43. Mezinárodní fyzikální olympiáda

Zpráva o konání 43. Mezinárodní fyzikální olympiády

15. – 24. července 2012, Tallinn, Estonsko

V roce 2012 proběhl už 43. ročník Mezinárodní fyzikální olympiády (MFO) – vrcholové světové soutěže středoškolských studentů ve fyzice. Soutěž pořádaly společně ve dnech 15. až 24. července Estonská informatická nadace (Estonian Information Foundation), Univerzita Tartu, Tallinnská technická univerzita, Estonská akademie věd, Nadace Archimedes a Estonská fyzikální společnost.

Jednota českých matematiků a fyziků (JČMF), odborný garant Fyzikální olympiády v České republice, z pověření Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky na soutěž vyslalo podle doporučení Ústřední komise Fyzikální olympiády sedmičlennou reprezentaci 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:

• Ondřej Bartoš, absolvent Gymnázia ve Žďáru nad Sázavou
• Jakub Vošmera, absolvent Gymnázia Matyáše Lercha v Brně
• Stanislav Fořt, absolvent Gymnázia Pierra de Coubertina v Táboře
• Martin Raszyk, student Gymnázia v Karviné – Novém Městě
• Lubomír Grund, student Gymnázia Christiana Dopplera v Praze

Náhradníkem soutěžících (necestujícím) byl Jakub Krásenský absolvent Gymnázia v Jihlavě. Náklady na výjezd české delegace byly uhrazeny z prostředků poskytnutých JČMF Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy a dále z daru společnosti T-systems. V české skupině byl i Mgr. Filip Studnička, člen ÚK FO ČR, kterého organizátoři 43. MFO pozvali jako opravujícího („markera“) do jedné z hodnotitelských komisí.

Uvedení členové českého družstva byli vybráni na základě výběrového soustředění (konaném 4. 4. – 6. 4. 2012 na katedře fyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové). Na toto soustředění bylo pozváno všech 11 vítězů celostátního kola 53. ročníku Fyzikální olympiády (FO) kategorie A (konaného v únoru 2012 v Pardubicích). Během necelých tří dnů byly účastníkům soustředění zadány tři teoretické a tři experimentální náročné testy na úrovni úloh MFO. Na základě výsledků těchto testů, s přihlédnutím k výsledkům v celostátním a krajském kole vybrali vedoucí delegace společně s předsedou Ústřední komise Fyzikální olympiády, Prof. RNDr. Ivo Volfem, CSc., pět reprezentantů na MFO a jednoho náhradníka.

Další přípravu družstva, jeho náhradníka a dalších nadějných studentů z nižších ročníků středních škol organizoval prof. RNDr. Ivo Volf, CSc. Příprava probíhala ve dvou etapách: jednak korespondenční formou, jednak na dvanáctidenním intenzivním soustředění v prostorách katedry fyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové v červnu 2012. Část přípravy v Hradci Králové proběhla společně se slovenským družstvem. Vedení obou výprav považuje společnou přípravu za velmi přínosnou.

Za diplomatický úspěch vedení české fyzikální olympiády považujeme i fakt, že se nám v letošním roce poprvé podařilo nominovat jednoho člena hodnotící komise. Na hodnocení teoretických úloh se tak podílel Mgr. Filip Studnička, doktorand Katedry fyziky, Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové.

Delegace nastoupila cestu na 43. MFO v neděli dne 15. 7. 2012. Z Brna odjela delegace autobusem v 9:30 na vídeňské letiště. Odtud cestovala s přestupem v Rize, přistání v Tallinnu proběhlo v 19:30 tallinnského času, přesně podle letového řádu. Studenti byli ubytováni ve městě Tartu v hotelu Tartu. Úvodní noc a poslední tři noci pak strávili v Tallinnu v hotelu Sokos hotel Viru. Vedoucí byli ubytováni v hotelu Radisson Blu Hotel Olümpia v centru Tallinnu. Vlastní soutěž proběhla v prostorách Univerzity Tartu, slavnostní ceremoniály na zahájení a ukončení v koncertním centru Nokia v Tallinnu, všechny schůze mezinárodní jury byly organizovány v konferenčních prostorách hotelu Radisson Blu Hotel Olümpia.

Program soutěže

Neděle, 15. 7.

Den příjezdu a registrace.

Pondělí, 16. 7.

Slavnostní zahájení v koncertním centru Nokia. Studenti se poté přesunuli do asi 190 km vzdáleného města Tartu. Vedoucí vedli diskuse a schvalování znění teoretických úloh soutěže a jejich překlad do národních jazyků (činnost do ranních hodin 17. 7.).

