40. Mezinárodní fyzikální olympiáda

Zpráva o konání 40. Mezinárodní fyzikální olympiády

11. – 19. července 2009, Merida, Mexico

Jubilejní 40. ročník Mezinárodní fyzikální olympiády (MFO) – vrcholové světové soutěže středoškolských studentů ve fyzice – pořádala letos ve dnech 11. až 19. července 2009 Mexická fyzikální společnost. Soutěž proběhla ve městě Merida, ve státě Yucatan pod záštitou prezidenta Spojených států mexických C. Felipe Calderóna Hinojosy a guvernérky státu Yucatan C. Ivonne Ortega Pacheco.

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky na soutěž vyslalo sedmičlennou delegaci v tomto složení:

• Prof. Ing. Bohumil Vybíral, CSc., Univerzita Hradec Králové, vedoucí delegace,
• RNDr. Jan Kříž, Ph.D., Univerzita Hradec Králové, pedagogický vedoucí,

soutěžící – individuální členové českého družstva:

• Michal Koutný, Gymnázium Třebíč,
• Jan Humplík, První české gymnázium v Karlových Varech,
• Richard Polma , Gymnázium Mladá Boleslav,
• Jáchym Sýkora, Gymnázium Ch. Dopplera, Praha 5,
• Petr Ryšavý, Gymnázium Jaroslava Heyrovského, Praha 5.

Náhradníky soutěžících (necestující) byli Jan Nevoral z gymnázia v Jihlavě a Michael Hakl z gymnázia Ch. Dopplera v Praze 5.

Uvedení členové českého družstva byli vybráni na základě výběrového soustředění (konaném v termínu 8. – 10. 4. 2009 v Hradci Králové). Na toto soustředění bylo pozváno všech 11 vítězů celostátního kola 50. ročníku Fyzikální olympiády (FO) kategorie A (konaného v únoru 2009 v Praze). Přípravu družstva a jeho náhradníků organizoval prof. RNDr. Ivo Volf, CSc., vedoucí katedry fyziky Pedagogické fakulty Univerzity Hradec Králové. Příprava probíhala ve dvou etapách: jednak korespondenční formou, jednak na desetidenním intenzivním soustředění v prostorách katedry fyziky v Hradci Králové v červnu 2009. Část přípravy v Hradci Králové proběhla společně se slovenským družstvem. Vedení obou výprav považuje společnou přípravu za velmi přínosnou.

Delegace nastoupila cestu na 40. MFO z organizačních důvodů již o jeden den dříve, 10. 7. 2009 (v 9:30 z Prahy a na místo dorazila v 1:30 místního času dne 11. 7., tedy v den oficiálního příjezdu). Z Prahy se přesunula česká delegace letecky do Meridy s přestupy v Paříži a Ciudad de Mexico. Studenti byli v Meridě ubytováni v hotelu El Castellano, vedoucí v odlehlém hotelu Fiestamericana.

Program soutěže

Neděle, 12. 7.

Slavnostní zahájení. Studenti – pěší prohlídka města Merida, vedoucí – diskuse teoretických úloh soutěže a jejich překlad a tisk do národních jazyků (činnost do ranních hodin 13. 7.).

Pondělí, 13. 7.

Studenti – řešení teoretických úloh (3 úlohy, 5 hodin), odpoledne přednáška „Impaktní kráter Chicxulub a třetihorní křídová hranice“. Vedoucí – exkurze do Uxmalu (mayské ruiny) se světelnou show.

Úterý, 14. 7.

Studenti – exkurze do Uxmalu. Vedoucí – dopoledne příprava volby sekretáře MFO; poté diskuse a překlad experimentální úlohy soutěže do národních jazyků a tisk.

Středa, 15. 7.

Studenti– dopoledne řešení experimentálního problému (5 hodin); odpoledne přednáška nositele Nobelovy ceny prof. J. Taylora „Binární pulsary a relativistická gravitace“. Vedoucí – exkurze do přírodní rezervace Ría Celestún, odpoledne přednáška nositele Nobelovy ceny prof. J. Taylora (společně se studenty), večer oprava teoretických úloh.

