sfinansowane ze środków ministerstwa nauki i szkolnictwa wyższego
Transkrypt
sfinansowane ze środków ministerstwa nauki i szkolnictwa wyższego
SFINANSOWANE ZE ŚRODKÓW MINISTERSTWA NAUKI I SZKOLNICTWA WYŻSZEGO www.nauka.gov.pl Indywidualna konkurencja na pracę badawczą i prezentacje formą na UPOWSZECHNIANIE NAUKI Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Wstęp................................................................................................................................................................. 3 MY i o Nas – Kalendarium.................................................................................................................................. 4 Sympozjum Marii Skłodowskiej - Curie ............................................................................................................. 8 Wrażenia wymiany młodzieży OSM Lipsk – Magdeburg 2011 ........................................................................ 10 MEDALE - ICYS 2011 ........................................................................................................................................ 15 O ICYS – wypowiedź srebrnego medalisty....................................................................................................... 16 Rada Programowa ........................................................................................................................................... 17 Maciej Kolwas –były Prezydent EPS o Ogólnopolskim Konkursie na Pracę „Fizyka a Ekologia” ..................... 19 Program - etapy Ogólnopolskiej Konferencji Młodych Naukowców ............................................................... 21 Regulaminy Ogólnopolskiej Konferencja Młodych Naukowców 2011/2012 .................................................. 26 Ogólnopolski Konkurs Wilgotny Wafel ............................................................................................... 27 Wojewódzki Drużynowy Turniej z Fizyki o Puchar Dyrektora Pałacu Młodzieży w Katowicach ........ 29 Ogólnopolski Konkurs na Pracę „Fizyka a Ekologia” ........................................................................... 37 Warsztaty udoskonalające warstwę merytoryczną ............................................................................ 38 Wykłady .............................................................................................................................................. 38 Regulamin Konferencji..................................................................................................................................... 46 Kryteria oceny prezentacji na Międzynarodową Konferencję Młodych Naukowców ICYS 2012 ................... 51 Reprezentacja Polski - Grupa Twórcza Quark- ................................................................................................ 53 Streszczenia prac Laureatów w języku polskim ............................................................................................... 54 Prasa o sukcesach ........................................................................................................................................... 79 2 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 WSTĘP CHCIAŁBYM, ABY ONI WSZYSCY ZOSTALI NAUKOWCAMI(...) - MACIEJ KOLWAS, PREZYDENT EUROPEJSKIEGO TOWARZYSTWA FIZYCZNEGO. SZANOWNI DRODZY PAŃSTWO! Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców OKMN to wspaniała forma zbliżania młodych ludzi do nauki. Poszukiwanie nowych twarzy w nauce. Stymulowanie i rozwijanie pasji poznawczych. OKMN to wiele form, konkurencji warsztatów pozwalających odnaleźć swoje miejsce młodzieży w nauce. W kategorii praca badawcza zaproponowaliśmy: Ogólnopolski Konkurs Wilgotny Wafel Wojewódzki Drużynowy Turniej z Fizyki o Puchar Dyrektora Pałacu Młodzieży w Katowicach „Model Naukowy” Ogólnopolski Turniej Młodych Fizyków Ogólnopolski Konkurs na Prace „Fizyka a Ekologia Warsztaty udoskonalające warstwę merytoryczną uczestnika np. Zimowa Szkoła Fizyki, konkursy. W wyżej wymienionych Konkursach uczestniczyło 625 uczestników oraz 113 nauczycieli. W innych formach udoskonalania warstwy merytorycznej jak wykłady, festiwale doświadczeń, warsztaty, sympozja, laboratoria na Politechnice Śląskiej uczestniczyło 2337 uczniów i 175 nauczycieli. Te interesujące propozycje poszukiwania swojego miejsca w nauce umożliwiało wyłonić laureatów I wyróżnionych OKMN I wyłonić Reprezentację Polski na Międzynarodową Konferencję Młodych Naukowców ICYS 2012, która w tym roku odbędzie się w Holandii w Nijmeghen. 3 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 MY I O NAS – KALENDARIUM LIPIEC 2011 W 2010 roku Grupa Twórcza Quark nawiązała współpracę z polskim oddziałem Lions Clubs International - największą na świecie pozarządową organizacją prospołeczną. Jednym z realizowanych przez kluby Lions programów jest międzynarodowa wymiana młodzieży. Dzięki współpracy pierwsi reprezentanci Qwarków w 2011 wyjechali latem na międzynarodowe obozy młodzieżowe, gdzie mieli okazję poznać swoich rówieśników z wielu krajów świata. Na przyszłoroczny wyjazd zakwalifikowali sie Paweł Promny, Tomasz Tokarski oraz Jakub Polewka. The Julien C. Hyer Lions Youth Camp 2011 Teksas, USA Jakub Polewka, Grupa Twórcza Quark Nazywam się Jakub Polewka i uczestniczyłem w tym roku w obozie młodzieżowym organizowanym przez Lions Club Polska. Lions Club to organizacja filantropijna skupiająca swych członków na zasadzie wolontariatu. Co roku organizuje ona wymianę młodzieżową, podczas której młodzi ludzie mogą zamieszkać u rodziny w jednym z trzech wybranych przez siebie krajów (miejsca przyznawane są według dostępności). Grupa Twórcza Quark współpracuje w sprawie wymiany z Lions Clubem i miałem szczęście być uczestnikiem takiego wyjazdu w wakacje 2011. Cały lipiec spędziłem w Teksasie, poznając tamtejszą kulturę i historię. Podczas miesięcznego pobytu w Teksasie miałem okazję mieszkać łącznie z czterema różnymi rodzinami w różnych częściach Teksasu. Natomiast obóz odbywał się nad jeziorem Texoma. Poznałem tam rówieśników z całego świata, a przyjaźń z Tomem z Irlandii i Simenem z Norwegii chyba przetrwa upływ czasu. Najbardziej niezwykłym aspektem pobytu w USA było uczestniczenie w życiu rodzin, u których gościliśmy. Mieszkałem zarówno w centrum metropolii takich jak Austin, jak i w małych miasteczkach jak Denton. Wspólnie spędzony czas przy posiłkach, wieczornej grze w kości, podczas codziennych zakupów, towarzyskich spotkań z sąsiadami, a nawet zawodowych spotkań naszych opiekunów, przy których także byliśmy obecni, pozwolił nam zobaczyć jak na co dzień żyją Amerykanie. Przez miesiąc byliśmy prawdziwy członkami ich rodzin. 4 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Teksas zaskoczył nas wielkimi przestrzeniami i ogromnymi odległościami, które mieliśmy okazję pokonywać między innymi na najprawdziwszych Harleyach na zaproszenie Klubu Harleyowego (coś niesamowitego!). Odwiedziliśmy największy klub country w Teksasie, gdzie nawet największe beztalencia mogły nauczyć się tańczyć two-stepa w rytmie przebojów Johnnego Casha i innych klasyków. Pobyt w USA oczywiście nie mógł się obejść bez wizyty w parku rozrywki - zaliczyliśmy jeden z największych na świecie rollercoasterów w słynnym na całym świecie Six Flags. Zresztą o nudzie nie było mowy – każdy dzień obfitował w masę wrażeń: baseball, rodeo, monster trucki. Uczestniczyliśmy w plenerowym koncercie country w miejscowości Sherman, wraz z członkami Klubu Żeglarskiego Lake Texoma pływaliśmy jachtami, uprawialiśmy przeróżne sporty wodne (tubing, narty wodne), odwiedzaliśmy tradycyjne restauracje i fast foody (bardzo popularne w Teksasie) i jedliśmy słynne na cały świat teksańskie Barbecue, stek ze smażonego kurczaka, czy po prostu burgera w Sonicu. Zachwycił nas Palo Duro Canyon - drugi największy kanion w USA zaraz po Grand Canyonie. Zwiedziliśmy budynek Stanowego Parlamentu, Muzeum American Airlines, Muzeum Historii Teksasu, Muzeum na Szóstym Piętrze (muzeum poświęcone zamachowi na Prezydenta Kennedy'ego), wreszcie Muzeum Dr Pepper (słynny napój, w Teksasie popularniejszy niż Cola). Odwiedziliśmy stanowy college, szkołę dla niewidomych dzieci, wojskowa bazę (kto nie chciałby usiąść za sterami myśliwca?). Niesamowitym wydarzeniem były także wizyty w typowym teksańskim więzieniu oraz na posterunku policji, gdzie spotkaliśmy się z szeryfem. W Sądzie opowiedziano nam o surowym teksańskim prawie, a na koniec uczestniczyliśmy w spotkaniu policji z młodymi ludźmi, którzy popełnili jakieś przestępstwo. W Stanach Zjednoczonych takie spotkania, w których uczestniczą także rodzice, ale również dorośli więźniowie, są jedną z najważniejszych form resocjalizacji. Dla nas było to naprawdę wyjątkowe przeżycie. Dzięki Suzie i Vicowi (znosili cierpliwie moje i Toma wygłupy na tylnym siedzeniu Vana), Lindzie (pyszne Nachos!), Nicholasowi (Viva Mexico!), Davidowi (jako były mistrz Teksasu w bilarda nie dawał nam szans), Myronowi i Michelle (wieczorne długie rozmowy były wspaniałe), Glenowi (duch Ameryki z Forresta Gumpa nadal żyje) pokochałem Teksas. Bycie Teksańczykiem to nie tylko kowbojski kapelusz i kowbojskie buty. Teksańczycy są dumni i serdeczni, kochają swój kraj, ale przede wszystkim kochają Teksas i tą miłością dzielą się z innymi. Ze mną również. Za to im dziękuję. 