Atualizado com a versão de 14 de agosto disponível no site da IYPT Brasil: https://www.iyptbrasil.com/problemas 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.