48. Mezinárodní fyzikální olympiáda

Zpráva o konání 48. Mezinárodní fyzikální olympiády

v Indonéské republice v roce 2017

V roce 2017 proběhl už 48. ročník Mezinárodní fyzikální olympiády (MFO) – vrcholové světové soutěže středoškolských studentů ve fyzice. Soutěž pořádalo ve dnech 16. až 24. července 2017 Ministerstvo školství a kultury Indonéské republiky. Soutěž hostilo město Yogyakarta.

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

• doc. RNDr. Jan Kříž, Ph.D., Univerzita Hradec Králové, vedoucí delegace,
• Mgr. Filip Studnička, Ph.D. Univerzita Hradec Králové, zástupce vedoucího delegace,

soutěžící – individuální členové českého družstva:

• Jindřich Jelínek, student Gymnázia Olomouc - Hejčín,
• Ondřej Knopp, student Gymnázia Christiana Dopplera v Praze,
• Šimon Karch, student Gymnázia Komenského v Havířově,
• Matěj Mezera, absolvent Gymnázia Havlíčkův Brod,
• Daniel Pajer, absolvent Gymnázia Jana Keplera v Praze.

Náhradníkem soutěžících (necestujícím) byl Jan Priessnitz, absolvent Gymnázia tř. Kapitána Jaroše v Brně. Náklady na výjezd české delegace byly uhrazeny z prostředků poskytnutých JČMF Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy.

Uvedení členové českého družstva byli vybráni na základě výběrového soustředění (konaném 26. 4. – 28. 4. 2017 na katedře fyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové). Na toto soustředění bylo pozváno 11 nejlepších řešitelů celostátního kola 57. ročníku Fyzikální olympiády (FO) kategorie A (konaného v únoru 2017 v Rumburku). 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 místopředsedou Ústřední komise Fyzikální olympiády, prof. Ing. Bohumilem Vybíralem, CSc., pět reprezentantů na MFO a jednoho náhradníka.

Další příprava probíhala ve dvou etapách: jednak korespondenční formou, jednak na dvanáctidenním intenzivním soustředění v prostorách katedry fyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové v červnu 2017.

Delegace nastoupila cestu na 48. MFO již ve čtvrtek 13. 7. 2017. Z Prahy dorazila letecky na místo konání MFO – Yogyakarta v pozdních večerních hodinách den poté. Studenti byli ubytováni v hotelu Sahid Rich Jogja, první dvě noci společně s vedoucími, ti se poté přesunuli do 3 km vzdáleného hotelu Alana Yogyakarta. Oba hotely byly vysoce kvalitní, organizátoři tak poskytli studentům i vedoucím pohodlné ubytování. Vlastní soutěž proběhla v prostorách objektu „Sportorium Universitas Muhammadiyah Yogyakarta“, zahajovací ceremoniál a slavnostní zakončení pak v hotelu Sahid Rich Jogja. Všechna zasedání Mezinárodní rady MFO probíhala v areálu Mataram City Convention Center, který byl umístěn blízko ubytování vedoucích delegací.

Program soutěže

Společným programem pro soutěžící studenty a jejich vedoucí bylo slavnostní zahájení (pondělí dopoledne), slavnostní zakončení (neděle dopoledne) a společná večeře v hotelu Sahid Rich Jogja (čtvrtek večer).

Pro studenty byly připraveny dva soutěžní půldny (úterý a čtvrtek dopoledne). Netradičně se začínalo experimentálním úlohami, teoretické úlohy přišly na řadu jako druhé. Ve zbylém čase organizátoři připravili prohlídky zajímavých míst Yogyakarty a okolí, sportovní a společenské akce, jednodenní výlet do nedaleké vesnice a návštěvu muzea letectví.

Vedoucí věnovali dva celé dny (pondělí a středa) diskusím úloh a jejich následným překladům do národních jazyků. Dále pak opravě úloh a moderacím, tj. diskusím s komisemi hodnotitelů o hodnocení úloh. Ve volném čase pro ně organizátoři připravili prohlídky zajímavých míst okolí Yogyakarty a jednodenní výlet do chrámového komplexu Borobudur.

Vlastní organizace v průběhu soutěže neprobíhala vždy podle plánu, leckdy bylo nutné improvizovat na hraně platného Statutu MFO. Naplánované časy jednotlivých bodů programu včetně vlastní soutěže nebyly příliš dodržovány. Vázla i organizace diskuse a překladů úloh. Celkově lze konstatovat, že pořadatelé se nepoučili od svých asijských kolegů z Indie. Organizátoři vyvinuli vlastní informační systém, který však nedosahoval kvalit systému z minulého ročníku ve Švýcarsku, přesto se však zvládli postarat o samotný tisk a distribuci úloh.

Úlohy soutěže

Organizátoři připravili soutěžícím dvě velmi náročné experimentální úlohy, které byly náročné především na experimentální zručnost a dále vyžadovaly rozsáhlé statistické a grafické zpracování.

První úloha studovala difuzní koeficient a jeho změny v roztoku soli ve vodě. Studenti zkoumali průchod čarového laserového paprsku přechodovou vrstvou v tomto roztoku.

Druhá úloha byla inspirována přírodními katastrofami na ostrově Java. Studenti zkoumali nově objevený magnetický potenciál ve tvaru velbloudích hrbů (tzv. paralelní dipólová magnetická past), který byl publikován indonéskými vědci teprve letos. Pomocí tohoto potenciálu bylo možné zachytit grafitovou tyčinku a studovat její kmitání. Sestaveného přístroje dále bylo využito jakožto detektoru zemětřesení, měřiče náklonu sopky a měřiče dynamické viskosity vzduchu.