Úterý, 17. 7.

Studenti – řešení teoretických úloh (3 úlohy, 5 hodin). Vedoucí – výlet na ostrov Saaremaa.

Středa, 18. 7.

Studenti – exkurze na hrad Rakvere. Vedoucí – dopoledne oprava teoretických úloh; odpoledne diskuse, schvalování a překlad dvou experimentálních úloh soutěže do národních jazyků (opět do ranních hodin 19.7.).

Čtvrtek, 19. 7.

Studenti – řešení experimentální úlohy, vedoucí volný čas, exkurse podle individuálního programu.

Pátek, 20. 7.

Studenti a vedoucí (po přesunu do města Tartu) společně: vyhlášení Tartu světovým hlavním městem fyziky. Návštěva fyzikálních expozicí v Tartu. Přednáška nositele Nobelovy ceny za chemii v r. 1996, sira Haralda Kroto.

Sobota, 21. 7.

Studenti – přesun do Tallinnu, prohlídka historického centra. Vedoucí – zasedání mezinárodní jury (stanovení limitů pro udělení medailí, diskuse o změnách statutu soutěže); poté moderace (diskuse k opravám) teoretických úloh.

Neděle, 22. 7.

Studenti – fotbalový turnaj. Vedoucí – moderace experimentálních úloh. Zasedání mezinárodní jury – schválení konečných výsledků soutěže.

Pondělí 23. 7.

Studenti a vedoucí společně – závěrečný ceremoniál, předávání ocenění a závěrečný banket s kulturním programem.

Úterý 24. 7.

Den odjezdu.

Úlohy soutěže

Organizátoři připravili soutěžícím tyto tři náročné a zajímavé teoretické úlohy.

1. Zaměřeno na náčrtky. Tato nejnáročnější teoretická úloha sestávala ze tří nezávislých pod-úloh. Společným jmenovatelem všech byla nutnost načrtnutí schémat a odečítání informací z náčrtků. První část se týkala klasického mechanického problému – balistiky. Druhá část byla zaměřena na aerodynamiku – obtékání křídla letadla. Kromě toho studenti studovali, v jakém místě a za jaké rychlosti kondenzuje na křídle vzdušná vlhkost. Třetí část první úlohy se týkala supravodivých trubiček.
2. Kelvinovo vodní kapátko. Úkolem této klasické úlohy kombinující povrchové vlastnosti kapalin, mechaniku a elektřinu, bylo teoretické popsání přístroje zvaného Kelvinovo vodní kapátko.
3. Formování protohvězdy. Jednalo se o klasickou astrofyzikální úlohu. Studenti museli prokázat znalosti z mechaniky, gravitace a termiky a s jejich pomocí popisovali smršťování oblaku mezihvězdného plynu.

Experimentální úlohy. Byly zadány dvě nezávislé náročné úlohy.

1. Magnetická permeabilita vody. Studenti měli za úkol měřením zjistit magnetickou permeabilitu vody. Studovali zakřivení vodního povrchu nad velmi silným permanentním magnetem. Jelikož je toto zakřivení v řádech desítek mikrometrů, k podrobnému zaměření povrchu využívali odrazů laserového paprsku od zdeformovaného povrchu hladiny. Jednalo se o velice zajímavou, netradiční úlohu, náročnou jak na experimentální zručnost, tak na následné matematické zpracování naměřených dat.
2. Nelineární černá skříňka. Jednalo se pravděpodobně o nejnáročnější úlohu ze všech řešených úloh. Studenti studovali elektrickou černou skříňku s neznámým nelineárním členem. Měli za úkol proměřit voltampérovou charakteristiku tohoto členu ve dvou rozdílných obvodech a poté určit závislost kapacity kondenzátoru na napětí. Náročnost úlohy spočívala především v tom, že studenti sami museli navrhnout postup měření a využívat speciálně vyrobený netradiční multimetr, který měřil nejen proud a napětí, ale i okamžité hodnoty jejich derivací podle času.

Účastníci soutěže

Soutěže se nakonec aktivně zúčastnilo celkem 378 studentů z 81 států a teritorií z pěti světových kontinentů (Evropy, Asie, Austrálie, Afriky a obou částí Ameriky). Některé delegace měly počet soutěžících menší než pět. Mezi 81 zúčastněnými státy bylo 25 států Evropské unie (nepřicestovaly pouze delegace Malty a Lucemburska).

