Os enunciados originais em inglês estão disponíveis no site da competição. Seguem as traduções disponibilizadas pela IYPT Brasil. No caso de divergências, vale a versão do comitê internacional.
Atualizado por último no dia 28/08/2026 para adicionar o guia do problema 3.
Guia dos problemas
Para cada problema, também publicaremos um pequeno compilado de informações para te guiar em uma análise preliminar. Mais serão adicionados em breve!
1. Invente você mesmo: Óculos de sol de orifícios
Investigue a disposição ideal de orifícios em uma película opaca para produzir óculos de sol que reduzam a intensidade da luz e ajudem a corrigir a miopia.
Por onde começar?
- Sugiro que monte uma câmera fotográfica de maneira bem simples, utilizando uma caixa de papelão, faça um pequeno furo em seu centro (pinhole) e projete a imagem em um papel vegetal atrás. Faça experimentos em um local escuro, para não interferir nos resultados.
- Faça mais de um furo na sua câmera e varie as distâncias entre eles. Quais distorções a imagem final sofre? Investigue também se formam mais de uma imagem?
- Quais são as melhores medidas de furos e sua disposição em um óculos, para que a pessoa com uma leve miopia consiga enxergar de forma clara. Os óculos corrigem totalmente ou apenas atenuam a miopia?
Fenômeno
2. Espectrômetro de disco
As trilhas de dados em mídias ópticas (por exemplo, CDs/discos Blu-ray) comportam-se como grades de reflexão-difração de alta qualidade. Quando iluminados, esses discos podem dispersar a luz em seus componentes espectrais. Construa um espectrômetro usando um disco óptico digital. Otimize o projeto para maximizar o poder de resolução e minimizar as aberrações ópticas.
Por onde começar?
- Qual o caminho que a luz percorre para formar esse padrão de cores? Por que as cores se separam? Investigue as interferências e a difração da luz ao passar pelas fendas pequenas.
- O que há nos data tracks (CDs, DVDs, Blu-ray) para a luz difratar ao passar por eles? A luz é refletida ou transmitida ao passar pela grade de difração? Existe algum data track que produz bandas de difração com menos aberrações ópticas?
- Quando a luz sofre a difração, ao observar o anteparo, vemos algumas partes com cores mais intensas e outras partes escuras. Por que isso ocorre? Qual é a relação entre a fonte de luz e o padrão de cores observado?
Fenômeno
3. Bola lesma
Uma esfera oca contém uma bola pesada e um fluido viscoso. O movimento de rolamento dessa esfera em um plano inclinado é irregular e surpreendentemente lento. Explique e investigue esse efeito.
Por onde começar?
- Para construir o aparato, tente usar uma bola de acrílico transparente (do tipo que é usado para fazer ornamentos DIY de natal) como bola externa e tente usar apenas o líquido viscoso. O fenômeno ainda acontece?
- Tente variar a quantidade de líquido viscoso na bola. Será que uma bola completamente cheia ainda rola lentamente? E uma apenas um pouco cheia?
- Existe algum padrão específico para o movimento? Os intervalos de “pausa” da esfera são regulares?
Fenômeno
4. Capacitor cantante
Certos tipos de capacitores cerâmicos emitem um som audível quando uma tensão alternada é aplicada entre seus terminais. Investigue as características do som produzido e como elas dependem de parâmetros relevantes, como tensão, frequência e propriedades do capacitor.
Por onde começar?
- De onde vem o som emitido pelo capacitor de cerâmica quando submetido à uma tensão? De que forma esse fenômeno se conecta com o efeito pizoelétrico?
- Qual a propriedade de materiais de cerâmica que permite a ocorrência do fenômeno? O Capacitor Cantante poderia ser observado caso utilizássemos capacitores de outros tipos?]
- O que ocorre com as características do som emitido pelo capacitor caso variássemos a voltagem e a composição do capacitor?
Fenômeno
5. Pêndulo em forma de Y
Construa um pêndulo de Bowditch (um pêndulo cujas cordas formam um “Y”). Investigue como os padrões de Lissajous gerados pela massa oscilante dependem de parâmetros relevantes.
Por onde começar?
- Por que o pêndulo precisa ser em formato de Y? Qual é a diferença de seu movimento harmônico para um movimento harmônico de um pêndulo simples?
- A figura de Lissajous formada é constante? Como ela varia ao longo do tempo?
- Muitos experimentos com o pêndulo de Blackburn usam areia como forma de demarcar a figura criada. Por conta disso, o peso do pêndulo diminui ao longo do tempo. Como isso afeta o fenômeno?
