41. Mezinárodní fyzikální olympiáda

Zpráva o konání 41. Mezinárodní fyzikální olympiády

17. – 25. července 2010, Záhřeb, Chorvatsko

V roce 2010 proběhl již 41. ročník Mezinárodní fyzikální olympiády (MFO) – vrcholové světové soutěže středoškolských studentů ve fyzice. Soutěž pořádala ve dnech 17. až 25. července Chorvatská fyzikální společnost ve spolupráci s Univerzitou v Záhřebu.

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:

• Jáchym Sýkora, Gymnázium Ch. Dopplera, Praha 5,
• Petr Ryšavý, Gymnázium Jaroslava Heyrovského, Praha 5,
• Jakub Klemsa, Gymnázium Klatovy,
• Martin Bucháček, Gymnázium L. Pika v Plzni,
• Petr Čermák, Gymnázium Kladno.

Náhradníkem soutěžících (necestující) byl Tomáš Zeman z Gymnázia Jana Keplera v Praze.

Uvedení členové českého družstva byli vybráni na základě výběrového soustředění (konaného v termínu 31. 3. – 2. 4. 2010 v Hradci Králové). Na toto soustředění bylo pozváno všech 10 vítězů celostátního kola 51. ročníku Fyzikální olympiády (FO) kategorie A (konaného v únoru 2009 v Pelhřimově). 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 2010. Část přípravy v Hradci Králové proběhla společně se slovenským družstvem. Vedení obou výprav považuje společnou přípravu za velmi přínosnou.

Delegace nastoupila cestu na 41. MFO v pátek dne 16. 7. 2010 v 17:16 přímým vlakem z Prahy do Záhřebu (příjezd 17. 7. v 8:20, tedy v den oficiálního příjezdu). Studenti byli v Záhřebu ubytováni ve vysokoškolské koleji Cvjetno Naselje, kde se také stravovali. Vedoucí byli ubytování v hotelu Dubrovník v centru Záhřebu, na obědy a večeře dojížděli do studentské menzy. Schůze jury, diskuse a překlady úloh probíhaly v Národním chorvatském archívu. Přesuny po Záhřebu byly organizovány částečně pěšky, částečně MHD, na kterou měli účastníci olympiády volné jízdenky.

Program soutěže

Neděle, 18. 7.

Slavnostní zahájení v Koncertní síni V. Lisinksého. Studenti odpoledne – výlet do Krapiny (návštěva muzea s expozicí fosílií člověka neandertálského), vedoucí – diskuse teoretických úloh soutěže a jejich překlad a tisk do národních jazyků (činnost do ranních hodin 19. 7.).

Pondělí, 19. 7.

Studenti – řešení teoretických úloh (3 úlohy, 5 hodin), odpoledne prohlídka Záhřebu. Vedoucí – výlet do města Varaždin.

Úterý, 20. 7.

Studenti – exkurze do národního parku Plitvická jezera. Vedoucí – dopoledne oprava teoretických úloh; odpoledne diskuse a překlad dvou experimentálních úloh soutěže do národních jazyků a tisk.

Středa, 21. 7.

Studenti – dopoledne řešení experimentálního problému (5 hodin); odpoledne sportovní aktivity. Vedoucí – exkurze do národního parku Plitvická jezera.

Čtvrtek, 22. 7.

Studenti – celodenní výlet do rodiště Nikola Tesly v Gospiči s návštěvou muzea a do Zadaru. Vedoucí – dopoledne oprava experimentálních úloh; odpoledne prohlídka Záhřebu; večer varhanní koncert v katedrále.

Pátek, 23. 7.

Studenti – celodenní výlet k Jadranskému moři do Crikvenice. Vedoucí – dopoledne zasedání mezinárodní jury (stanovení limitů pro udělení medailí, diskuse o návrzích na změny statutu soutěže); odpoledne – moderace (diskuse k opravám) teoretických úloh.

Sobota, 24. 7.

Studenti – dopoledne kulturní aktivity, odpoledne prohlídka Záhřebu. Vedoucí – dopoledne moderace experimentálních úloh, odpoledne zasedání mezinárodní jury ke schválení výsledků soutěže. Večer – společná večeře studentů a vedoucích v univerzitním kampusu Borongaj.

Neděle, 25. 7.

Slavnostní vyhlášení výsledků 41. MFO a společný oběd všech účastníků. Večer odjezd české delegace přímým vlakem do Prahy s příjezdem v pondělí 26. 7. v 11:40.

Úlohy soutěže

Organizátoři připravili soutěžícím tyto tři náročné a zajímavé teoretické úlohy.

1. Zrcadlový obraz náboje v kovovém objektu. Šlo o klasickou úlohu z elektrostatiky, jejímž cílem byla aplikace metody zrcadlových nábojů v okolí vodivé uzemněné kulové plochy. Studenti rovněž řešili odstínění elektrického pole kulovou vodivou uzemněnou plochou a malé kmity bodového náboje v elektrickém poli uzemněné kovové kulové plochy. V poslední části počítali energii elektrostatického pole uvažované soustavy.
2. Fyzika komínu. Úkolem této úlohy byl výpočet minimální výšky komínu, aby účinně odváděl plynné zplodiny. Dále studenti počítali rychlost a tlak kouře v komínu. Ve druhé části úlohy aplikovali své výsledky na speciální případ sluneční elektrárny (tzv. sluneční komín), počítali její účinnost, výkon a fyzikální parametry vzduchu v komíně.
3. Jednoduchý model atomového jádra. V této moderní úloze z jaderné fyziky studenti řešili atomové jádro jako soustavu těsně uspořádaných nukleonů. Užitím klasického přístupu počítali vazebnou energii jádra i se započtením Coulombovských jevů. Dále studovali štěpení těžkého jádra a tzv. přenosové jaderné reakce.