5 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PAŹDZIERNIK 2011 W dniach 26 - 29 Października we Wrocławiu odbyła się międzynarodowa impreza pod nazwą ASEPS – Asia Europe Physics Summit, czyli Szczyt Fizyki Europa-Azja. Inicjatywa ta powstała z inicjatywy Europejskiego Towarzystwa Fizycznego oraz Towarzystwa Fizycznego Azja-Pacyfik. Była to druga edycja konferencji. Pierwsza odbyła się w 2010 roku w Japonii. Głównym celem szczytu były ustalenia na linii Europa-Azja dotyczące przyszłej współpracy międzynarodowej. Wzajemne zapoznanie się z trwającymi już projektami, możliwość podzielenia się doświadczeniami i wymianą myśli naukowej chociażby poprzez przepływ kadry są niezwykle istotne w świecie nauki. Badania naukowe wymagają szerokiego działania, a współpraca pomiędzy dwoma wysoce rozwiniętymi naukowo kontynentami - takimi jak Europa i Azja - ma tutaj szczególne znaczenie. Oczywiście nie mogło zabraknąć również podsumowań trwających już projektów i wdrożonych do działania międzynarodowych eksperymentów. Konferencja rozpoczęła się przemówieniami obu prezydentów Towarzystw Fizycznych – Azja i Pacyfik oraz Europejskiego. W imieniu Europejskiego Towarzystwa przemawiał prof. Maciej Kolwas z Polskiej Akademii Nauk – poprzedni prezydent Towarzystwa, który od lat wspiera Grupę Twórczą Quark. Następnie wygłoszona została pierwsza seria wykładów. Profesor Friedrich Wagner z Instytutu Maxa Plancka przybliżył uczestnikom konferencji przyszłość energetyczną świata. Wskazał również najważniejsze zagrożenia energetyczne, którym będziemy musieli stawić czoła – między innymi rosnącemu zapotrzebowaniu na prąd, wzrastającym cenom ropy i wyczerpywaniu się jej zapasów. Następny wykład poświęcony był informacjom kwantowym i ich roli w kryptografii oraz nowoczesnych komputerach. Kolejna prezentacja - profesora Hitoshi Murayamy - dotyczyła Ciemnej Strony Wszechświata – czyli czarnej materii i energii. Duża część wykładu poświęcona również była Bozonowi Higgsa, który być może niedawno został odnaleziony dzięki badaniom przeprowadzanym w CERNie. Następnie publicysta słynnego tygodnika “Nature” Colin Macilwain przedstawił kondycję Europy pod względem finansowania nauki. W części praktycznej konferencji uczestnicy podzielili się na kilka tematycznych grup, które poprzez dyskusję i wspólne ustalenia stworzyły postulaty mające wpłynąć na zacieśnienie współpracy pomiędzy Europą i Azją. Wśród podejmowanych tematów znalazły się: zrównoważony rozwój, tworzenie projektów na wielką skalę, edukacja, wymiana naukowa oraz wzrost roli przemysłu w kształceniu akademickim. 6 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Pierwszy dzień konferencji zakończył się uroczystym bankietem we Wrocławskim Ratuszu, gdzie naukowcy wraz z młodzieżą z Grupy Twórczej Quark wymieniali się opiniami i doświadczeniami. Zabawna przemowa Prezydenta Wrocławia o tym, że Wrocławski Ratusz ma w tym momencie najwyższą sumę IQ w jego historii, rozbawiła wszystkich obecnych. Interesujące rozmowy przy elegancko zastawionych stołach zatrzymały uczestników aż do późnego wieczora. Otwarcie drugiego dnia to dwa specjalistyczne wykłady – nanospintronika oraz nadprzewodnictwo. Następnie przedstawiciele Towarzystw Fizycznych ze wszystkich kontynentów opowiedzieli o zasadach działania ich Towarzystw. Następnie pojawił się temat międzynarodowych konkursów fizycznych na przykładzie Olimpiady Fizycznej. Europejskie Towarzystwo Fizyczne zorganizowało również swoje robocze zebranie, na które mógł przyjść każdy z obecnych na konferencji. Wieczorem odbyła się uroczysta kolacja Europejskiego Towarzystwa Fizycznego. Poranek trzeciego dnia szczytu to wykład o ITERze. ITER to międzynarodowy projekt badawczy, którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z kontrolowanej fuzji jądrowej. Ważne jest to, że poza Unią Europejską do projektu należą również Rosja, Japonia, Chiny, Rosja i USA. Jest to doskonały przykład szerokiej współpracy pomiędzy krajami. Następny wykład dotyczył przyszłości nowych zaawansowanych technologii światła oraz zaangażowaniu Europy i Azji w te przedsięwzięcia. Pozostałe wykłady dotyczyły spraw ekonomiczno-gospodarczych. Na koniec dnia przedstawiono stanowiska każdej z Grup Pracujących oraz postawiono kilka wspólnych końcowych wniosków na temat dalszej współpracy. Czwarty i zarazem ostatni dzień konferencji odbył się w auli Uniwersytetu Wrocławskiego i poświęcony był postaci Marii Skłodowskiej-Curie w rocznicę 100-lecia odebrania przez tę znakomitą polska uczoną drugiej nagrody Nobla. Następnie odbyło się uroczyste zamknięcie konferencji, po którym uczestnicy udali się na krótką wycieczkę po najważniejszych zabytkach Wrocławia. Konferencja ta była dla nas - członków Grupy Twórczej Quark - wspaniałą okazją do poznania systemu wymiany i współpracy międzynarodowej. Poznaliśmy wielu znamienitych naukowców z całego świata, dowiedzieliśmy się jak tworzone są wielkie projekty. Taka wspaniała okazja nie zdarza się często. 7 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 LISTOPAD 2012 SYMPOZJUM MARII SKŁODOWSKIEJ - CURIE Grupa Twórcza Quark została zaproszona przez prof. Dr hab. Macieja Kolwasa Prezydenta Europejskiego Towarzystwa Fizycznego na Sympozjum poświęcone noblistce Marii Skłodowskiej Curie, które odbywało się w Warszawie w dniach 18-19 listopada 2011 roku na temat Podstaw Chemii Fizycznej. Sympozjum to zostało zorganizowane przy współpracy trzech państw – Niemiec, Francji i Polski. Rok 2011 był oficjalnie ogłoszony Rokiem Marii Skłodowskiej-Curie – w 100-letnią rocznicę otrzymania drugiej nagrody Nobla przez naszą rodaczkę. Pozostaje ona jak dotąd jedyną kobietą, która tę nagrodę otrzymała dwukrotnie, a także jedynym uczonym w historii uhonorowanym Nagrodą Nobla w dwóch różnych dziedzinach nauk przyrodniczych – fizyki i chemii. Sympozjum rozpoczęło się ceremonią otwarcia, podczas której przemawiali organizatorzy konferencji. Prezentacja Profesora Jurgen Ertla dotyczyła katalizy i jej roli w naszym codziennym życiu. Następna prezentacja ukazywała proces ewolucji od strony chemicznej. Pokazywała, że abiotyczna selekcja fotochemiczna może być wskazówką na wczesne stadium ewolucji. Kolejny wykład również dotyczył katalizy, jako że jest to jedno z najważniejszych zjawisk chemicznych. Profesor Gerhard Troe przybliżył uczestnikom sympozjum zjawisko przyłączania elektronów. Integralną częścią konferencji była sesja plakatowa, gdzie - jako były członek Grupy Twórczej Quark miałem okazję zaprezentować jeden z moich projektów, który przygotowywałem jeszcze w liceum, a mianowicie – Kieszeń Powietrzna (pionowa struga powietrza wydmuchiwana przez otwór wytwarza zagłębienie w powierzchni cieczy). Zbadałem dokładnie to zjawisko i opisałem. Możliwość przedstawienia tej pracy podczas sesji plakatowej była dla mnie niezwykle nobilitująca, ponieważ mój plakat znalazł się pośród prac doktorantów z wielu uczelni z Polski i zagranicy. Na zakończenie dnia uczestnicy konferencji mieli okazję skosztować polskich potraw podczas uroczystej kolacji w tradycyjnej chłopskiej restauracji Podczas drugiego dnia konferencji przedstawiono tematy związane z fizyką – można było usłyszeć wiele interesujących informacji o świetle i cząstkach, zaznajomić się z prezentacjami opisującymi metan oraz poznać najnowsze wyniki badań z LHC w CERNie. Na koniec konferencji wręczono nagrody za najlepsze plakaty i podsumowano dwa dni sympozjum. Jakub Polewka Grupa Twórcza Quark Student Politechniki Warszawskiej 8 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 9 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 WRAŻENIA WYMIANY MŁODZIEŻY OSM LIPSK – MAGDEBURG 2011 W sierpniu tego roku, dzięki współpracy LIONS CLUBU oraz grupy twórczej QUARK z pracowni fizyki Pałacu Młodzieży w Katowicach wziąłem udział w organizowanej przez LIONS CLUB INTERNATIONAL wymianie młodzieży w Niemczech. Było to spotkanie 18 młodych ludziz 12 krajów (Chiny, Estonia, Gruzja, Izrael, Holandia, Polska, Portugalia, Węgry, Ukraina, Rumunia, Tajwan, Białoruś), mające na celu integrację ludzi z całego świata. Cała wymiana trwała w sumie trzy tygodnie, z czego pierwszy tydzień byliśmy goszczeni u niemieckich rodzin, a w kolejnych dwóch tygodniach odbywał się obóz. Docelowo miałem jechać do Danii lub Holandii ale w wyniku braku miejsc zakwalifikowano mnie do Niemiec. Początkowo podchodziłem sceptycznie do tej opcji, ponieważ byłem niejednokrotnie w Niemczech, a kultura nie wydawała się dla mnie znacząco inna od naszej. Jednakże podjąłem decyzje aby wziąć udział w wymianie, ponieważ nie był to mój pierwszy zagraniczny wyjazd, a doświadczenie zdobyte na międzynarodowych konferencjach nauczyło mnie, iż jest to wspaniała okazja do poznania nowych ludzi oraz poćwiczenia języka. Moje domysły okazały się błędne, mimo iż kultura Niemiecka ma wiele wspólnego z kulturą Polską , a w szczególności do kultury Śląskiej. W pierwszym tygodniu wraz z Martą z Portugalii byliśmy goszczeni u niemieckiej rodziny w Neustadt k. Coburga. Nasza rodzina jest zaprzyjaźniona z rodziną przyjmująca Gilada z Izraela i Irene z Hong-Kongu, dlatego często spotykaliśmy się i spędzaliśmy razem czas. Cały tydzień spędziliśmy aktywnie na zwiedzaniu malowniczych okolic, uprawianiu sportów oraz integracją z naszą host familly i ich znajomymi. Dzięki naszej znajomości języka niemieckiego nie mieliśmy problemów z komunikacją z ludźmi spoza LIONS CLUBU i mogliśmy poczuć się jak część rodziny i brać aktywny udział w jej życiu. Bardzo przypadła nam do gustu malownicza okolica pomiędzy Turyngią, a Bawarią. Poznaliśmy tradycje tego regionu stanowiącego niegdyś granicę pomiędzy komunistyczną, a kapitalistyczną Europą. Neustadt k. Coubrga słynie z ręcznie wytwarzanych lalek – zwiedziliśmy manufakturę i muzeum wytwarzanych tam zabawek. Pobliska Lautscha jest znana na całym świecie z pięknego szkła ozdobnego wytwarzanego od stuleci wg tradycyjnej metody. Górskie tereny były idealne do spacerów, które były dobrą okazją do długich rozmów. Bardzo podobało mi się regionalne święto „Vogelschießen” . Był to lokalny festyn w specjalnie zbudowanym wesołym miasteczku w mieście, wspaniale łączył tradycję z nowoczesnością (tradycyjne stroje mieszkańców, potrawy, zabawy, a z drugiej strony 10 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 technika). Pierwszy tydzień zakończyliśmy wyprawą na kajakach po okolicy, a wieczorem rozstaliśmy się z naszą host familly i pojechaliśmy do Lipska. W drugim tygodniu dołączyliśmy do reszty gości spotykając się na obozie w Lipsku. Podczas obozu mieszkaliśmy w hotelu AoL w samym centrum Lipska. Mimo napiętego planu, wieczory spędzaliśmy wszyscy razem podczas prezentacji swoich krajów lub wykorzystywaliśmy je na dobrą zabawę. Zwiedziliśmy Lipsk, Drezno, gościliśmy w lokalnym parlamencie Saksonii w Dreźnie, ratuszu w Lipsku, bazie wojskowej pod Lipskiem, na uniwersytecie Lipskim, w Lipskim zoo, w lokalnym browarze, kościele w którym pochowany jest Jan Sebastain Bach oraz wielu innych organizacjach i u prywatnych osób współpracujących z LIONS Clubem. Jednakże najbardziej fascynującym punktem zwiedzania była dla mnie fabryka Porsche w Lipsku. Wcześniej wraz z host familly byłem w Stuttgarcie w muzeach Porsche i Mercedesa co było dla mnie niezapomnianym doświadczeniem, ponieważ jestem wielkim fanem motoryzacji i tematyka ściśle łączy się z moimi studiami. Kilka godzin w każdej „Mekkce” motoryzacji bardzo mnie ucieszyło, jednakże najchętniej zostałbym jeszcze dłużej i wszystko dokładnie obejrzał, dotknął i zbadał – co było zabronione. W tym tygodniu przypadały moje urodziny. Świętowaliśmy