Escrito por Natália Seino
1. Invent Yourself
Enunciado:
"Take a box (e.g. a matchbox), filled with identical objects (e.g. matches, balls, …). Find a method to determine the number of objects in the box solely by the sound produced while shaking the box. How does the accuracy depend on the properties of the objects, the box, and the packing density?"
Por onde começar:
+ A lista da IPT 2023 (International Physics Tournament) teve um problema muito semelhante a esse: The Match Counting! Vale a pena dar uma olhada
+ O Audacity vai ajudar bastante na análise de dados, confira a página sobre outros softwares!
2. Droplet Microscope
Enunciado:
"By looking through a single water droplet placed on a glass surface, one can observe that the droplet acts as an imaging system. Investigate the magnification and resolution of such a lens."
Por onde começar:
+ Você pode ler algumas partes dos capítulos 1 ao 4 do Livro "Curso de Física Básica: Ótica, Relatividade e Física Quântica" do físico H. Moyses Nussenzveig
+ Qual é o mecanismo que gera ampliação em uma lente comum?
3. Rigid Ramp Walker
Enunciado:
"Construct a rigid ramp walker with four legs (e.g. in the form of a ladder). The construction may begin to ‘walk’ down a rough ramp. Investigate how the geometry of the walker and relevant parameters affect its terminal velocity of walking."
Por onde começar:
+ Padronize os seus "andadores" (walkers). Variando a massa, a altura das pernas e os demais parâmetros um de cada vez para ter melhores conclusões.
+ Teste diferentes superfícies como rampa. Qual é a influência do atrito na velocidade terminal?
Fenômeno:
4. Charge Meter
Enunciado:
"A lightweight ball is suspended from a thread in the area between two charged plates. If the ball is also charged it will be deflected to one side at a certain angle. What is the accuracy of such a device for measuring the amount of charge on the ball? Optimise your device to measure the smallest possible charge on the ball."
Por onde começar:
+ Como saber a carga que está dentro da esfera?
+ Como podemos carregar as placas e a esfera de uma forma controlada?
+ Leia o capítulo 2 do Livro "Eletrodinâmica" do físico David Griffiths, pode ajudar!
5. Ping Pong Rocket
Enunciado:
"A ping pong ball is placed in a container of water. When the container is dropped, the ping pong ball will get launched to a great height. What maximum height can you reach with up to 2 liters of water?"
Por onde começar:
+ Defina um método para padronizar o lançamento do seu recipiente ao solo!
+ O formato do recipiente é relevante? (Tente usar um recipiente transparente)
+ Grave vídeos do seus experimentos com frequência, evite paralaxes e padronize a distância da câmera ao aparato. Deste modo, você poderá usar o Tracker para obter a velocidade de saída e altura máxima.
+ Esse problema se assemelha ao Problema "Comulative Cannon" da IPT 2020. Dê um olhada!
Fenômeno:
6. Non- contact resistance
Enunciado:
"The responses of a LRC circuit driven by an AC source can be changed by inserting either a non-magnetic metal rod or a ferromagnetic rod into the inductor coil. How can we obtain the magnetic and electric properties of the inserted rod from the circuit’s responses?"
Por onde começar:
+ Um circuito LRC ou RLC é composto por um capacitor (C), um indutor (L) e um resistor (R). Antes de começar o problema, estude sobre esses componentes.
+ Uma bobina ligada à corrente elétrica produz campo magnético; pense bem no seu aparato antes de sair construindo bobinas aleatoriamente! (Inclusive, alguns tutorias na internet vão te ajudar para que a sua Bobina de Tesla fique show!)
+ O que é indutância?
7. Giant Sounding Plate
Enunciado:
"When a large, thin and flexible plate (e.g. plastic, metal or plexiglass) is bent, it may produce a loud and unusual howling sound. Explain and investigate this phenomenon."
Por onde começar:
+ A superfície poderá funcionar como uma membrana; fixe alguns pontos do seu sistema e padronize o movimento sempre.
+ Já ouviu falar de "wobble board"?
Fenômeno:
8. Another Magnetic Levitation
Enunciado:
"Place a large disk-shaped magnet on a non-magnetic conductive plate. When a smaller magnet is moved under the plate, the magnet on top may levitate under certain conditions. Investigate the levitation and the possible motion of the magnet on top."
