею № 27, одеська команда відомого вже вам Рішельєвського ліцею і команда школи-гімназії № 9 з Алчевська.

У фіналі команда Рішельевського ліцею викликала команду ФМЛ № 27 на задачу „Скотч”.

„Скотч”. Визначте фізичні механізми виникнення тріску під час розмотування клейкої стрічки.

Команда ФМЛ № 27 прийняла виклик і розпочала доповідь. Доповідач звернув увагу на поперечні смуги клею на розмотаній стрічці скотчу (див. мал. 2). Коли ми натягуємо стрічку скотчу, вона розмотується і відривається від клейкої основи, послаблюючи силу натягу. Тут стрічка знову прихоплюється до рулону і знову зрива-ється, коли сила натягу збільшується до попереднього значення. Від цих ривків і виникають швидкі коливання стрічки скотчу, схожі на коливання струни гітари під дією ударів медіатора.

На дошці була записана формула залежності частоти коливань від сили натягу струни, її маси та довжини. Згідно з цією формулою, що більша сила натягу, то вищий звук, а що більша маса і довжина струни, то він нижчий. Але цим команда ФМЛ №27 не обмежилася. Щоб перевірити відповідність теорії та експерименту, звук від скот-чу, який розмотували, записали на комп’ютер і проаналізували за допомогою аудіоредактора. Членам журі роздали довгі роздруківки амплітудно-частотної характеристики звуку, а у формулу підставили масу і довжину скотча, які легко виміряти. Щодо сили натягу, то тут все було складніше. Учасники тягнули скотч рукою, а тому ввели кое-фіцієнт жорсткості руки, але все розрахували, підставили, порівняли з експериментом і отримали дуже добру відповідність.

Опонувала доповідь харків’ян команда Одеси (Рішельєвський ліцей). Вона похвалила доповідача за хороший виступ і цікаве по-яснення тріскотіння скотчу. Почали здалеку: „Ви, напевно, зверта-ли увагу на тріскіт синтетичного одягу. В темряві інколи навіть іс-кри видно. Чи не нагадує вам це тріск скотчу?” Одесити розкидали на рівній поверхні маленькі клаптики паперу, з тріском витягнули смужку скотчу і піднесли її до паперових клаптиків. Коли відстань зменшилася до декількох сантиметрів, клаптики паперу почали підстрибувати вгору до стрічки. „Як ви це можете пояснити?” – за-питав опонент у доповідача, і між ними спалахнула дискусія.

Члени журі тихенько перешіптувалися між собою (я був серед них), і було зрозуміло, що вони не мають єдиної точки зору щодо фі-зики цього явища. Чи є причиною звуку коливання стрічки скотчу, як переконує Харків, чи їх створюють мікроскопічні іскри між його поверхнями, як вважає Одеса? Хто має рацію? Інтрига наростала...

Згідно з регламентом, настав час долучитися до гри рецензенту. Від команди Алчевська піднявся її капітан Борис Мельник з уточню-Мал. 2

544 5

Орлянський Олег Юрійович,

доцент кафедри теоретичної фізики

Дніпропетровського національного університету імені Олеся Гончара,

канд. фіз.-мат. наук, експерт турніру юних фізиків

ючим запитанням до доповідача: „Ви казали, що виміряли коефіці-єнт жорсткості руки і він дорівнює 200 Н/м. Руку кого саме з членів команди ви виміряли?” „Мою”, – відповів доповідач. „Тобто,– продо-вжив рецензент,– якщо ви візьмете гирю масою 20 кг, ваша рука видовжиться на 1 м?” Хтось засміявся. Це був серйозний удар!

Тут хочу пояснити. Жорсткість 200 Н/м означає, що сила 200 Н розтягує тіло на 1 м. Водночас, гиря масою 20 кг за нормального зважування має вагу 200 Н.

Треба віддати належне доповідачу: він не розгубився і став пояс-нювати, що йшлося про жорсткість кисті руки на згин, а не на розтяг.

Однак після такого ефектного запитання відповідь не виглядала особливо переконливою. Бориса Мельника ще в Херсоні визнали кращим гравцем турніру в особистій першості і нагородили не лише дипломом, але й грошовою премією імені професора Одеського на-ціонального університету Віктора Васильовича Сердюка. У Севасто-полі Борис Мельник повторив свій успіх, випередивши дуже силь-них конкурентів, і знову взяв першість. Ну, а перемогу в турнірі все ж таки вибороли учасники команди харківського ФМЛ № 27.

Вони продемонстрували правильність свого пояснення, роз-мотавши скотч перед мікрофоном. Що більше розкручувався скотч, то нижчим ставав звук. Довжина стрічки, а разом з нею і її маса, збільшувалися, і частота, згідно з формулою коливань, змен-шувалася. Все співпало.

Якби головною причиною звуку були мікроіскри в місці відри-ву скотчу, довжина розмотаної стрічки аж ніяк не впливала би на частоту звуку.

Кажуть, навіть автор задачі вважав іскри головною причиною звуку. Тож, незважаючи на авторитети, зу-силлями дітей у цій задачі перемогли коливання, фі-зика та істина.

Знайти відповідьТурніри не лише навчають. Вони розвивають важливі якості, ви-

ховують почуття і загартовують характер, дарують нових друзів. А ще вони допомагають зрозуміти, як розв’язувати задачі, які підносить доросле наукове життя, і як відповідати на запитання з дитинства.

На завершення своєї розповіді я пригадаю слова Карла Сагана, астронома і астрофізика, видатного популяризатора науки.

Багатьох дорослих лякає, коли малі діти ставлять наукові запи-тання: „Чому Місяць круглий?”, „Чому трава зелена?”, „Що таке сон?”, „Як глибоко можна викопати яму?”, „Коли день народження світу?”, „Навіщо на ногах пальці?” Занадто багато вчителів і батьків відпо-відають з роздратуванням або відверто глузуючи, щоб швидше змінити тему: „А ти вважаєш, що Місяць має бути квадратний?” Діти швидко усвідомлюють, що такі запитання дратують дорослих. Кіль-ка повторень – і ще одна дитина втрачена для науки…

Усе своє життя не можу збагнути: навіщо дорослим претендува-ти на всезнання перед шестирічними дітьми? Що трапиться, якщо ми визнаємо, що не все знаємо?..

Є кращі відповіді на глибокі запитання дитини, ніж наповнення її відчуттям соціальної поразки. Якщо у нас є ідея відповіді, можна спробувати пояснити. Навіть неповна спроба дає втіху і підбадьо-рює. Якщо ми не маємо жодного уявлення про відповідь, ми мо-жемо звернутися до книжок, можемо піти з дитиною до бібліотеки. Або можемо сказати: „Я не знаю відповіді. Можливо, ніхто не знає. Можливо, коли виростеш, ти будеш першою людиною, яка знайде відповідь на це запитання”.

766 7