je przez dwa dni, byliśmy tego dnia na raftingu, jednak najlepszym prezentem była możliwość przebywania z tymi wspaniałymi ludźmi. W ostatnim tygodniu rozstaliśmy się z Lipskiem i naszymi opiekunami – Katariną i Jonasem by udać się do Magdeburga. W Magdeburgu zwiedziliśmy najważniejsze części miasta i okolice. Najbardziej interesujące były dla mnie fabryka generatorów elektrowni wiatrowych oraz Bauhaus w Dessau. Bauhaus to szczyt architektonicznej myśli niemieckiej z lat 20 XIX wieku. Mimo podeszłego wieku budynek wygląda bardzo nowocześnie, wręcz idealnie pasuje do obecnie panujących zasad. Byliśmy również w przygotowanym na zeszłoroczną wystawę EXPO muzeum techniki i wynalazków, w całości zbudowane z drewna, mające kształt stożka i prezentujące od najstarszych do najnowszych osiągnięć człowieka. Odwiedziliśmy również Wernigerode – zabytkowe miasteczko utrzymane w starym stylu. Najważniejszym punktem tego tygodnia był dla mnie wyjazd do Berlina. Mimo wielu podróży nigdy wcześniej nie byłem w Berlinie. Jest to przepiękna stolica, o cudownej architekturze, którą wręcz uwielbiam. Niewielka ilość wolnego czasu pozwoliła nam zwiedzić tylko najważniejsze miejsca Berlina, w tym Bundestag (Reichstag). Gdy będę miał okazję mam zamiar jeszcze raz wybrać się do Berlina. Niewątpliwie uwieńczeniem wszystkich wizyt w świątyniach inżynierów była wizyta w Wolfsburskim Autostadt. Jest to miasto aut – nie tylko z nazwy. Składa się z ogromnej fabryki Volkswagena, muzeum historii motoryzacji oraz wielu budynków poświęconym motoryzacji i nowoczesnym technologiom. Po dłuższej rozmowie i wymianie poglądów ze specjalistami obsługującymi wystawę ekologicznych napędów, zostałem zaproszony do ich testów. Niestety musiałem zrezygnować z tej bardzo interesującej propozycji ze względu na napięty program zwiedzania i brak wolnego czasu. 11 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Podczas pobytu w Magdeburgu braliśmy również udział w konferencji na temat problemów społecznych i demograficznych w Europie, która odbyła się w miejscowym urzędzie miejskim. Obóz zakończyliśmy oficjalną kolacją, podsumowaniem razem spędzonych dwóch tygodni, podziękowaniami i pożegnaniem. Swój pobyt w Niemczech wspominam bardzo miło. Poznałem wielu nowych, bardzo miłych ludzi, nawiązałem kilka kontaktów, które staram się nadal utrzymywać. Były to fascynujące tygodnie, podczas których ciekawie spędziłem czas, wiele zobaczyłem i nauczyłem się. Była to nie tylko wiedza ogólna, a również dowiedziałem się wiele o sobie, poznałem swoje nowe cechy które uwidoczniły się dopiero w innym środowisku. Jestem bardzo zadowolony, z możliwości jaką otrzymałem dzięki współpracy LIONS CLUBU oraz grupy twórczej QUARK z pracowni fizyki Pałacu Młodzieży w Katowicach. Mam nadzieję, że jeszcze kiedyś odwiedzę te miejsca, a dalsza współpraca obu organizacji pozwoli w przyszłym roku na wyjazd kolejnych osób by mogły również poznać piękno współpracy międzynarodowej. Mateusz Wąsik Grupa Twórcza Quark Politechnika Śląska w Gliwicach 12 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PROGRAM MIEDZYNARODOWEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW ICYS 2012 NIJMEGHEN, HOLANDIA Poniedziałek 16.04 15.00 18.30 – 20.30 20.30 – 22.00 Wtorek 17.04 7.30 – 08.30 08.30 09.00 - 12.30 12.30 13.30 14.00 18.30 – 20.00 20.00 - 22.30 Rejestracja Bufet w restauracji The Grill Spotkanie team leaderów i jury w Iris room Śniadanie w Market Restaurant Wyjazd do Radboud University Nijmegen Ceremonia otwarcia w Radboud University Nijmegen i wykład Prof. Dr. Joh van Opstal Lunch w Radboud University Nijmegen Wyjazd do Heijderbos Gra odkrywcza w Centrum Biznesowym Kolacja w Market Restaurant Turniej Hexathlon Środa 18.04 07.30 – 08.30 08.30 09.00 - 12.00 12.00 13.00 - 17.00 17.00 18.00 - 20.00 20.00 – 22.30 Śniadanie w Market Restaurant Wyjazd do Radboud University Nijmegen Prezentacje runda 1 w Radboud University Nijmegen Lunch w Radboud University Nijmegen Prezentacje runda 2 w Radboud University Nijmegen Wyjazd do Heijderbos Obiad w Pizza & Pasta Równolegle – kręgle i zadanie topograficzne Czwartek 19.04 07.30 - 08.30 08.30 09.00 - 12.00 12.00 13.00 14.00 - 17.00 18.30 – 20.00 20.00 Śniadanie w Market Restaurant Wyjazd do Radboud University Nijmegen Prezentacje runda 3 w Radboud University Nijmegen Lunch w Radboud University Nijmegen Wyjazd do Burger's Zoo w Arnhem Burger's Zoo w Arnhem Kolacja Czas wolny Piątek 20.04 07.30 – 08.30 08.30 09.00 – 12.00 12.00 - 13.00 13.00 - 18.00 Śniadanie w Market Restaurant Wyjazd do Radboud University Nijmegen Prezentacje runda 4 w Radboud University Nijmegen Lunch w Radboud University Nijmegen Program w Beta-faculty w Radboud University Nijmegen 13 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 18.30 – 20.00 Kolacja 22.00 Dyskoteka w Old Barn Kręgielni Sobota 21.04 07.30 – 08.30 Śniadanie w Market Restaurant 09.00 - 12.00 Pływanie w subtropikalnym raju do pływania Center Parcs Het Heijderbos 12.00 – 13.00 Lunch w Market Restaurant 13.00 Wyjazd do Arnhem 14.00 – 17.00 Rozdanie nagród w Arnhem 17.00 – 19.00 Uroczysta Kolacja kończąca konferencję Niedziela 22.04 07.30 - 08.30 Śniadanie w Market Restaurant 08.30 Wyjazd do Efteling 09.30 – 18.00 Park Rozrywki Efteling 18.00 Wyjazd do Heijderbos 19.30 - 22.30 Obiad w Jungle Dome 21.00 – 22.30 Czas wolny Poniedziałek 23.04 07.30 - 08.30 Śniadanie w Market Restaurant 08.30 Powrót uczestników do domu Wyjazd laureatów Ogólnopolskiej Konferencji Młodych Naukowców na Międzynarodową Konferencję Młodych Naukowców ICYS 2012 w Holandii w Nijmeghen , to NAGRODA dla najlepszych, których badania z zakresu nauk matematyczno przyrodniczych mogą się przyczynić do wzrostu potencjału naukowego w sektorze istotnym dla naszego kraju. Pałac Młodzieży w Katowicach tworzy warunki do rozwoju wybitnych młodych naukowców – to najlepsze miejsce do UPOWSZECHNIANIA NAUKI Specjalne podziękowania dla opiekuna naukowego Ogólnopolskiej Konferencji Młodych Naukowców – prof. dr hab. Władysława Borgieła z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach i dr Joachima Gmyrka z Politechniki Śląskiej w Gliwicach DO ZOBACZENIA ZA ROK! Urszula Woźnikowska-Bezak 14 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 MEDALE - ICYS 2011 Międzynarodowa Konferencja Młodych Naukowców ICYS 2011 odbyła się w Rosji w Moskwie w dniach 9-13 kwietnia 2011r. Skład Reprezentacji Polski to młodzież Grupy Twórczej Quark pracowni fizyki Pałacu Młodzieży w Katowicach. REPREZENTACJA POLSKI ZDOBYŁA PODCZAS ZAWODÓW: Srebrny medal w kategorii Fizyka – Mariusz Nowak – temat: Akustyka pocieranych "Śpiewających mis”– Gimnazjum nr 1 w Katowicach Brązowy medal w kategorii Fizyka Inżynieryjna – Margareta Pelesz – temat: Levitron- I LO w Wałbrzychu Brązowy medal w kategorii Fizyka Inżynieryjna – Mateusz Gorecki– temat Regulacja profilu lotniczego przez wklęsłość wirową –GT Quark, VII I LO w Katowicach Brązowy medal w kategorii Fizyka Eksperymentalna – Eliza Basińska– temat Rezonans. Zjawisko plastikowego kubka nad powierzchnią –GT Quark, III LO w Katowicach POZOSTAŁE WYRÓŻNIENIA: Wyróżnienie specjalne w kategorii Fizyka Eksperymentalna – Filip Maśka– temat: Fizyka yo-yo IV LO w Olkuszu Wyróżnienie specjalne w kategorii Fizyka Eksperymentalna – Paweł Promny– temat: Taśma samoprzylepna – Gimnazjum nr3 w Przyszowicach Wyróżnienie specjalne w kategorii Fizyka Eksperymentalna – Jakub Sawicki – temat: Badanie wydajności współczynnika termoelektrycznego –GT Quark, III LO w Katowicach Wyróżnienie specjalne w kategorii Fizyka Eksperymentalna – Ilona Grzyb – temat: Odzyskiwanie ciepła i termoizolacja. Metoda ekonomicznego ogrzewania budynków –GT Quark, I LO w Bolesawcu Finaliści: Kategoria Ekologia - Fizyka środowiska Adrian Jarczyk- I LO Wieluń, Sensory fototermiczne oraz fotoakustyczne w monitoringu środowiska Paweł Mleczko - VIII LO Katowice, Naturalna radioaktywność gleb Kategoria Fizyka inżynieryjna Tomasz Tokarski – I LO w Bytomiu, Odchudzanie lodami. Tomasz Kumor –GT Quark VIII LO Katowice, Wzmacniacz grawitacyjny 15 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 O ICYS – WYPOWIEDŹ SREBRNEGO MEDALISTY Nazywam się Mariusz Nowak i jestem członkiem grupy Quark. Jest to działające przy Pałacu Młodzieży w Katowicach, stowarzyszenie, które zrzesza młodzież zainteresowaną fizyką. W 2011r uczestniczyłem w Międzynarodowej Konferencji Młodych Naukowców w Moskwie. Polskę reprezentowała tam 12 osobowa grupa, wyłoniona podczas Ogólnopolskiej Konferencji Młodych Naukowców, organizowanej przez pracownię fizyki w Pałacu Młodzieży. Przygotowałem prezentację o śpiewających misach, które są wytwarzane z brązu o bardzo dużej zawartości cyny w rejonie Himalajów od kilku tysięcy lat. Te praktyczne naczynia (kuchenne i sakralne) są znane, jako instrumenty polifoniczne, które emitują fale akustyczne o kilku częstotliwościach i bardzo wielu harmonicznych. Tym, co dodatkowo zwróciło moją uwagę na śpiewające misy jest ich bardzo ciekawa właściwość -- gdy pobudzi się je do drgań przez pocieranie, woda w nich sprawia wrażenie wrzenia w temperaturze pokojowej. Celem moich badań było poznanie drgań misy w dwóch przypadkach: wzbudzenia misy za pomocą uderzenia, oraz wzbudzenia misy przez pocieranie. Istotną cechą tych badań było wykorzystanie pospolitych urządzeń i ogólnie dostępnego oprogramowania. Rejestrowałem dźwięki za pomocą dyktafonu, z którego następnie przenosiłem nagranie do komputera, gdzie wyznaczyłem widmo częstotliwości, obliczyłem okres i częstotliwość dudnień, wyznaczyłem amplitudy drgań i logarytmiczny dekrement tłumienia a następnie obliczyłem współczynnik tłumienia drgań. W wyniku przeprowadzonych badań zauważyłem podobieństwo mis do kwadrupoli emitujących promieniowanie. Stwierdziłem, że to interferencja fal wzbudzanych przez pocieraną misę jest na tyle silna, iż wyrzuca krople wody na wysokość nawet kilkudziesięciu centymetrów, co może znaleźć zastosowania praktyczne w rozpylaczach i nawilżaczach. Częstotliwość kołowa dudnień misy wynosi 3,35 Hz, która koreluje z częstotliwością fal mózgowych delta, jakie są odpowiedzialne za stan głębokiego transu. Uwiarygadnia to informacje o stosowaniu tego typu mis przez buddyjskich mnichów w czasie medytacji. Za tą pracę, zdobyłem srebrny medal. Podczas konferencji nie ograniczaliśmy się wyłącznie do zaprezentowania swoich projektów. Mieliśmy okazję również zwiedzić część Moskwy. Otwarcie konferencji odbyło się na Uniwersytecie Łomonosowa, gdzie m.in. zapraszano