Teoretické úlohy předložené organizátory měly velmi atraktivní náměty. Všechny tři úlohy byly velmi náročné a vyžadovaly pokročilé znalosti fyziky a vytváření fyzikálních modelů.

První úloha z oblasti astrofyziky se zabývala studiem temné hmoty v kupách galaxií. Studenti na základě pozorování Fritze Zwickyho z roku 1933 určovali mimo jiné hustotu temné hmoty ve vesmíru.

Druhá úloha byla opět inspirována přírodními katastrofami, které jsou na ostrově Java velice časté. V první části úlohy měli studenti za úkol určit rychlost pyroklastického proudu sopky Merapi (vzdálené pouhých 30 km od Yogyakarty) s využitím znalostí z termodynamiky. Druhá část úlohy se týkala měření rychlostí šíření zemětřesení z epicentra různými vrstvami zemské kůry. Do třetice studenti zkoumali výšku vln cunami, které mohou tímto zemětřesením vzniknut.

Třetí úloha se opět týkala astrofyziky. V této úloze studenti počítali parametry rozpínání vesmíru s různými parametry.

Účastníci soutěže

Soutěže se nakonec aktivně zúčastnilo celkem 395 studentů z 86 států a teritorií z pěti světových kontinentů (Evropy, Asie, Austrálie, Afriky a obou částí Ameriky). Některé delegace měly počet soutěžících menší než pět. Mezi 86 zúčastněnými státy bylo 26 států Evropské unie. Tradičně soutěžící nevyslala Malta, navíc kvůli finančním problémům již popáté za sebou i delegace Irska. Lucembursko naopak po loňském vyslání tzv. pozorovatelů, tedy pasivních účastníků, kteří pozorují průběh soutěže, aby se mohli připravit na aktivní účast v následujících letech, vyslalo letos soutěžní tým.

Výsledky

Podle statutu soutěže byly uděleny minimálně 8 % soutěžících zlaté medaile, dalším 17 % stříbrné, dalším 25 % bronzové medaile a dalším 17 % čestná uznání. Bodové hranice na získání příslušného ocenění byly dle platného Statutu MFO stanoveny před tzv. moderacemi (individuální diskusi vedoucích národních delegací se členy komisí opravovatelů k opravám), počet medailí je tedy větší, než by odpovídal výše uvedeným procentuálním podílům. Po konečném stavu hodnocení zlatou medaili získalo 64 soutěžících, stříbrnou 71 soutěžících a bronzovou medaili 102 soutěžících. Čestné uznání bylo uděleno 73 soutěžícím. K nejlepším řešitelům patří již tradičně jednotlivci družstev těchto států: Čína (ČLR), Korea, Singapur, Rusko, Rumunsko, Vietnam, Indie, Tchaj-wan, USA a Japonsko. Česká republika se v neoficiálním pořadí států (podle bodů přidělených za medaile) zařadila na 29.–35. příčku (7.–12. místo v EU). Umístění na hranici první třetiny startovního pole lze považovat za úspěch a zlepšení oproti minulým ročníkům, všichni naši soutěžící byli oceněni medailemi.

Letošní výsledky jednotlivých českých řešitelů jsou tyto:

• Jindřich Jelínek; stříbrná medaile,
• Ondřej Knopp; bronzová medaile,
• Šimon Karch; bronzová medaile,
• Matěj Mezera; bronzová medaile,
• Daniel Pajer; bronzová medaile.

Závěr

Výsledky 48. MFO ukázaly, že členové českého družstva v obrovské konkurenci uspěli, byli na soutěž tedy pečlivě vybráni. Soutěžící se na soutěž dobře připravili. Bohužel stále více vychází najevo, že se naši středoškoláci nemohou srovnávat se svými vrstevníky z především asijských zemí. Ačkoliv všech pět českých soutěžících bez diskuse prokázalo znalosti a experimentální dovednosti na mnohem vyšší úrovni, než by odpovídalo současným středoškolským požadavkům, světová špička je dnes ještě dál.

Za zmínku stojí obstojný výsledek českého družstva v experimentální části soutěže. Vzhledem k tomu, že se bohužel v dnešní době na mnoha školách k experimentu studenti za celé studium vůbec nedostanou, musí být tento fakt považován za úspěch speciální přípravy studentů, především během červnového soustředění na Přírodovědecké fakultě Univerzity Hradec Králové, než za úspěch systému. Skutečně je v posledních letech experimentální příprava na soustředěních výrazně preferována.

Příští MFO proběhne v červenci 2018 v Portugalsku. Česká delegace již obdržela pozvání k účasti.

V Hradci Králové dne 25. července 2017

Přílohy (pdf)

Reprezentace České republiky na 48. Mezinárodní fyzikální olympiádě v Indonésii v roce 2017. Zleva: doc. RNDr. Jan Kříž, Ph.D. (vedoucí delegace), Daniel Pajer (bronzová medaile), Jindřich Jelínek (stříbrná medaile), Matěj Mezera (bronzová medaile), Ondřej Knopp (bronzová medaile), Šimon Karch (bronzová medaile) a Mgr. Filip Studnička, Ph.D. (zástupce vedoucího delegace).