Fenômeno
6. Vendo o som
Uma fina membrana de borracha é esticada sobre uma estrutura circular e vibrada por um alto-falante. Um pequeno espelho é fixado à membrana, e um feixe de laser é refletido por ele em uma tela distante. Sob certas condições, o ponto do laser traça padrões geométricos complexos, estáticos ou em evolução. Investigue a relação entre os parâmetros de excitação, as propriedades da membrana e os padrões de luz resultantes.
Por onde começar?
- Construa o aparato e divirta-se! Quais padrões você consegue descobrir alterando o som e a que conclusões preliminares você pode chegar?
- Tente analisar o comportamento dos padrões com a mistura de ondas sonoras simples, como ondas senoidais (um resultado importantíssimo da matemática é que qualquer onda sonora pode ser decomposta em ondas senoidais -> a transformada de Fourier!)
- Se o alto-falante fosse colocado no vácuo – ou seja, onde o som não pode se propagar – será que o fenômeno ainda ocorreria?
Fenômeno
7. Funil afundando
Quando um funil de haste longa e suficientemente pesado é lançado verticalmente na água com a haste apontando para baixo, ele sofre uma série de oscilações verticais amortecidas enquanto afunda gradualmente. Investigue o movimento e a estabilidade do funil em afundamento e as condições sob as quais ele tomba.
Por onde começar?
- Pelo aparato experimental não ser complexo, você pode começar com um funil qualquer para a observação do fenômeno;
- Por que que o funil sofre as oscilações verticais? Quais parâmetros influenciam a oscilação? Você consegue observar algum padrão ou alguma tendência no período e na intensidade das oscilações?
- Por que que o funil pode tombar (conceitos importantes relacionados a flutuabilidade e a estabilidade são centro de empuxo, centro de gravidade e metacentro)? Quais parâmetros influenciam esse fenômeno?
- O Problema 6 da IYPT 2020 (“Saxon Bowl“) é parecido com esse problema, talvez seja bom dar uma olhada no que já foi investigado (há materiais sobre a IYPT 2020 disponíveis na internet!)
Fenômeno
8. Disco direcionado para cima
Um disco circular está suspenso pelo ponto onde é encaixado entre duas rodas, permitindo que oscile livremente como um pêndulo. Uma das rodas é acionada por um motor, exercendo assim uma força ascendente sobre o disco. Investigue o movimento do disco.
9. Bokeh fotográfico
O bokeh é um efeito observado em fotografias que mostram objetos a diferentes distâncias da câmera e apresentam áreas nítidas e desfocadas. Se uma fenda for colocada em frente à lente da câmera, a imagem poderá apresentar distorções anisotrópicas incomuns nas áreas desfocadas, enquanto as áreas em foco permanecerão nítidas e sem distorção. Investigue como as propriedades e a nitidez das imagens resultantes dependem de parâmetros relevantes.
Por onde começar?
- Investigue o efeito Bokeh. Com uma câmera, fotografe objetos variando a distância e comprimento do diafragma da câmera e analise a nitidez das imagens.
- De que forma o formato do diafragma da câmera altera a imagem final? Construa fendas de variados formatos e utilize-as para tirar fotos.
- Pesquise conceitos de círculo de confusão e profundidade de campo. Por que o efeito Bokeh acontece? Qual a influência da distância entre objeto e câmera e distância focal no fenômeno?
Fenômeno
10. Vórtice de ar
Coloque um pequeno ímã em forma de haste no fundo de um recipiente cheio de líquido e faça-o girar usando um agitador magnético. Acima de uma certa velocidade de rotação, forma-se um fino canal de ar que se estende da superfície do líquido até o próprio ímã em rotação. Investigue e explique esse fenômeno.
Por onde começar?
- Construa o aparato e analise a evolução do vórtice. Por que o movimento do agitador magnético no fundo do recipiente gera um vórtice de ar em todo o líquido?
- Apesar de que o agitador magnético se movimente no fundo do recipiente, o vórtice é maior na superfície do líquido e se estreita conforme o aumento de profundidade. Qual é a explicação para essa observação?
- Existe uma velocidade mínima para a ocorrência do fenômeno? Explore de que forma o volume de fluido, altura do recipiente, massa do agitador e tipo de fluido impactam a velocidade mínima.
Fenômeno
11. Isolamento acústico
O isolamento acústico de uma sala pode ser comprometido se a porta não for fechada corretamente, mesmo que a abertura seja insignificante. Investigue como o formato e o tamanho de uma pequena abertura afetam a transmissão do som.