nas do studiowania na tej uczelni. Tego samego dnia obejrzeliśmy z punktu widokowego panoramę Moskwy, a następnie pojechaliśmy na Kreml. Po zwiedzeniu średniowiecznych cerkwi, przespacerowaliśmy się po Placu Czerwonym. W kolejnych dniach prezentowaliśmy swoje prace badawcze, zapoznawaliśmy się z projektami koleżanek i kolegów, a także mieliśmy okazję poznać ludzi o podobnych zainteresowaniach, pochodzących z całego świata. W każdym dniu pobytu, mieliśmy coś zaplanowane, np. pierwszego dnia każda drużyna przedstawiała krótko swój kraj i jego kulturę. W kolejnych dniach mieliśmy między innymi okazję poznać kulturę rosyjską oraz podczas wielu imprez towarzyszących bliżej zapoznać się z reprezentantami innych krajów. ICYS uważam za świetną okazję do rozwinięcia swoich zainteresowań, zwiedzenia świata, a także nawiązania ciekawych znajomości. Mariusz Nowak Grupa Twórcza Quark 16 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 RADA PROGRAMOWA ORGANIZATOR KONFERENCJI Stowarzyszenie „Z Nauką w Przyszłość” PRZEWODNICZĄCA KOMITETU ORGANIZACYJNEGO mgr Urszula Woźnikowska-Bezak – Przewodnicząca Komisji Promocji i Popularyzacji Fizyki w ZG PTF, Pałac Młodzieży w Katowicach WSPÓŁORGANIZATORZY KONFERENCJI Komisja Promocji i Popularyzacji Fizyki w Zarządzie Głównym Polskiego Towarzystwa Fizycznego Grupa Twórcza Quark pracowni fizyki Pałacu Młodzieży w Katowicach Instytut Fizyki Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach Instytut Fizyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach RADA PROGRAMOWA mgr Urszula Woźnikowska-Bezak – Przewodnicząca Komisji ds. Promocji i Popularyzacji Fizyki, Pałac Młodzieży w Katowicach prof. dr hab. Maciej Kolwas –Prezydent Europejskiego Towarzystwa Fizycznego prof. dr hab. Władysław Borgieł – Uniwersytet Śląski prof. dr hab. Maciej Maśka – Uniwersytet Śląski prof. dr hab. Anna Pazdur – Politechnika Śląska prof. dr hab. Andrzej Zięba – Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie prof. dr hab. Marian Nowak – Politechnika Śląska prof. dr hab. Wiktor Zipper – PTF, Oddział Katowicki prof. Dr hab. Andrzej Bluszcz – Politechnika Śląska dr inż. Leon Kurczabiński – Katowicki Holding Węglowy dr Joachim Gmyrek – Politechnika Śląska dr inż. Maciej Krzywiecki – Politechnika Śląska mgr Grażyna Jackowicz-Korczyńska – Pałac Młodzieży w Katowicach mgr Anna Kazura - Pałac Młodzieży w Katowicach mgr inż. Bartłomiej Bezak – Katowicki Holding Węglowy Katarzyna Pietrzykowska – Pałac Młodzieży w Katowicach Małgorzata Stawicka - Pałac Młodzieży w Katowicach 17 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 WYKŁADY I ZAJĘCIA WARSZTATOWE Z FIZYKI ŚRODOWISKA prof. Dr hab. Anna Pazdur – Politechnika Śląska, Przewodnicząca prof. dr hab. Jerzy Bodzenta – Politechnika Śląska dr Barbara Sensuła – Politechnika Śląska dr Romuald Awsiuk – Politechnika Śląska dr inż. Leon Kurczabiński – Katowicki Holding Węglowy ZAJĘCIA LABORATORYJNE NA POLITECHNICE ŚLĄSKIEJ W KATOWICACH prof. Dr hab. Marian Nowak - przewodniczący dr Maria Szałajko dr Marcin Jesionek WYKŁADY I ZAJĘCIA WARSZTATOWE HAND’S ON CERN prof. Dr hab. Marek Zrałek - przewodniczący prof. Dr hab. Janusz Gluza prof. Dr hab. Karol Kołodziej prof. Dr hab. Jan Kisiel mgr Bartosz Dziewit mgr Michał Gunia mgr Michał Ochman 18 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 MACIEJ KOLWAS –BYŁY PREZYDENT EPS O OGÓLNOPOLSKIM KONKURSIE NA PRACĘ „FIZYKA A EKOLOGIA” Prof. dr hab. Maciej Kolwas Warszawa 19 XII 2011 Instytut Fizyki PAN Warszawa Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska Szanowna Pani Prezes Gabriela Lenartowicz Ogólnopolski konkurs Fizyka a Ekologia prowadzony jest przez Grupę Twórczą Quark Pałacu Młodzieży im. prof. A. Kamińskiego w Katowicach od szeregu lat. Jego celem jest pokazanie jedności nauki i jednocześnie uczulenie młodzieży o uzdolnieniach ścisłych i technicznych na sprawy ekologii. Bowiem dewastacja środowiska naturalnego poprzez rozwój techniki i przemysłu może być kompensowany jedynie przez zrozumienie problemu i dalszy postęp techniczny oparty o głęboką współpracę nauki, techniki i ekologii Podstawowe cele konkursu zakładane przez organizatorów są więc następujące: 1. rozbudzenie wśród młodzieży szkolnej zainteresowania fizyką, ze zwróceniem uwagi na fizykę środowiska, oraz podniesienie wykształcenia w tej dziedzinie, 2. rozwijanie współodpowiedzialności za własne środowisko 3. kształtowanie umiejętności przeprowadzania badań oraz opisu wykorzystywanego materiału i stosowanych metod badawczych 4. zachęcenie do współzawodnictwa Istotą konkursu jest powstanie prac własnych uczniów prezentowanych jako maszynopis o objętości do 40 stron tekstu (nie licząc dodatkowych materiałów takich jak zdjęcia, wykresy, wyniki badań, itp). Najlepsi uczestnicy będą mogli zaprezentować wyniki na konferencji International Conference of Young Scientists http://icys.science.ru.nl/ w Holandii. Uważam, że wspieranie działalności tego rodzaju jest bardzo ważne, pozwala bowiem zainteresować uczniów fizyką jak i uczynić ich na całe życie wrażliwymi na sprawę najważniejszą jaką jest ekologia, codzienna dbałość o środowisko naturalne, konieczność monitorowania i stałych wysiłków na rzecz 19 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 poprawy istniejących warunków ekologicznych. Bowiem pierwszym krokiem do wszelkich działań powinno być zdobycie wiedzy, by stosownie do sytuacji podjąć dalsze działania Z wyrazami szacunku Maciej Kolwas Past President European Physical Society 20 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PROGRAM - ETAPY OGÓLNOPOLSKIEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW ETAPY OGÓLNOPOLSKIEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW ETAP I PRZYGOTOWANIA UCZNIÓW – WARSZTATY UDOSKANALAJĄCE WARSTWĘ MERYTORYCZNĄ wrzesień – grudzień 2011 1. Warsztaty badawczo – laboratoryjne – (2 razy w miesiącu na Politechnice Śląskiej ) 2. Warsztaty Hand’s on Cern – (na Uniwersytecie Śląskim w Katowicach 7 razy) 2. Czwartkowe Spotkania z Nauką w pracowni fizyki Pałacu Młodzieży i pracowniach naukowych Zakładu Zastosowań Radioizotopów Instytutu Fizyki oraz Instytutu Techniki Cieplnej Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach (17 tygodni x 12 tj. 204 uczestników). 3. Warsztaty – Co fascynuje i ciekawi uczniów? Upowszechnianie Nauki. Szczyt Fizyki Europa – Azja, Wrocław 26-29.10.2011 Sympozjum Marii Skłodowskiej – Curie, Warszawa 18-19.11.2011 Festiwal Doświadczeń – Badacz Przyrody „Odkryj świat własnymi rękami” – warsztaty, pokazy i doświadczeń dla uczniów (7-9 lat) i nauczycieli – 15.12.2011 ETAP II – POTYCZKI NAUKOWE Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców rozpoczęta Czyli kwalifikacje w języku polskim i w języku angielskim do Międzynarodowej Konferencji Młodych Naukowców ICYS 2012 w kategoriach: Kategoria praca badawcza Ogólnopolski Konkurs Wilgotny Wafel – 17.11.2011 Prezentacja prac badawczych przez młodzież GT Quark i studentów (Ilona Grzyb Politechnika w Berlinie) – 20.12.2011 Wojewódzki Drużynowy Turniej z Fizyki o Puchar Dyrektora Pałacu Młodzieży w Katowicach „Model Naukowy” - 19.01.2012 Ogólnopolski Turniej Młodych Fizyków – 15.03.2012 Ogólnopolski Konkurs na Prace „Fizyka a Ekologia”- 12.04.2012 Zimowa Szkoła Fizyki 2012 w Pałacu Młodzieży w Katowicach Warsztaty laboratoryjne, spotkania z naukowcami, wykłady, prezentacje multimedialne , rozmowy Warsztaty przygotowujące do Międzynarodowej Konferencji Młodych Naukowców(w j. polskim i j. angielskim). Wykład prof. dr hab. Jerzego Bodzenty (Politechnika Śląska) " FOTOAKUSTYKA W MEDYCYNIE, BIOLOGII I OCHRONIE ŚRODOWISKA” Wykład prof. dr hab. Marka Zrałka (UŚ) Dlaczego warto zajmować się fizyka 21 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Warsztaty dr Joachima Gmyrka (Politechnika Śląska) “ Wyznaczanie temperatury Curie ferromagnetyków” Laboratorium na Politechnice Śląskiej w Gliwicach przykładowe ćwiczenia laboratoryjne: ”Wyznaczanie ładunku elektrycznego e/m metodą lampy Thompsona” „Wyznaczanie prędkości dźwięku metodą Quinck’ego” Wykład prof. Dr hab. Józefa Spałka z Instytutu Fizyki UJ Kraków Zakład Teorii Materii Skondensowanej i Nanofizyki „Od atomu do nanoświata” Warsztaty na Politechnice Śląskiej w Katowicach dr hab. inż. Janusz Szala prof. nzw. Poltechniki Śląskiej, Scaningowy mikroskop elektronowy 22 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 CO FASCYNUJE I CIEKAWI UCZNIÓW-UPOWSZECHNIANIE NAUKI (ALTERNATYWNE METODY NAUCZANIA) SZCZYT FIZYKI EUROPA - AZJA 26-29.10.2011, Wrocław Dzień 1 - 26 października 2011 roku. Wielkie wyzwania w dziedzinie fizyki. Doskonałość poprzez współpracę. 08:00 - 09:00 Rejestracja 09:00 - 10:00 Otwarcie - Jego Magnificencja Profesor Marek Bojarski (rektor Uniwersytetu Wrocławskiego) Rafał Dutkiewicz (Prezydent Wrocławia) Maciej Kolwas (profesor, Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, były prezes EPS) Shoji Nagamiya (AAPPS prezydent) 10:00 - 10:45 Energia i zrównoważony rozwój - Friedrich Wagner. 10:45 - 11:30 Jianwei Pan – Informacje o Quantum 11:30 - 12:00 Przerwa na kawę 12:00 - 12:45 Hitoshi Murayama - Ciemna strona Wszechświata 12:45 - 13:30 Colin Macilwain -Naprawdę wielkie wyzwania europejskich badań naukowych 13:30 - 14:30 Lunch 15:30 - 16:30 Grupa robocza 1: Wspólne dużych programów skali i sieci: kryzys stwarza możliwości Grupa robocza 2: Fizyka na granicy z wielkich wyzwań: Energia i zrównoważony rozwój, alternatywne źródła energii Grupa robocza 3: Edukacja to musi: potrzeby coraz lepiej wykształconych ludzi nauki i przemysłu Grupa robocza 4: Mobilność naukowców, programów wymiany, przeszkody, stypendia w porównaniu do osób zatrudniania Grupa Robocza 5: Przemysł kontra Academia: współpracy or die 16:30 - 17:00 Przerwa na kawę 17:00 - 18:00 Dyskusje panelowe po warsztatach 20:00 ASEPS –Powitanie (Ratusz, Rynek) Dzień 2 - 27 października 2011 roku. Trendy w dziedzinie fizyki i polityki Nauki. Promowanie indywidualnych doskonałości w dziedzinie fizyki. 09:00 - 09:45 Nanospintronics- Tomasz Dietl 09:45 - 10:30 Nadprzewodnictwo - Mau Kuen Wu 23 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 10:30 - 11:00 Przerwa na kawę 11:00 - 13:30 Przyszłość wykształconego społeczeństwa - Luisa Cifarelli, Shoi Nagamyia, Barry Barish, Dalgado, Bario. Daniel Esteve. 14:00 - 15:00 Lunch 15:00 - 16:30 Doskonalenie nauczania fizyki przez współpracę międzynarodową - Cao Van Długie, Goran Djordjevic, Hendra Johnny Kwee, Wojciech Nawrocik. 