Čtvrtek, 16. 7.

Studenti – celodenní výlet na pláž na pobřeží Mexického zálivu. Vedoucí – dopoledne zasedání mezinárodní jury MFO (stanovení limitů na zisk medailí); odpoledne moderování řešení teoretických úloh (diskuse k opravám) s komisemi opravujících; večer oprava experimentální úlohy.

Pátek, 17. 7.

Studenti – dopoledne výlet do Dzibilchaltúnu (mayské ruiny), odpoledne přednáška „Hledání skrytých komnat v teotihuacánské Pyramidě Slunce s použitím fyziky“. Vedoucí – dopoledne moderování řešení experimentální úlohy, odpoledne – zasedání mezinárodní jury (schválení výsledků soutěže) a volba nového sekretáře MFO. Ze dvou kandidátů byl zvolen Ming-Juey Lin z Taiwanu.

Sobota, 18. 7.

Studenti i vedoucí společně – celodenní výlet do Chichen Itzá (mayské ruiny) a Izamalu (koloniální město s klášterem).

Neděle, 19. 7.

Slavnostní vyhlášení výsledků 40. MFO a společný oběd všech účastníků.

Pondělí, 20. 7.

Den odjezdu. Česká delegace odlétala v 16:00 místního času; plánovaný přílet do Prahy dne 21. 7. v 16:05.

Úlohy soutěže

Organizátoři připravili soutěžícím tyto tři náročné teoretické úlohy.

1. Vývoj soustavy Země–Měsíc. Šlo o klasickou úlohu z mechaniky, jejímž cílem byla analýza vzájemného vlivu rotace Země kolem své osy a oběžného pohybu Měsíce prostřednictvím slapových jevů a kalkulace energie.
2. Dopplerovské laserové chlazení a optická melasa. Úkolem této moderní úlohy bylo vyvinout jednoduchou teorii pro pochopení jevů takzvaného „laserového chlazení“ a „optické melasy“.
3. Proč jsou hvězdy tak velké? V této astrofyzikální úloze studenti použili klasický i kvantově mechanický přístup společně s elektrostatikou a termodynamikou k odhadu minimální velkosti hvězdy k tomu, aby v ní mohla probíhat jaderná fúze.

Experimentální úloha. Šlo vlastně o dvojúlohu se dvěma nezávislými úkoly, oběma optickými na stejné optické soupravě. V první úloze měli studenti za úkol určit vlnovou délku diodového laseru. Zvláštností tohoto měření bylo, že nebylo použito žádné pomůcky s mikrometrickými škálami (jako například difrakční mřížky s danou mřížkovou konstantou).
Ve druhé úloze studenti měřili dvojlom ve slídě. V obou úlohách šlo o netradiční metody, spojené s velkými požadavky na počet a přesnost prováděných úkonů.

Účastníci soutěže

Soutěže se nakonec aktivně zúčastnilo celkem 316 studentů z 68 států a teritorií z  pěti světových kontinentů. Některé delegace měly počet soutěžících menší než pět. Čtyři státy vyslaly pouze své pozorovatele. Původně přislíbilo aktivní účast 82 států, avšak některé na soutěž nepřicestovaly z důvodu epidemie tzv. prasečí chřipky. Zdravotní problémy se při soutěži neprojevily (jen nějaké zažívací potíže – mimo naši delegací). Mezi 68 zúčastněnými státy bylo 24 států Evropské unie, nepřicestovaly pouze delegace Malty, Řecka a Lucemburska.

Výsledky

Nejlepšího výsledku dosáhla soutěžící Handuo Shi z Čínské lidové republiky (48,2 bodů z 50ti možných). Kromě ceny za absolutní vítězství získala tato soutěžící i cenu pro nejlepší dívku v soutěží a cenu za nejlepší experimentální úlohu. Bylo to poprvé v historii IPhO, kdy získala absolutní prvenství dívka.