Por onde começar:
+ Leia sobre indução magnética no capítulo 7 do Livro "Eletrodinâmica", do físico David Griffiths
+ Você já estudou sobre correntes de Foucalt? (em inglês, eddy currents)
+ Como padronizar a velocidade do imã de baixo?
9. Juicy Solar Cell
Enunciado:
"A functional solar cell can be created using conducting glass slides, iodine, juice (eg. blackberry) and titanium dioxide. This type of cell is called a Grätzel cell. Make such a cell and investigate the necessary parameters to obtain maximum efficiency."
Por onde começar:
+ Esse aparato também é conhecido como DSSC's (Dye Sensitized Solar Cells).
+ Qual é a relevância do tipo de suco?
+ O dióxido de titânio pode ser encontrado em algumas farmácias e lojas de confeitaria!
Fenômeno:
10. Magnetic Gear
Enunciado:
"Take several identical fidget spinners and attach neodymium magnets to their ends. If you place them side by side on a plane and rotate one of them, the remaining ones start to rotate only due to the magnetic field. Investigate and explain the phenomenon."
Por onde começar:
+ O capítulo 7 do nosso amado "Eletrodinâmica" de David Griffiths pode nos ajudar para esse problema também!
+ Como modelar linhas de campo magnético?
+ Saiba sobre os materias que compõe os seus fidget spinners, eles podem (e provavelmente vão) interferir no fenômeno.
Fenômeno:
11. Pumping Straw
"A simple water pump can be made using a straw shaped into a triangle and cut open at the vertices. When such a triangle is partially immersed in water with one of its vertices and rotated around its vertical axis, water may flow up through the straw. Investigate how the geometry and other relevant parameters affect the pumping speed."
Por onde começar:
+ Como medir a velocidade de saída da água?
+ O modelo se assemelha a uma bomba centrípeta. Veja um pouco sobre seu mecanismo.
Fenômeno:
12. The Soap Spiral
"Lower a compressed slinky into a soap solution, pull it out and straighten it. A soap film is formed between the turns of the slinky. If you break the integrity of the film, the front of the film will begin to move. Explain this phenomenon and investigate the movement of the front of the soap film."
Por onde começar:
+ O que é tensão superficial?
+ Pesquise um pouco sobre superfícies mínimas (Minimal Surfaces).
13. Charge Meter
"A lightweight ball is suspended from a thread in the area between two charged plates. If the ball is also charged it will be deflected to one side at a certain angle. What is the accuracy of such a device for measuring the amount of charge on the ball? Optimise your device to measure the smallest possible charge on the ball."
Por onde começar:
+ Esse problema se assemelha ao Problema 3 "Eletric Pendulum" da IYPT 2004! Pesquise um pouco sobre.
+ Como saber a carga que está dentro da esfera?
+ Como carregar as placas e a esfera?
14. Ruler Trick
"Place a ruler on the edge of a table, and throw a ball at its free end. The ruler will fall. However, if you cover a part of the ruler with a piece of paper and repeat the throw, then the ruler will remain on the table while the ball will bounce off it. Explain this phenomenon, and investigate the relevant parameters."
Por onde começar:
+ Na hora de variar os parâmetros, defina um modelo zero para o papel, régua e bolinha. Logo então, vá variando apenas um parâmetro mantendo o modelo zero dos outros.
+ Você pode pensar no Momento Angular da régua ao iniciar uma teoria para o caso de equilíbrio.
Fenômeno:
15. Wet Scroll
"Gently place a piece of tracing paper on the surface of water. It rapidly curls into a scroll and then slowly uncurls. Explain and investigate this phenomenon."
Por onde começar:
+ Esse fenômeno é amplamente estudado, pesquise por "tracing paper" ou "wet paper" curvando na água.
16. Cushion Catapult
"Place an object on a large air cushion and drop several other objects in such a way that the first object is catapulted away. Investigate how the exit velocity depends on relevant parameters."
Por onde começar:
+ Como a energia é transferida de um objeto para o outro?
+ Qual é a física por trás do "Blob Jump"?
17. Quantum Light Dimmer
"If you put a flame with table salt added in front of a vapour sodium lamp, the flame casts a shadow. The shadow can become lighter, if the flame is put into a strong magnetic field. Investigate and explain the phenomenon."
Por onde começar:
+ Pesquise um pouco sobre lâmpadas de vapor de sódio! Quais propriedades da lâmpada são importantes para esse efeito?
+ Como medir a diminuição da intensidade da sombra?