16:30 - 17:00 Przerwa na kawę 17:00 - 17:30 Powolne fizyki - Andrzej Białas, 17:30 - 18:00 Marsz na wspieranie doskonałości w dziedzinie fizyki w regionie Azji i Pacyfiku - Swan Kim. 18:30 - 19:30 Europejskie Towarzystwo Fizyczne walne zgromadzenie 19:30 Obiad EPS 21:30 Wrocławska Fontanna Dzień 3 - 28 października 2011 roku. Wielkie projekty i duże infrastruktury badawcze. 09:00 - 10:00 ITER i nowe wyzwania - Gyung Su Lee, Alain Becoulet. 10:00 - 11:00 Nowe zaawansowane źródła światła - Carlo Bocchetta, Won Namkung. 11:00 - 11:30 Przerwa na kawę 11:30 - 12:30 Hideyuki Sakai - "Asian dużych obiektów jądrowych fizyki i próba promowania azjatyckich współpracy", Sergio Bertolucci – „Teraźniejszość i przyszłość CERN na arenie światowej nauki.” 12:30 - 14:00 Laurent Eyer-„GAIA projek”t, Xiang-dong Ji - Badania ciemnej materii w Azji, MarieCatherine Palau - projekty Astrofizyki 14:00 - 15:00 Lunch 15:00 - 16:00 Okrągły stół na temat Europy - współpraca Azji w fizyce - Manling Sui, Yasuhiro Shiraki, Norbert Kroo, Wojciech Nawrocik, Christian Kurrer. 16:00 - 16:30 Przerwa na kawę 16:30 - 17:30 Podsumowanie warsztatów- Prowadzenie: Maciej Kolwas, Gui Lu Long 19:00 - 21:00 Zadanie ASEPS Spotkanie sił 09:00 - 19:00 Sesja plakatowa Dzień 4 - 29 października 2011 Finał ASEPS 2011 9:00 - 10:00 (Uniwersytet Wrocławski) Wykład otwarcia : Marii Skłodowskiej-Curie - 100 lat później 24 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Marta Kicińska-Habior. 10:00 - 11:00 (Uniwersytet Wrocławski)Nowoczesna edukacja nauki - Yves Quéré. 11:00 - 12:00 Podsumowanie konferencji 12:00 -15:00 Wycieczki: Zwiedzanie Wrcławia / wizyta w laboratorium Sympozjum Marie-Curie Skłodowskiej Warszawa, 18-19 Listopad 2011 18 Liostpad 2011 - Piątek 14.00 – 14.30 14.30 – 15.30 15.30 – 16.30 16.30 – 17.00 17.00 – 18.00 18.00 – 19.00 19.00 – 19.30 19.30 – 20.00 20.00 Otwarcie sesji Gerhard Ertl - "Kataliza przez powierzchnię: od atomów do złożoności" Andrzej Sobolewski – "Czy biologiczna ewolucja była wyprzedzona przez abiotyczny wybór protochemiczny?” Sesja plakatowa / Kawa Małgorzata Witko – "Katalityczna aktywność tlenków wanadu i molibdenu teoretyczne podejście" Jurgen Troe – "Jak elektrony przyłączają się do neutralnych cząstek?" Sesja plakatowa / Kawa Odbiór Kolacja 19 Liostpad 2011 - Sobota 08.30 – 09.30 Helmut Schwarz – "Chemia metanu, główny koncept zamiast wzorów" 09.30 – 10.30 10.30 – 11.00 11.00 – 12.00 12.00 – 13.00 13.00 – 13.45 13.45 – 14.30 14.30 – 15.30 15.30 – 16.30 16.30 – 17.00 17.00 – 17.30 17.30 – 18.00 18.00 – 19.30 19.30 – 21.00 Claude Cohen-Tannoudi – "Osiągnięcia w fizyce atomowej. Z optycznego pompowania do atomów i molekuł ultrazimnych" Sesja plakatowa / Kawa Thomas Ebbesen – "Światło, metal i cząstki" Joachim Sauer – "Przechowywanie i aktywacja metanu – podejście ab-initio" Lunch Sesja plakatowa / Kawa Bogdan Marciniec – "Związki metaloorganiczne i nie metaloorganiczne i kataliza" Lusia Cifarelli – "LHC – sen który stał się rzeczywistością" Sesja plakatowa / Kawa Nagrody za sesję plakatową Kończące komentarze i uwagi Kolacja Sztuka grana przez "Teatr Polski" z Toronto – "Radiacja. Historia Marii Skłodowskiej Curie" 25 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 REGULAMINY OGÓLNOPOLSKIEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW 2011/2012 26 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 KATEGORIA MODEL NAUKOWY OGÓLNOPOLSKI KONKURS WILGOTNY WAFEL 27 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 LAUREACI KONKURSU „WILGOTNY WAFEL” VIII Liceum Ogólnokształcące w Katowicach PAWEŁ PROMNY Miejsce I ZSEIM w Bielsku - Białej ALEKSANDRA AFTYKA RAFAŁ JOPEK Miejsce II Liceum nr 1 w Gliwicach ALINA FICEK Miejsce III AGATA WILK II Liceum Ogólnokształcące w Kwidzyniu KATARZYNA TRZASKA MARTA KRECZNER Katolickie Liceum Ogólnokształcące w Siemianowicach Śląskich MIROSŁAW LANGER MARCIN RUBAJ 28 Miejsce IV Miejsce V Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 WOJEWÓDZKI DRUŻYNOWY TURNIEJ Z FIZYKI O PUCHAR DYREKTORA PAŁACU MŁODZIEŻY W KATOWICACH 29 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 30 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 31 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Propozycje prof. Władysława Borgieła LAUREACI W KATEGORII „MODEL NAUKOWY” Drużyna Szkoła Ryszard Buchalik VIII LO Katowice Wojciech Waniek VIII LO Katowice Tomasz Tokarski I LO Bytom Robert Ferens II LO Rybnik Mateusz Mazelanik Opiekun Romuald Kondys Nazwa modelu Miejsce „Pojazdy napędzane Balonem” 1 „Silnik Stirlinga” 2 Kamil Lelowicz Wioletta Wielgomas 1 LO Jaworzno Marceli Herman Anna Bolech 3 Maciej Dąbrowski Promny Paweł Nowak Mariusz VIII LO Katowice „Wahadło fizyczne” – badanie zależności okresu drgań 3 metalowej płyty w zależności od Bogusław Lanuszny 32 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 miejsca przyklejenia dodatkowej masy punktowej Urbańczyk Piotr Marcin Kowalczyk II LO Rybnik Agata Polok Romuald Kondys Stroboskop oparty na diodach LED 3 Jakub Zimnol Szymon Grzesiak Paweł Cichoński „Badanie szybkości wypływu 3 cieczy w zależności od wysokości słupa cieczy i rodzaju otworu" I LO w Bytomiu Jolanta Warzecha Bartosz Miera Jakub Osiński Piotr Banaś IV LO Sosnowiec Ewa Chałupska Zasięg strugi wody 3 Jolanta Warzecha „Wykorzystując typowy magnez neodymowy o średnicy ok. 2-3 4 cm, najlepiej z otworem w środku, rurkę z materiału PCV i nawinięte na niej uzwojenie z drutu Cu, wyprodukuj i zmagazynuj przy pomocy poruszania rurki ręką energii 1J. Czy jest to możliwe i z jaką mocą pracowała by wtedy ręka?” Aleksandra Szydło „Zasada działania wyświetlacza widmowego” Łukasz Perenc Paweł Szulik Zespół Szkół w Wodzisławiu Tomasz Jurczyk Śląskim Paweł Stabla Kostorz Piotr Taborowski Krzysztof VIII LO Katowice Grędel Wojciech 33 4 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Korus Kamil Barchański Adrian VIII LO Katowice Aleksandra Szydło „Zasada i działanie obwodu elektrycznego zbudowanego z silnika oraz zasilającej go prądnicy” Marzena Niżborska „Maszyna do robienia chmur” Romuald Kondys Detektor pola elektromagnetycznego Jolanta Warzecha „Budowa i zastosowanie stroboskopu opartego na nowych, wysokowydajnych diodach LED. Wykorzystanie efektu stroboskopowego do badania zmiennych w czasie zjawisk fizycznych” Jacek Piątek „Wodny światłowód” Anna Banasik "Pistolet pneumatyczny badanie trajektorii lotu pocisków ." Proksa Łukasz Tobiasz Mayer Anna Chadrian I LO w Raciborzu Paulina Komorek Sonia Żogała Wojciech Kuchcik Mateusz Michalski II LO Rybnik Kamil Klon Zespół Szkół Wodzisław Śląski Sebastian Poloczek Maciej Kowalski Edyta Mikołajczak 5 5 5 6 II LO Jaworzno Bartłomiej Małkus 6 Tomasz Olekszak Michał Legierski Paweł Mszyca I LO w Bytomiu Witold Adamski 34 7 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Mikołaj Mroszczak II LO Rybnik Radosław Malik Grzegorz Łopatka Fontanna Herona Romuald Kondys „Dmuchacz” Agnieszka Rams „Fontanna Herona” Bogusław Lanuszny „Bańki w polu elektrostatycznym” Grzegorz Łopatka Wypływ cieczy przez niewielki otwór 8 Jacek Piątek „Stroboskop” 9 mgr inż. Krystyna Uherek „Pomiar prędkości światła” 7 Bartosz Kaczmarczyk Adam Łopatka II LO Rybnik Bartosz Gliwa 7 Jakub Froehlich Agnieszka Seweryn ZSO nr 1 Gliwice Michał Cioch 8 Bartosz Winiarz Bałys Igor Kumor Tomasz VIII LO Katowice 8 Rybka Paweł Wojciech Smołka II LO Rybnik Eryk Zimończyk Mateusz Ziebura Joanna Piątek II LO Jaworzno Konrad Habryn Damian Kula Mateusz Krakowczyk Barbara I LO Rybnik 35 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Romańska 9 Rafał Strzelczak Rafał Wieczorek II LO Rybnik Krzysztof Zięba Romuald Kondys „Energorurka” Romuald Kondys „Zasięg strugi wody” Romuald Kondys „Termometr” 9 Tomasz Major Adrianna Konsek Robert Ptasiński Marek Pszczółka II LO Rybnik Zuzanna Koper II LO Rybnik Bartosz Stebel 9 9 Rafał Skrzypiec Adam Juszczyk Rafał Knura II LO w Raciborzu Irena Paniczyk„Wiatromierz” Zwierz 9 Bogusław Lanuszny "Wesoła rakieta” 10 Romuald Kondys „Maszyna Falowa” Piotr Masek Bacik Karol Gołda Jacek VIII LO Katowice Książek Michał Paweł Kędzior Zuzanna Wrożyna II LO Rybnik 11 Karolina Mrula 36 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 LAUREACI W KATEGORII PRACA BADAWCZA - PROBLEMU OGÓLNOPOLSKIEGO TURNIEJU MŁODYCH FIZYKÓW Mariusz Nowak VIII LO Katowice „Magnes i moneta” Paweł Promny VIII LO Katowice „Działo Gaussa” Łukasz Perenc IV LO Sosnowiec „Łańcuch Korali” Eliza Basińska III LO w Katowicach „Granularny rozbryzg” Tomasz Tokarski I LO w Bytomiu Kołysząca się butelka” KATEGORIA PRACA BADAWCZA - FIZYKA ŚRODOWISKA OGÓLNOPOLSKI KONKURS NA PRACĘ „FIZYKA A EKOLOGIA” Nicola Leończyk Grażyna Linder Jakub Figura Joanna Gryboś Justyna Pustuła Zuzanna Kozub Kamila Sądel Zuzanna Kozub II LO Słupsk Ekologiczne aspekty stosowania biopaliw ZSO Pawłowice Zeroemisyjne technologie węgla – co zrobić z CO2? Karolina Tarnówka Katarzyna Stochel I LO Wodzisław Śląski I LO Wodzisław Śląski IV LO Olkusz „Rewitalizacja terenów pogórniczych” „Rewitalizacja terenów pogórniczych” Czyste technologie węgla Anna Gil IV LO Olkusz Czyste technologie węgla Katarzyna Stochel 37 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 WARSZTATY UDOSKONALAJĄCE WARSTWĘ MERYTORYCZNĄ Przygotowanie Reprezentacji Polski do Międzynarodowej Konferencji Młodych Naukowców ICYS 2012 Holandia, Nijmeghen WYKŁADY 38 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PROF. DR HAB. JERZY BODZENTA POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH " FOTOAKUSTYKA W MEDYCYNIE, BIOLOGII I OCHRONIE ŚRODOWISKA” Zjawisko fotoakustyczne zostało odkryte i opisane przez Aleksandra Grahama Bella w 1880 roku. Polega na powstaniu sygnału akustycznego pod wpływem oświetlenia materiału modulowaną wiązką światła. W latach trzydziestych 20. wieku zaczęło być wykorzystywane praktycznie w układach do badania składu mieszanin gazowych. Jednak szczególnie szybki rozwój fotoakustycznych metod pomiarowych nastąpił wraz z upowszechnieniem się laserów. Obecnie pomiary fotoakustyczne są szeroko wykorzystywane do monitorowania zanieczyszczeń powietrza oraz badaniach spektroskopowych gazów, cieczy i ciał stałych. Rozwój techniki w okresie ostatnich kilkunastu lat umożliwił zaproponowanie fotoakustycznych metod diagnostyki medycznej. Największe zainteresowanie budzi tomografia fotoakustyczna, która pozwala na obrazowanie obszarów o różnym stopniu ukrwienia. W ramach wykładu zostaną zaprezentowane najnowsze osiągnięcia z zakresu pomiarów fotoakustycznych w naukach przyrodniczych i medycynie. Na wybranych przykładach pokazane zostanie droga, prowadząca od powstania pomysłu nowej metody pomiaru do opracowania standardowej metody pomiarowej wraz z odpowiednią aparaturą. PROF. ZW. DR HAB. MAREK ZRAŁEK ZAKŁAD TEORII POLA I CZĄSTEK ELEMENTARNYCH INSTYTUT FIZYKI UNIWERSYTETU ŚLĄSKIEGO W KATOWICACH “Dlaczego warto zajmować się fizyką ?” Każdy młody człowiek zastanawia się co chciałby robić w życiu, czym zawodowo chciałby się zajmować? Jaką alternatywą w tych rozważaniach są studia fizyki? Wiele rzeczy w tym kontekście można powiedzieć, ale przede wszystkim każdy, kto zdecyduje się na studia fizyki, będzie: Będzie potrafił, w najbardziej prawdziwy sposób, odpowiedzieć na pytanie jak to wszystko co nas otacza działa Będzie mógł odróżnić rzeczy prawdziwe od złudzeń – naukę od pseudonauki, Będzie w stanie, w najbardziej właściwy sposób, zrozumieć pojęcie istoty Boga In przekonać się o naszym miejscu we Wszechświecie, Każdy będzie mógł, gdy chodzi o rzeczy bardzie utylitarne, wykorzystać całą swoją zdobytą wiedzę by znaleźć atrakcyjną pracę, bardzo często zgodną ze swoimi zainteresowaniami. Przede wszystkim jednak studia fizyki to przyjemność poznawania. 