12. Truque da linha pontilhada
Em certas condições, quando um pedaço de giz é arrastado sobre um quadro-negro, o traço resultante não é uma linha contínua, mas uma sequência periódica de pontos, mesmo que o movimento seja ininterrupto. Isso pode acontecer com outros materiais e superfícies de escrita. Investigue os parâmetros físicos que regem esse fenômeno.
Por onde começar?
- Comece já se divertindo com o fenômeno (há múltiplos vídeos na internet demonstrando como fazer o truque)! A partir dessa observação do fenômeno, o que poderia está causando-o?
- Tente investigar (com a experimental informal citada) como os parâmetros físicos afetam o pontilhado (distância ente os pontos principalmente)
- Há condições limites para o acontecimento do fenômeno (velocidade mínima, dimensões físicas do giz, rugosidade da superfície, ângulo de ataque, etc)?
- O Problema 11 da IPT 2022/2023 (“The chalk trick“) é parecido com esse problema, talvez seja bom dar uma olhada no que já foi investigado (há materiais sobre a IPT 2022/2023 disponíveis na internet!)
Fenômeno
13. Pêndulo de vórtice
Um pêndulo com uma massa cilíndrica orientada verticalmente está suspenso acima de um canal de água corrente. Quando a massa está parcialmente submersa, a correnteza pode fazer com que o pêndulo oscile em uma direção perpendicular à correnteza. Explique esse fenômeno e determine como ele depende dos parâmetros relevantes.
Por onde começar?
- Da onde o movimento perpendicular surge? analise o movimento do fluido após o contato com o pêndulo (um conceito importante relacionado com o fenômeno o “vortex shedding“, e como o número de Strouhal e o número de Reynolds estão relacionados com ele
- Monte um aparato experimental tente achar padrões no movimento do pêndulo. Uma dica para analisar o movimento do fluido é adicionar corante a água.
- Como é o movimento do pêndulo? é periódico? como ele varia em relação a velocidade da água? os parâmetros do pêndulo são significantes para seu movimento?
- Como o fenômeno iria se diferir caso fosse usado um fluido altamente viscoso?
Fenômeno
14. Vermes não newtonianos
Um fluido não newtoniano dilatante (por exemplo, uma suspensão de água e amido de milho) é vibrado verticalmente em um reservatório. Quando certas condições são atendidas, estruturas vermiformes que se elevam a partir da superfície podem se formar. Explique e investigue esse fenômeno.
15. Bebida gelada
Uma lata ou garrafa de bebida à temperatura ambiente pode ser resfriada em um recipiente com gelo. A adição de sal e álcool ao gelo pode aumentar a taxa de resfriamento e afetar a temperatura final da bebida. Investigue como os parâmetros relevantes afetam a temperatura mínima alcançável e a taxa máxima de resfriamento.
16. Carrossel magnético
Vários ímãs de neodímio estão fixados a um disco horizontal, com os ímãs adjacentes orientados em direções opostas. Uma placa fixa não magnética é colocada horizontalmente acima do disco. Quando o disco gira em torno de seu eixo vertical e uma esfera de aço é colocada sobre a placa, a esfera pode se mover tanto na mesma direção quanto na direção oposta à rotação do disco. Investigue esse fenômeno e determine como o movimento depende dos parâmetros relevantes.
Por onde começar?
- Quando giramos o carrossel de ímãs lentamente, a bola apenas translada, acompanhando o movimento do disco. Mas se girarmos os discos mais rapidamente, a bola começa a rotacionar também em torno de seu eixo, tendo que existir alguma força horizontal, tipo um ‘atrito’. Como surge essa força? Qual é a relação da rotação da bola com as suas propriedades?
- Investigue as forças que fazem a esfera rotacionar e transladar. Existe algum intervalo de frequência do disco em que a bolinha, ao realizar o movimento, fica parada em alguns pontos?
- Como os ímãs influenciam a bola, um material ferromagnético, sem o contato direto entre eles? Como que o campo magnético do ímã induz uma força no material?
Fenômeno
17. Capa de livro caindo
Um livro é colocado na horizontal e a capa parcialmente aberta é deixada cair. Investigue o movimento da capa em queda.
Por onde começar?
- Quais são os efeitos do peso e área da capa no fenômeno?
- Existe uma velocidade crítica para a ejeção do ar?
- Existe um ângulo mínimo para que o fenômeno ocorra?
Fenômeno
Link: https://doi.org/10.1119/5.0106926 (American Journal of Physics; “Como o ar desalecera a queda de um livro”)