Podle statutu soutěže byly uděleny minimálně 8% soutěžících zlaté medaile, dalším 17% stříbrné, dalším 25% bronzové medaile a dalším 17% čestná uznání. Tím se stanovila hranice (bez dalšího zaokrouhlování) pro získání jednotlivých medailí na 40.  MFO takto:

• min. 33,35 bodů pro zlatou medaili,
• min. 25,10 bodů pro stříbrnou medaili,
• min. 17,45 bodů pro bronzovou medaili,
• min. 13,05 bodů pro čestné uznání.

Po konečném stavu hodnocení (po provedené moderaci) zlatou medaili získalo 41 soutěžících, stříbrnou 70 soutěžících a bronzovou medaili 79 soutěžících. Čestné uznání bylo uděleno 45 soutěžícím. K nejlepším řešitelům patří již tradičně jednotlivci družstev těchto států: Čína (ČLR), Korejská republika, Indie, USA, Taiwan, Rusko, Rumunsko, Singapur, Thajsko a Indonésie. Česká republika se v neoficiálním pořadí států (podle bodového součtu všech soutěžících) zařadila na 27. příčku (8. místo v EU).

České družstvo dosáhlo na 40. MFO dobrý úspěch, když všichni jeho členové získali (teprve podruhé v historii samostatné ČR) medaile. Letošní úspěch jednotlivých českých řešitelů je tento:

1. Michal Koutný (celkově 104.); 25,35 bodů, stříbrná medaile,
2. Jan Humplík (celkově 98.); 25,55 bodů, stříbrná medaile,
3. Richard Polma (celkově 118.); 23,25 bodů, broznová medaile,
4. Jáchym Sýkora (celkově 119.); 23,20 bodů, broznová medaile,
5. Petr Ryšavý (celkově 131.); 21,40 bodů, broznová medaile.

Podrobné hodnocení českých studentů je uvedeno dále.

Organizace a průběh soutěže

Mexičtí organizátoři připravili soutěž pečlivě s velmi náročnými a pěknými. Program celé 40. MFO byl pestrý a veškeré drobné nedostatky v jeho průběhu dokázali organizátoři vyřešit. Hostem soutěže byl také prof. Joseph Taylor, laureát Nobelovy ceny z roku 1993. Při závěrečném ceremoniálu předával zlaté medaile.

Závěr

Výsledky 40. MFO ukázaly, že členové českého družstva byli na soutěž opět dobře a pečlivě vybráni. Soutěžící se na soutěž velmi dobře připravili. Ačkoliv se může zdát, že po minulých dvou mimořádně úspěšných ročnících zaznamenala česká delegace ústup z předních pozic, podle našeho názoru si stále udržela vysoký standard. Navíc došlo v českém družstvu k jakési „generační výměně“, členem letošního týmu nebyl ani jeden z úspěšných soutěžících z minulosti. Za vyzdvihnutí stojí velká vyrovnanost českých studentů (mezi nejlepším a nejhorším jsou jen 4 body rozdílu). Přistupuje k tomu i fakt, že všichni získali medaili, což se podařilo teprve podruhé od roku 1993. Dva z úspěšných medailistů mají navíc šanci se zúčastnit i příští MFO, která proběhne v červenci 2010 v chorvatském Záhřebu.

V Meridě dne 19. července 2009

Prezentace prof. B. Vybírala (pdf, 2 MB)
Zkušenosti a zážitky účastníků (pdf, 5 MB)

Členové úspěšné české delegace: zleva prof. Bohumil Vybíral (vedoucí delegace), Jan Humplík (stříbrná medaile), Petr Ryšavý (broznová medaile), Richard Polma (broznová medaile), Jáchym Sýkora (broznová medaile), Michal Koutný (stříbrná medaile) a dr. Jan Kříž (pedagogický vedoucí).

Výsledky členů českého družstva na 40. Mezinárodní fyzikální olympiádě

Pořadí 39 nejúspěšnějších států na 40. MFO

Podle součtu bodového hodnocení všech soutěžících.

Pořadí úspěšnosti států Evropské unie na 40. MFO

Poznámka: Malta, Řecko a Lucembursko se 40. MFO nezúčastnily.