39 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 INSTYTUT FIZYKI UJ I WYDZIAŁ FIZYKI I INFORMATYKI STOSOWANEJ AGH, KRAKÓW PROF.DR HAB. JOZEF SPAŁEK W WYKŁADZIE ZILUSTRUJĘ EWOLUCJĘ WŁASNOŚCI ELEKTRONOWE UKŁADÓW FIZYCZNYCH PRZY PRZEJŚCIU OD POJEDYNCZEGO ATOMU DO WYBRANYCH UKŁADÓW NANOFIZYCZNYCH. OPISZĘ TAKŻE POKRÓTCE ICH WYBRANE CIEKAWE CHARAKTERYSTYKI JAKOŚCIOWE I ILOŚCIOWE, TAKIE JAK STATYSTYKA ELEKTRONÓW W UKŁADACH NANOSKOPOWYCH CZY PRZEJŚCIE ZE WZROSTEM ICH ROZMIARU OD STRUKTURY DO FUNKCJONALNOŚCI 40 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH DR JOACHIM GMYREK WARSZTATY ZIMOWEJ SZKOŁY FIZYKI KARTA PRACY UCZESTNIKA Ocena opracowania Nazwisko uczestnika ...................................... .................................................... TEMAT: WYZNACZANIE TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW Celem ćwiczenia jest analiza temperaturowej zależności podatności magnetycznej substancji ferromagnetycznej. Jak wiadomo, każdy atom ma niezależny od temperatury, przypadkowo zorientowany w przestrzeni moment magnetyczny, a w izotropowej przestrzeni wypadkowy moment magnetyczny atomów ciała stałego jest równy zero. Gdy jednak ciało takie znajdzie się w zewnętrznym polu magnetycznym następuje pewne uporządkowanie momentów magnetycznych poszczególnych atomów wzdłuż linii pola magnetycznego. Fluktuacje termiczne będą przeciwdziałać takiemu uporządkowaniu a cały układ znajdzie się w warunkach równowagi dynamicznej. Dla słabych pól magnetycznych oraz wysokich temperatur podatność magnetyczną . Substancji opisuje prawo Curie : 2 a 2 3kT c T ewentualnie c' T Gdzie : n – liczba atomów w jednostce objętości k-stała Boltzmana T – temperatura C i C’ – stałe Curie Prawo to jest słuszne dla większości ciał paramagnetycznych (np. Glin, platyna, chrom) Ciała ferromagnetyczne (Fe, Ni, Co itp.)charakteryzują się tym, ze w pewnych obszarach, tzw. Domenach Weissa, następuje spontaniczne uporządkowanie momentów magnetycznych atomów tak iż domena 41 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 posiada duży moment magnetyczny. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego domeny orientują w kierunku linii pola magnetycznego, co powoduje ze podatność magnetyczna substancji staje się bardzo duża. W temperaturze przekraczającej temperaturę Curie Tc intensywność ruchów cieplnych staje się na tyle duże, ze niszczy spontanicznie namagnesowanie ferromagnetyków i następuje przejście fazowe do stanu paramagnetycznego. Takie przejście fazowe ze stanu ferromagnetyka do stanu paramagnetyka spowodowane wzrostem temperatury ma wpływ nie tylko na ich właściwości magnetyczne ale i elektryczne, galwanometryczne zmienione zjawiska wykazują anomalie w temperaturze Curie. W tym punkcie obserwuje się silne maksima lub minima temperaturowego współczynnika odpowiadającego danemu zjawisku. Ferromagnetyczne metale maja specyficzna zależność rezystywności od temperatury w porównaniu z 2 innymi metalami. Do badania zmian podatności magnetycznej w zależności od temperatury wykorzystano układ pomiarowy przedstawiony na rysunku. Zmieniając częstotliwość napięcia podawanego z generatora na cewkę pomiarowa obserwowano wskazania woltomierza dobierając dla danej temperatury taka częstotliwość, aby napięcie miało wartość maksymalna. Jest to częstotliwość rezonansowa układu RLC opisana wzorem r 1 2 LC Poprzez zmianę napięcia zasilania piecyka zmieniono temperaturę umieszczonej w nim próbki, którą stanowił pręcik ferrytowy(MgFe2 O4 ) włożony do cewki indukcyjnej. Indukcyjność L cewki wypełnionej rdzeniem jest proporcjonalna do przenikalności magnetycznej materiału, którego wykonany jest rdzeń. L L0 42 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Na podstawie wzorów (2) i (3) da się wyznaczyć wartość przenikalności magnetycznej rdzenia. Wynosi ona : 1 2 4L0 C r Pomiary prowadzone były w pracowni fizyki Instytutu Fizyki Politechniki Śląskiej zaś stałe aparaturowe podane w instrukcji miały wartości : L0 = 0,028mH C=0,68 F Pomiary częstotliwości wykonano za pomocą częstotliwościomierza (Automatic Frequency Counter KZ 2133C o niepewności r =0,1 % Temperaturę mierzono od 300 C do 20000 C co 1000 C mierzono za pomocą termopary z niepewnością +/-10 C. Wyniki pomiarów temperatury, częstości rezonansowej oraz obliczonej na podstawie wzoru ‘’94) przenikalności magnetycznej rdzenia ferrytowego zamieszczone są w tablicy. T[ 0C] T[K] r [Hz] r [Hz] 30 303 7278 17,3 25,12 0,12 40 313 7269 17,3 25,18 0,12 50 323 7292 17,3 25,02 0,12 60 333 7297 17,3 24,98 0,12 70 343 7264 17,3 25,21 0,12 80 353 7242 17,2 25,37 0,12 90 363 7250 17,2 25,31 0,12 100 373 7270 17,3 25,17 0,12 110 383 7289 17,3 25,04 0,12 43 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 120 393 7264 17,3 25,21 0,12 130 403 7297 17,3 24,99 0,12 140 413 7285 17,3 25,07 0,12 145 418 7386 17,4 24,39 0,115 150 423 7447 17,4 23,99 0,112 155 428 7985 18 20,87 0,094 160 433 29181 39,2 1,56 0,004 165 438 29208 39,2 1,56 0,004 170 443 29280 39,3 1,55 0,004 175 448 29330 39,3 1,55 0,004 180 453 29279 39,3 1,55 0,004 185 458 29450 39,4 1,53 0,004 190 463 29315 39,3 1,55 0,004 200 473 29591 39,6 1,52 0,004 Na podstawie obliczonych wyników sporządzono wykres zależności przenikalności magnetycznej badanego ferrytu od jego temperatury. Jak widać z wykresu w zakresie od 300 do 410 K wartość przenikalności magnetycznej utrzymuje się na stałym poziomie 25,2 0,2 ,a następnie następuje gwałtowny spadek do wartości około 1,55 +/- 0,1 w zakresie temperatur 433 do 473 K. Na podstawie wykresu temperaturę Curie badanego ferrytu przyjęto jako równą Tc =430 1K, która odpowiada spadkowi przenikalności magnetycznej do połowy wartości maksymalnej. 44 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Wnioski W punkcie Curie następuje zniszczenie struktury domenowej ferromagnetyka ze względu na silne ruchy cieplne atomów. Substancja traci tez nie tylko swoje właściwości ferromagnetyczne ale ponadto zmienia się pojemność cieplna, przewodność elektryczna i inna cechy fizyczne, ale nie towarzyszy temu wydzielanie się ciepła. Jest to zatem przemiana fazowa drugiego rodzaju. Wartość temperatury Curie 430[K]jest wyznaczona z dokładnością +/- 1 [K] ze względu na niepewność określenia środka przedziału w którym następuje raptowne zmniejszanie się wartości przenikalności magnetycznej. Wykres zależności przenikalności magnetycznej od temperatury 30 25 20 15 10 5 0 303 313 323 333 343 353 363 373 383 393 403 413 418 423 428 433 438 443 448 453 458 463 473 T[K] 45 Tc Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 REGULAMIN KONFERENCJI KRYTERIA OCENY PREZENTACJI REGULAMIN OGÓLNOPOLSKA KONFERENCJA MŁODYCH NAUKOWCÓW Organizatorem Konferencji w Katowicach. jest Stowarzyszenie „Z Nauką w Przyszłość” wraz z Pałacem Młodzieży Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców jest programem służącym do nabywania umiejętności prowadzenia prac badawczych z nauk przyrodniczych, technicznych i ścisłych (fizyka, ekologia, matematyka). Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców to w zasadzie indywidualna konkurencja na badania naukowe i prezentacje prowadzone przez uczniów, które są oceniane przez Jury. Polega ona na samodzielnym wykonaniu i przygotowaniu badań oraz omówieniu prezentacji multimedialnej w języku polskim, a później w języku angielskim. W czasie Konferencji młodzież prezentuje wyniki swoich prac poprzez 15 minutowe komunikaty. I. II. Do udziału w Konferencji – Zawodach mogą być zgłaszane doświadczenia, prace badawcze, projekty badawcze możliwe do wykonania w sali wykładowej lub klasie szkolnej. Łączny czas na prezentację multimedialną, wykonanie doświadczenia oraz omówienie demonstrowanego zjawiska wynosi 15 minut, a 5 minut JURORZY dyskutują z uczestnikiem lub zadają pytania. Można też zaproponować nowy sposób prezentacji efektów należących do kanonu demonstracji zjawisk ekologiczno-przyrodniczych bądź zaprezentować zjawiska rzadko prezentowane w salach szkolnych i wykładowych. Każdy uczeń szkoły ponadgimnazjalnej powinien mieć wszelkie informacje na temat przyszłej pracy w interesującej go dyscyplinie proekologicznej. Zawody te stwarzają taką możliwość, aby nabywać naukową wiedzę z danej dziedziny. Zawody te również umożliwiają osiągnięcie tego celu poprzez np.: 1. nabywanie doświadczenia w rozwiązywaniu prostych eksperymentów naukowych, proekologicznych; 2. indywidualne sięganie do profesjonalnej literatury interdyscyplinarnej, proekologicznej; 3. posiadanie umiejętności posługiwania się językiem angielskim jako narzędziem pracy 4. kontaktowanie się z pracownikami naukowymi w celu zdobywania wiedzy w prowadzeniu prac badawczych; 5. zdobywanie umiejętności prowadzenia naukowej dyskusji – referowanie, oponowanie, recenzowanie; 6. uzmysławianie uczniom, że wiedza musi iść w parze ze współczesnymi osiągnięciami naukowymi i potrzebami ekologicznymi; 7. promowania młodzieży utalentowanej z różnej ponadprogramowej działalności. W Konferencji – Zawodach uczestniczy młodzież starszych klas szkół gimnazjalnych oraz młodzieży szkół ponadgimnazjalnych, umiejąca pokazywać badania własne w zakresie wykorzystania matematyki, fizyki, informatyki w ekologii przeprowadzone pod okiem 46 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 nauczyciela i pracownika