Výsledky

Nejlepšího výsledku dosáhl soutěžící Attila Szabó z Maďarska (45,8 bodů z padesáti možných). Kromě ceny za absolutní vítězství získal tento soutěžící i cenu za nejlepší řešení teoretických úloh. Cenu za nejlepší řešení experimentálních úloh získal soutěžící Kai-Chi Huang z Tchaj-wanu.

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 42. MFO takto:

• min. 31,0 bodů pro zlatou medaili,
• min. 23,9 bodů pro stříbrnou medaili,
• min. 17,2 bodů pro bronzovou medaili,
• min. 12,4 bodů pro čestné uznání.

Po konečném stavu hodnocení (po provedené moderaci – individuální diskusi vedoucích národních delegací se členy komisí „markerů“ k opravám) zlatou medaili získalo 45 soutěžících, stříbrnou 71 soutěžících a bronzovou medaili 93 soutěžících. Čestné uznání bylo uděleno 63 soutěžícím. K nejlepším řešitelům patří již tradičně jednotlivci družstev těchto států: Čína (ČLR), Tchaj-wan, Singapur, Rusko, Korea, USA a Thajsko. Česká republika se v neoficiálním pořadí států (podle bodů přidělených za medaile) zařadila na 19. příčku (5. místo v EU) – tedy o něco lépe než v minulých dvou letech. Za vyzdvihnutí ale stojí fakt, že všichni členové družstva získali medaili, což se stalo podruhé za sebou a teprve počtvrté za dobu existence samostatné České republiky.

České družstvo dosáhlo na 43. MFO velmi dobrého úspěchu. Letošní výsledky jednotlivých českých řešitelů jsou tyto:

1. Ondřej Bartoš; 28,4 bodů, stříbrná medaile, 62. místo,
2. Jakub Vošmera; 28,2 bodů, stříbrná medaile, 64. místo,
3. Stanislav Fořt; 28,1 bodů, stříbrná medaile, 65. místo,
4. Lubomír Grund; 25,4 bodů, stříbrná medaile, 93. místo,
5. Martin Raszyk; 20,4 bodů, bronzová medaile, 155. místo.

Podrobné hodnocení českých studentů je dále.

Organizace a průběh soutěže

Letošní Mezinárodní fyzikální olympiáda byla velmi dobře připravená a probíhala hladce. Úroveň ubytování a stravování, jakožto i organizace doprovodných akcí snese ta nejpřísnější měřítka. Přitom Estonsko svými 1,3 miliony obyvatel patří sice k malým, avšak vyspělým státům světa.

Závěr

Výsledky 43. MFO ukázaly, že členové českého družstva byli na soutěž opět dobře a pečlivě vybráni. Soutěžící se na soutěž velmi dobře připravili. Šlo navíc o velmi slušné mladé lidi, kteří vzorně reprezentovali Českou republiku. Příští MFO proběhne 7. – 15. července 2013 v Dánsku, v Kodani. Česká delegace obdržela zatím neoficiální pozvání k účasti.

V Hradci Králové dne 25. července 2012

Prezentace prof. B. Vybírala (pdf, 2,8 MB)

Úspěšná reprezentace České republiky na 43. Mezinárodní fyzikální olympiádě v Estonsku v roce 2012. Zleva: prof. Ing. Bohumil Vybíral, CSc., vedoucí reprezentace, Mgr. Filip Studnička, člen jedné z hodnotitelských komisí, Lubomír Grund, stříbrná medaile, Stanislav Fořt, stříbrná medaile, Martin Raszyk, bronzová medaile, Jakub Vošmera, stříbrná medaile, Ondřej Bartoš, stříbrná medaile a RNDr. Jan Kříž, Ph.D., pedagogický vedoucí.

Výsledky členů českého družstva na 43. Mezinárodní fyzikální olympiádě

Pořadí 31 nejúspěšnějších států na 43. MFO

Podle následujícího smluvního bodování – zlatá medaile 5 bodů, stříbrná medaile 3 body, bronzová medaile 2 body, čestné uznání 1 bod, v případě rovnosti bodů rozhoduje součet bodů všech soutěžících.

Pořadí úspěšnosti států Evropské unie na 43. MFO

Podle následujícího bodování – zlatá medaile 5 bodů, stříbrná medaile 3 body, bronzová medaile 2 body, čestné uznání 1 bod, v případě rovnosti bodů rozhoduje součet bodů všech soutěžících.

Poznámka: Malta a Lucembursko se 43. MFO nezúčastnily.