Experimentální úlohy. Byly zadány dvě nezávislé úlohy. V první úloze – Pružnost listů fólií – měli studenti za úkol změřit nelineární deformaci stočených plastových folií. Ohybovou tuhost a Youngův modul pružnosti materiálů folií určovali užitím geometrických metod.
Druhá úloha – Síly mezi magnety, pojetí stability a symetrie. Studenti s využitím stejného základního zařízení měřili síly mezi tyčovým a prstencovým magnetem. Vyhodnocovali stabilní a nestabilní rovnovážné polohy této soustavy magnetů.

Účastníci soutěže

Soutěže se aktivně zúčastnilo celkem 370 studentů z 79 států a teritorií z pěti světových kontinentů. Některé delegace měly počet soutěžících menší než pět. Další, 80. stát, vyslal pouze svého pozorovatele. Mezi 79 zúčastněnými státy bylo 25 států Evropské unie, nepřicestovaly pouze delegace Malty a Lucemburska.

Výsledky

Nejlepšího výsledku dosáhl soutěžící Yichao Yu z Čínské lidové republiky (48,65 bodů z 50ti možných). Kromě ceny za absolutní vítězství získal tento soutěžící i cenu za nejlepší řešení teoretických úloh a cenu Evropské fyzikální společnosti za nejinovativnější řešení. Cenu pro nejlepší řešení experimentálních úloh získal Zoltán Jéhn z Maďarska (těsně před Čechem Jáchymem Sýkorou).

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. 38,15 bodů pro zlatou medaili,
• min. 30,95 bodů pro stříbrnou medaili,
• min. 22,35 bodů pro bronzovou medaili,
• min. 16,75 bodů pro čestné uznání.

Po konečném stavu hodnocení (tj. po provedené moderaci) zlatou medaili získalo 35 soutěžících, stříbrnou 67 soutěžících a bronzovou medaili 96 soutěžících. Čestné uznání bylo uděleno 64 soutěžícím. K nejlepším řešitelům patřili i letos (již tradičně) jednotlivci družstev těchto států: Čína (ČLR), Thajsko, Tchaj-wan, Indonésie, Německo, Maďarsko, Singapur, Indie, Rusko a Vietnam. Česká republika se v neoficiálním pořadí států (podle bodového součtu všech soutěžících) zařadila na 21. příčku (6. místo v EU) – tedy lépe než v loňském roce.

České družstvo dosáhlo na 41. MFO dobrý úspěch, když všichni jeho členové byly opět úspěšní. Letošní úspěch jednotlivých českých řešitelů je tento:

1. Jáchym Sýkora; 40,4 bodů, zlatá medaile,
2. Petr Čermák; 29,35 bodů, bronzová medaile,
3. Jakub Klemsa; 23,55 bodů, bronzová medaile,
4. Petr Ryšavý; 22,45 bodů, bronzová medaile,
5. Martin Bucháček; 17,0 bodů, čestné uznání.

Podrobné hodnocení českých studentů je uvedeno dále.

Organizace a průběh soutěže

Letošní Mezinárodní fyzikální olympiáda byla velmi dobře připravená a probíhala hladce. Přesto bylo cítit, že je tato olympiáda skromnější než v minulých letech, zřejmě z důvodu všeobecné finanční krize. Organizátoři připravili program o jeden den kratší, účastníci (včetně vedoucích) se stravovali v menze, využívali městskou dopravu a doprovodný poznávací program byl méně náročný. Letošní MFO však jinak proběhla na dobré organizační a obsahové úrovní. Úlohy pro soutěžící byly vybrány vhodně, na přiměřeně vysoké úrovni.

Závěr

Výsledky 41. MFO ukázaly, že členové českého družstva byli na soutěž opět dobře a pečlivě vybráni. Soutěžící se na soutěž velmi dobře připravili. Za vyzdvihnutí stojí zejména zlatá medaile a 17. místo v absolutním pořadí soutěžícího Jáchyma Sýkory, který se účastnil MFO již podruhé (loni získal bronzovou medaili). Osvědčila se zejména dobrá příprava na experimentální část soutěže. Naši řešitelé byli v této části lepší než v části teoretické.

Z důvodů finančních potíží Belgie odřekla pořádání MFO v roce 2011. Akce se na poslední chvíli ujalo Thajské království a intenzivně 42. MFO již připravuje. Zatím se zdá, že tato významná světová soutěž proběhne zdárně i v příštím roce.

V Záhřebu dne 25. července 2010

Prezentace prof. B. Vybírala (pdf, 6 MB)

Úspěšné české družstvo na 41. MFO v Chorvatsku v roce 2010. Zleva: prof. B. Vybíral (vedoucí), M. Bucháček (čestné uznání), J. Klemsa (bronzová medaile), P. Čermák (bronzová m.), J. Sýkora (zlatá medaile), P. Ryšavý (bronzová m.) a dr. J. Kříž (pedagogický vedoucí)

Ocenění členů českého družstva na 41. MFO v Chorvatsku: 1 zlatá a 3 bronzové medaile, 1 čestné uznání (foto B. Vybíral)

Výsledky členů českého družstva na 41. Mezinárodní fyzikální olympiádě