naukowego. Są to m.in. laureaci Ogólnopolskiego Konkursu na Pracę “Fizyka a Ekologia” , Ogólnopolskiego Konkursu Wilgotny Wafel, Ogólnopolskiego Turnieju Młodych Fizyków, Wojewódzkich Konkursów w Kategorii Model Naukowy, Ogólnopolskiego Sejmiku Matematyków i innych konkursów nauk matematycznoprzyrodniczych Pałacu Młodzieży w Katowicach i innych instytucjach. Zgłoszenie konkursowe zawiera część teoretyczną, opis fizyczny i techniczny projektu badawczego( do 4 stron A4). Brak precyzji i jasności opisu może zdecydować o niepowodzeniu dobrego i oryginalnego pomysłu; zalecane jest dołączenie fotografii zestawu doświadczalnego. Zgłoszeniem jest również dyplom laureata wyżej wymienionych konkursów. Streszczenie dotyczące pracy badawczej należy zgłaszać do 10 stycznia 2012 r. na adres: Urszula Woźnikowska-Bezak Pałac Młodzieży im. prof. A. Kamińskiego ul. Mikołowska 26; 40-066 Katowice lub pocztą elektroniczną: [email protected] Prosimy o wskazanie osoby-nauczyciela, do której należy kierować korespondencję (preferujemy dalszą korespondencję z wykorzystaniem poczty elektronicznej). JURY to pracownicy naukowi śląskich uczelni, Polskiej Akademii Nauk, AGH w Krakowie oraz naukowcy, nauczyciele. Jury Konferencji – Zawodów do finału kwalifikuje prace badawcze na podstawie nadesłanych streszczeń oraz zapoznaje się z ich opisem i rozdziela według dyscyplin. JURY Konferencji – Zawodów jest powołane przez Ogólnopolski Komitet Organizacyjny Konferencji Młodych Naukowców. Rozstrzygnięcie Konferencji – Zawodów następuje na podstawie punktowej oceny przez członków JURY. W ocenie projektów liczy się: 1. 2. 3. 4. unikalność problemu, przyczyny i powód wyboru tematu wyniki, użyte przyrządy, poziom użytych argumentów jakość prezentacji ogólne wrażenia, wiedza i zrozumienie tematu. 47 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 W MIĘDZYNARODOWEJ KONFERENCJI – ZAWODACH MOŻE UCZESTNICZYĆ MŁODZIEŻ Z RÓŻNYCH PAŃSTW EUROPY (DOPUSZCZA SIĘ MŁODZIEŻ SPOZA EUROPY). REPREZENTACJA POLSKI TO 2 DRUŻYNY SKŁADAJĄCE SIĘ Z 6 UCZESTNIKÓW I 2 NAUCZYCIELI – OPIEKUNÓW DRUŻYNY ORAZ 2 SĘDZIÓW. WYBÓR REPREZENTACJI POLSKI NA MIĘDZYNARODOWĄ KONFERENCJĘ MŁODYCH NAUKOWCÓW NALEŻY DO JURY POWOŁANEGO PRZEZ PRZEWODNICZĄCĄ KRAJOWEGO KOMITETU ORGANIZACYJNEGO, CZŁONKA MIĘDZYNARODOWEGO KOMITETU MIĘDZYNARODOWEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW – MGR URSZULĘ WOŹNIKOWSKĄ – BEZAK. 48 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PÓŁFINAŁY OGÓLNOPOLSKIEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW 20.12.2011 - ZAWODY W J.POLSKIM Imię i Nazwisko Miejsce Temat Mariusz Nowak Tomasz Tokarski Agnieszka Seweryn 1 2 3 Solitony Balon, jako zbiornik energii Moduł Peltiera Piotr Urbańczyk 4 Kopczyki Faradaya Filip Maśka 5 Materiały sypkie a grawitacja Aleksandra Aftyka Rafał Jopek Paweł Promny 6 Wilgotny wafel 7 Efekt magnetoelektryczny Eliza Basińska Mirosław Langer 8 9 Nadprzewodnictwo rekurencyjne Wilgotny wafel Jakub Trzeciak 10 Huśtawka Katarzyna Trzaska 11 Wahadło fizyczne Natalia Dzidek Tomasz Kućma Karol Wybituła Paweł Tomera 12 13 14 Problem czterech barw Piłeczka w szklance wody Metody izotopowe w ochronie środowiska i gleby 49 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 LAUREACI OGÓLNOPOLSKIEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW ZAWODY W J.ANGIELSKIM 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Mariusz Nowak „Solitony” Laureat Tomasz Tokarski „Balon - zbiornik energii” Laureat Filip Maśka „Materiały sypkie a grawitacja” Laureat Łukasz Perenc „Łańcuch korali” Laureat Eliza Basińska „Granularny wybuch” Laureat Paweł Promny „Efekt magnetokaloryczny” Laureat Agnieszka Seweryn „Mini chłodziarka Peltiera” Laureat Katarzyna Trzaska „Wahadło Fizyczne” Wyróżniony Nicola Leończyk „Ekologiczne aspekty stosowania biopaliw” Wyróżniony Jakub Trzeciak „Huśtawka” Wyróżniony Natalia Dzidek „Problem czterech barw” Wyróżniony Marcin Kowalczyk „Stroboskop oparty na diodach LED” Wyróżniony „Silnik Stirlinga” Wyróżniony ZAWODY W J.POLSKIM 1. 2. Agata Polok Jakub Zimnol 3. Robert Ferens Mateusz Mazelanik Kamil Lelowicz 50 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 KRYTERIA OCENY PREZENTACJI NA MIĘDZYNARODOWĄ KONFERENCJĘ MŁODYCH NAUKOWCÓW ICYS 2012 NR CATEGORIES 1. uniqueness of problem, justifying it, motivation of choosing COMMENTS POINTS 0 1 2 3 4 5 2. tools being used, results, difficulties, interesting arguments 0 1 2 3 4 5 3. method of presentations 0 1 2 3 4 5 4. general impression, understending of the problem, overall knowledge 0 1 2 3 4 5 student’s name: ………………………………………………… juror: …………………………………………………………………. signature: ………………………………………………………….. Kryteria zostały zmodyfikowane podczas zebrania Międzynarodowego Komitetu Organizacyjnego ICYS w Stuttgarcie. 51 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 LISTA LAUREATÓW – REPREZENTACJA POLSKI NA MIĘDZYNARODOWĄ KONFERENCJĘ MŁODYCH NAUKOWCÓW ICYS 2012 KWALIFIKACJE DO MIĘDZYNARODOWEJ KONFERENCJI MŁODYCH NAUKOWCÓW ICYS 2012 ZAWODY W JĘZYKU ANGIELSKIM, Pałac Młodzieży, Katowice , 19.01.2012 –KWALIFIKACJE W JEZYKU POLSKIM 26.01.2012 – KWALIFIKACJE W JEZYKU ANGIELSKIM 29.03.2012 – KOŃCOWE WARSZTATY UDOSKONALAJĄCE WARSTWĘ MERYTORYCZNĄ mgr Urszula Woźnikowska-Bezak, Pałac Młodzieży w Katowicach - Przewodnicząca Komitetu Krajowego Skład Jury: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. prof. dr hab. Władysław Borgieł, UŚ - przewodniczący jury dr Joachim Gmyrek, Politechnika Śl. - vice przewodniczący jury prof. dr hab. Anna Pazdur, Politechnika Śl. prof. dr hab. Andrzej Zięba, AGH w Krakowie prof. dr hab. Maciej Maśka, UŚ prof. Dr hab. Waldemar Hołubowski - Politechnika Śląska dr Maciej Krzywiecki – Politechnika Śląska w Gliwicach 52 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 REPREZENTACJA POLSKI - GRUPA TWÓRCZA QUARKNA MIĘDZYNARODOWĄ KONFERENCJĘ MŁODYCH NAUKOWCÓW ICYS 2012, W NIJMEGHEN (HOLANDIA) Eliza Basińska – III LO Katowice - Granularny wybuch - Fizyka Filip Maśka - II LO Olkusz- Klepsydra w kosmosie - Fizyka Mariusz Nowak - VIII LO Katowice, GT QUARK - Solitony - Fizyka Paweł Promny - VIII LO Katowice, GT QUARK - Efekt magnetokaloryczny – Fizyka Tomasz Tokarski – I LO Bytom - Balon – zbiornik energii – Fizyka Łukasz Perenc - IV LO Sosnowiec – Zasięg strugi wody – Fizyka Agnieszka Seweryn - IV LO Gliwice – Bąbelki – Fizyka Katarzyna Trzaska - II LO Kwidzyń – Wahadło fizyczne – Fizyka 53 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 STRESZCZENIA PRAC LAUREATÓW W JĘZYKU POLSKIM TOMASZ TOKARSKI I LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE IM. JANA SMOLENIA W BYTOMIU GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Balon – Zbiornik Energii Wstęp: P [MW] Obecnie na świecie szuka się alternatywnych źródeł energii, ponieważ te nieodnawialne wkrótce ulegną wyczerpaniu. Alternatywne źródła energii nie zapewniają jednak stałej ilości energii. Podobnie jest w przypadku zapotrzebowania energii przez miasta. Zapotrzebowanie to zmienia się nie tylko w cyklu dobowym, ale i tygodniowym czy rocznym (rys. 1). Konieczne jest więc magazynowanie energii, aby jej nadwyżki mogły być wykorzystane, gdy zapotrzebowanie na energię jest większe. Obecnie energię magazynujemy w postaci energii potencjalnej wody w elektrowniach szczytowo-pompowych, w akumulatorach elektrycznych, w postaci wodoru powstałego z hydrolizy wody itp. Niestety wszystkie te metody są kosztowne i nieefektywne. Znalezienie łatwego sposobu magazynowania energii umożliwiłoby łatwiejsze wprowadzenie alternatywnych elektrowni, oraz obniżyłoby koszt energii. rys.1 Wszyscy mieli kiedyś w rękach zwykły balon, ale zazwyczaj nie zastanawiamy się ile i jak możemy w nim zgromadzić energię. Postanowiłem zbadać, czy ta gumowa zabawka mogłaby być zbiornikiem energii, a jeśli tak, to jak efektywnym. Energię w balonie magazynowałem na dwa sposoby: poprzez napełnienie balonu powietrzem i poprzez skręcanie go. 54 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Aby sprawdzić, jak wydajne są te sposoby magazynowania energii, musiałem wykorzystać zgromadzoną energię. W tym celu zbudowałem dwa pojazdy (rys.2, rys.3), które były napędzane dzięki energii zmagazynowanej w balonie. Następnie zbadałem różne parametry pojazdów i wpływ istotnych czynników, aby zmaksymalizować ich wydajność. Magazynowanie energii w postaci powietrza sprężonego w balonie: W pierwszym przypadku zmagazynowana w balonie energia równa jest zmianie entalpii powietrza w balonie. Niezwykle ciekawa jest zależność ciśnienia powietrza w balonie od jego objętości. Wraz z rys.3 wypływającym powietrzem z balonu ciśnienie zmienia się tak jak jest to przedstawione na wykresie (rys.4). Opór powietrza oprócz prędkości zależy też od ilości powietrza w balonie. Zmieniające się ciśnienie i opory skutkują m.in. zmieniającą się prędkością pojazdu. Bardzo interesujący okazał się również wpływ zużycia balonu na dystans przebyty przez pojazd. Wraz ze zużyciem balonu rośnie jego maksymalna objętość, ale średnio po czwartym użyciu balonu pozostaje ona stała, a co za tym idzie maksymalny przebyty dystans również przestaje się zwiększać. Badałem również wpływ innych parametrów jak średnica dyszy, opór toczny i powietrza itp. Po zoptymalizowaniu wszystkich istotnych parametrów obliczyłem sprawność pojazdu, która wyniosła ok.5,8%. rys.4 Magazynowanie energii w postaci energii sprężystości skręconego balonu: W drugim przypadku najpierw sprawdziłem za pomocą zbudowanego urządzenia (rys.5) zależność momentu siły elastyczności balona od kąta skrętu balona. Dzięki temu wykazałem, że w przybliżeniu dla balonu prawdziwe jest prawo Hooka, oraz umożliwiłem policzenie 55 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 zgromadzonej w balonie energii. Następnie badałem wpływ różnych parametrów na osiągi pojazdu. W tym przypadku zużycie balona powoduje zmniejszenie się wartości momentu siły. Wraz ze wzrostem liczby obrotów rośnie prawie liniowo przebyty dystans. Interesujące są jednak powtarzające się dla pewnych wartości liczby obrotów wzrosty i spadki przebytego dystansu. Wynika to z niejednorodności balonu i powstawaniu pewnego rodzaju supłów na balonie, w których balon jest skręcony bardziej niż w innych miejscach. W tym przypadku prędkość pojazdu również zmienia się w czasie. Po optymalizacji parametrów pojazdu obliczyłem jego sprawność, która wyniosła ok. 25,9%. Podsumowanie: Doświadczalnie sprawdziłem skuteczność magazynowania i wykorzystania energii w balonie na