Aufgaben

Die Aufgaben für das IYPT 2012:

1. Gauss‘sche-Kanone

In eine Reihe von identischen Stahlkugeln wird ein Magnet eingebracht. Rollt nun vom einen Ende eine weitere Stahlkugel auf diese Anordnung, so schießt die Kugel am anderen Ende mit überraschend hoher Geschwindigkeit weg. Optimiere die Position des Magneten, um den größtmöglichen Effekt zu erreichen.

2. Luft schneiden

Wenn eine kleine Masse an einem Faden durch die Luft gewirbelt wird, entsteht ein charakteristischer Ton. Untersuche die Ursache des Geräusches und alle relevanten Parameter.

3. Perlenkette 

Das Ende einer langen Perlenkette, die sich in einem Behälter befindet, wird über den Rand des Behälters gezogen. Aufgrund der Gravitation fällt die Kette mit größer werdender Geschwindigkeit aus dem Behälter und verlässt sogar dessen Rand. Untersuche und erkläre das Phänomen

4. Wasserbrücke

Wenn Hochspannung an eine Flüssigkeit (z.B. Wasser) angelegt wird, die sich in zwei separaten Behältern befindet, so kann sich zwischen diesen eine Brücke bilden. Untersuche das Phänomen.

5. Helle Wellen

Beleuchte einen Wassertank. Wellen auf der Oberfläche verursachen helle und dunkle Muster auf dem Boden des Tanks. Untersuche die Beziehung zwischen Wellen und Mustern

6. Der pickende Specht 

Ein „pickender Specht” bewegt sich gleichmäßig vor und zurück, wenn er abwärts gleitet. Untersuche und erkläre die Bewegung.

7. Reißnägel

Treibt ein Reißnagel neben einem anderen Objekt auf einer Wasseroberfläche, so wirkt eine anziehende Kraft zwischen beiden. Untersuche und erkläre das Phänomen. Kann so auch eine abstoßende Kraft beobachtet werden?

8. Blasen

Kann man in Wasser schwimmen, wenn sich darin viele Blasen befinden? Untersuche, wie der Auftrieb verschiedener Objekte mit den Luftblasen zusammenhängt.

9. Magnet und Münze

Stelle eine Münze mit ihrem Rand auf einen Magneten. Kippe sie um und lasse los. Manchmal fällt sie um; manchmal richtet sie sich wieder auf. Untersuche und erkläre die Bewegung der Münze.

10. Schaukelnde Flasche

Fülle Flüssigkeit in eine Flasche. Lege sie auf die Seite und schlage dagegen. Es ist möglich, dass die Flasche sich zunächst vorwärts bewegt, dann schwingt und schließlich zum Stehen kommt. Untersuche die Bewegung der Flasche.

11. Ebener Fluss

Fülle einen schmalen Zwischenraum zwischen zwei transparente, horizontale Platten mit einer Flüssigkeit. Durch ein mittiges Loch wird eine andere Flüssigkeit injiziert. Untersuche den Fluss innerhalb der Zelle.

12. Laternen

Papierlaternen steigen mithilfe einer brennenden Kerze auf. Entwerfe und konstruiere eine Laterne, die mit einem einzelnen Teelicht angetrieben wird und in möglichst kurzer Zeit eine Höhe von 2,5 Meter erreicht. Untersuche den Einfluss der relevanten Parameter.

13. Beschlagenes Glas

Hauche auf eine kalte Glasscheibe, sodass der Dampf darauf kondensiert. Betrachte das beschlagene Glas unter weißem Licht, und du wirst farbige Ringe um einen unscharfen weißen Fleck sehen. Erkläre das Phänomen.

14. Granulat-Spritzer

Wenn eine Stahlkugel auf trockenen Sand fällt, kann der Einschlag kurzzeitig eine vertikale Säule aus Sand auslösen. Reproduziere und erkläre das Phänomen.

15. Golfball

Beim Golfen kann man des Öfteren beobachten, dass ein Golfball – unmittelbar, nachdem er ins Loch geschlagen wurde – wieder entwischt. Erkläre das Phänomen und untersuche die Bedingungen, unter denen es beobachtet werden kann.

16. Aufsteigende Blase

Ein vertikales Rohr ist mit einer zähflüssigen Flüssigkeit gefüllt. Am unteren Ende des Rohrs befindet sich eine große Luftblase. Untersuche, wie die Blase vom Boden zur Oberfläche aufsteigt.

17. Kugel in Schaum

Ein kleiner, leichter Ball befindet sich in Schaum (Die Größe des Balles sollte im Bereich der Schaumblasen liegen). Untersuche die Bewegung der Kugel in Abhängigkeit von den relevanten Parametern.

Bild “Pickender Specht” © Mike Willshaw - http://www.flickr.com/photos/freakdog/308938937/Bild “Perlenkette” © Hans Jordens and Leonid Markovich