różne sposoby. Sposób, w którym zachodzą przemiany termodynamiczne powietrza okazał się mniej sprawny, ponieważ są tu duże strat energii. Wyjątkowe skuteczne jest magazynowanie energii w balonie poprzez skręcanie go. 56 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PAWEŁ PROMNY VII LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE IM. MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W KATOWICACH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Efekt magnetokaloryczny Wstęp Efekt magnetokaloryczny, polega on na tym, że w ciałach o strukturze krystalicznej mogą występować zmiany temperatury na skutek zmian natężenia pola magnetycznego. Celem mojej pracy badawczej jest sprawdzenie wpływu warunków początkowych, oraz sposobu zmian natężenia pola na wielkość tego efektu. Aktualnie wiele ośrodków badawczych prowadzi badania, które mają na celu optymalizacje warunków i poszukiwanie związków, w których zmiany temperatury są jak największe. W planach są miedzy innymi lodówki wykorzystujące ten niezwykły efekt. Podstawy teoretyczne Gdy na paramagnetyk zaczyna działać zewnętrzne pole magnetyczne, jego domeny magnetyczny porządkują się a co za tym idzie maleje jego entropia. Jeśli założymy, ze przemiana zmiany pola magnetycznego będzie adiabatyczna wtedy dojdziemy do wniosku, że całkowita entropia jest stała, więc muszą wystąpić fluktuacje powodujące wzrost temperatury o T . Jeśli teraz wychłodzimy ciało do temperatury początkowej, nie zmieniając natężenia pola, a następnie również adiabatyczne zmniejszymy natężenia pola do wartości początkowej entropią związana z domenami magnetycznymi wzrośnie, więc temperatura zmaleje musi zmaleć także o T . 57 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Możemy ten cykl porównać do przemian gazu Fig.1. Fig.1 Cykl przemian termodynamicznych porównujących efekt do przemian gazu. Cześć doświadczalna o Gadolin Do badań wykorzystywałem próbkę gadolinu o masie 10g Fig.2, która została mi wypożyczona przez Panią profesor Ewę Talik z Uniwersytetu Śląskiego. Gadolin charakteryzuje się dużym dipolowym momentem magnetycznym i temperaturą Curie około 15°C. Fig.2 Próbka Gadolinu o Pomiar temperatury Temperatura była mierzona przez dwie termopary Fig.1. Zostały one razem z gadolinem zgrzane koszulka termo kurczliwą i owinięte izolacją, aby zminimalizować wpływ temperatury otoczenia. 58 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Fig.3 Termopary i próbka gadolinu w koszulce termokurczliwej Opór termopar był mierzony za pomocą miernika połączonego z komputerem. o Pomiary Jednym z zagadnień, jakimi się zająłem było porównanie zmian temperatury podczas pojedynczego cyklu, czyli gdy szybko zbliżymy magnes i poczekamy aż temperatura się ustabilizuje a następnie szybko go odsuniemy Fig.4 z tym, jak zmienia się temperatura, gdy będziemy szybko zbliżać i wolno odsuwać magnes Fig.5. 28,10 28,05 T [°C] 28,00 27,95 27,90 27,85 27,80 27,75 0 200 400 600 800 1000 t [s] Fig.4 Próbka gadolinu znajduje się w polu magnetycznym dopóki temperatura się nie ustabilizuje, różnica pomiędzy największą a najmniejszą temperaturą t 0,31C 59 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Fig.5 Pole magnetyczne było zmieniane kilkakrotnie t 1,36C Zauważamy widoczną różnice w zmianie temperatury, możemy to wytłumaczyć tym, że nie wszystkie domeny magnetyczny są wstanie uporządkować się podczas jednego cyklu nawet w polu o dużym natężeniu. Podsumowanie Podsumowując efekt magnetokaloryczny jest bardzo ciekawym zjawiskiem, przy odpowiednio opracowanej technologii istnieją realne szanse na wdrożenie tego sposobu uzyskiwania ciepła oraz schładzania ciał do powszechnego użytku. Bibliografia Vitalij K. Pecharsky, Karl A. Gschneidner „Advanced magnetocaloric materials: What doesthe future hold?” P. J. von Ranke „Analytical model to understand the colossal magnetocaloric effect”, PHYSICAL REVIEW B 71 David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker „Podstawy Fizyki”, PWN 2010. R.Feynman „Feynmana Wykłady z Fizyki 2.1”, PWN 2001. Ryszard Wojciechowski „Statistical Physicsphase transitions”. 60 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PAWEŁ PROMNY VII LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE IM. MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W KATOWICACH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Wahadło fizyczne W mojej pracy badawczej zajmuję się wahadłem fizycznym oraz badam jak zmieni się częstotliwość drgań metalowej płyty zawieszonej na jednym z wierzchołków od miejsca przyklejenia dodatkowej masy punktowej. Uzyskałem konkretne rozwiązania matematyczne, które następnie zostały sprawdzone doświadczalnie. Wyznaczanie momentu bezwładności płyty Kwadratową płytę o masie m i boku o długości a obracającą się wokół środka możemy podzielić na 4 mniejsze kwadraty o masie m/4 i boku a/2, które obracają się wokół narożnika. Korzystając z fakt, że moment bezwładności jest wielkością addytywną, moment bezwładności dużej płyty musi być równy sumie momentów mniejszych płyt, możemy to zapisać: m a 2 m a 2 2 kma 4 k 4 2 4 4 2 Po rozwiązaniu równania otrzymujemy, że współczynnik k jest równy 1//6 61 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Zmiana środka ciężkości płyty po naklejeniu masy We wzorze na częstotliwość drgań wahadła fizycznego występuje długość odcinak pomiędzy środkiem ciężkości a punktem zawieszenia. Jednakże odległość ta zmienia się po doklejeniu dodatkowej masy. Aby wyliczyć zależność tej długości od miejsca przyklejenia masy płytę traktujemy jak układ współrzędnych o osiach zawartych w bokach i początku w punkcie zawieszenia, teraz możemy przypisać masie konkretne współrzędne i wyliczyć zmianę długości. Zredukowana długość wahadła Aby wyznaczyć punkty, w których po oklejeniu dowolnej masy częstotliwość się nie zmieni, możemy zamieć to wahadło na wahadło matematyczne o tej samej częstotliwości. Korzystając z faktu, że częstotliwość wahadła matematycznego nie zależy od masy możemy stwierdzić, że jeśli na wahadle fizycznym dokleimy masę w odległości równej długości zredukowanej wahadła to masa się nie zmieni odległość to jest równa l 2 2 a 3 SYMULACJE ZMIAN CZĘSTOTLIWOŚCI Znając już zależność długości wahadła od miejsca przyklejenia dodatkowej masy oraz moment bezwładności płyty możemy wyprowadzić wzór uwzgledniający n doklejonych mas. m0 mi g mmi xi mmi yi i i J 0 mi ri 2 2 f 1 2 2 Możemy teraz wykreślić wykres przedstawiający tą zależność częstotliwości od x i y. 62 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Oraz w rzucie z góry. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA W części doświadczalnej przedstawiliśmy metody pomiarowe, nasz model wahadła fizycznego oraz zbadaną przez nas zależność częstotliwości od odległość masy znajdującej się na przekątnej płyty. o Model wahadła fizycznego Metalowy kwadrat został zawieszony za pomocą sznurka na stabilny statywie. 63 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 METODA POMIARU CZĘSTOTLIWOŚCI Częstotliwość badaliśmy przez analizę filmu z doświadczenia za pomocą programu TRACKER. Otrzymywaliśmy dokładną wartość częstotliwości dla danego położenia masy. 64 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 MOJE POMIARY Wykres przedstawia nasze pomiary dla masy na przekątnej płyty. Doświadczenie to potwierdza nasze założenia teoretyczne oraz słuszność zastosowanego modelu matematycznego. 65 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 MARIUSZ NOWAK VII LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE IM. MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W KATOWICACH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Solitony 1. Solitony Soliton to zlokalizowana fala, która może poruszać się na bardzo dużym dystansie praktycznie nie zmieniając swojego kształtu [1]. Fale takie posiadają własności typowe dla cząstek materialnych (co objawia się m.in. w trakcie ich zderzeń). Solitony, stosowane są do opisu wielu efektów w fizyce jako jedna z podstawowych metod opisu zjawisk nieliniowych. Solitonami są np. tsunami ale również bardzo krótkie fale wykorzystywane w telekomunikacji światłowodowej. Wykorzystuje się je do opisu nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego, fazowych przemian martenzytycznych w brązach z pamięcią kształtu, transportu energii w łańcuchach DNA, oraz w wielu innych przypadkach, bowiem nieliniowe zjawiska fizyczne są w tej chwili jednymi z najważniejszych obiektów badań. 2. Solitony w falownicy W celu badania solitonów mechanicznych, skonstruowałem (zmodyfikowaną według mojego planu) falownicę liniową (rys. 1a) oraz przedstawioną na rys. 1b falownicę w kształcie pierścienia (jakiej nie znalazłem w literaturze [1]). Rys. 1. Solitony na falownicach liniowej (a) oraz pierścieniowej (b). 66 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Ruch pojedynczego wahadła w falownicy, opisywany jest równaniem: gdzie wyrażenie po lewej stronie związane jest z ruchem obrotowym wahadełka, a kolejne składniki po prawej stronie równania wynika z działającego na nie momentu sił wywołanego grawitacją ( ), momentu ( ) ( )), momentu sił tłumienia ( ⁄ ) oraz zewnętrznego momentu skręcającego ( sił podtrzymujących ruch. jest kątem skręcenia n-tego wahadła, t to czas, I oznacza moment bezwładności pojedyńczego wahadła o masie m i długości L, g jest przyspieszenieniem grawitacyjnym, zaś jest współczynnikiem momentu skręcającego fragmentu sprężyny pomiędzy dwoma wahadłami. Jeżeli wahadła są wystarczająco blisko siebie a moment sił zewnętrznych równoważy moment sił tłumiących ruch, to możemy uprościć powyższe równanie, do równania Sine-Gordona (SN): √ gdzie prędkość tzw. fal liniowych opisana jest wzorem ⁄ jest częstotliwością kołową. √ ⁄ , jest odległością pomiędzy dwoma wahadłami, Równanie Sine-Gordona jest nieliniowe, ponieważ działanie siły grawitacji zależy od sinusa kąta wychylenia. Jedynie dla małych wychyleń, kiedy sin , rów a e to przyb era po tać znanego rów a a Kle a-Gordo a, op ującego fale liniowe. Rozwiązanie równania Sine-Gordona, ze względu na kąt wychylenia zapisuje się w postaci [ ( √ )] znaki + lub – są związane z występowaniem dwóch typów solitonów: kink i antikink (rys. 2). Różnią się one stroną, w którą skręcone są wahadełka. Solitony typu kink i antikink są topologiczne, tzn. swoim przejściem zmieniają układ. Rys. 2. Solitony typu kink (czarna strzałka) i antikink (czerwona strzałka) odpowiadają konfiguracjom, w których wahadła są skręcone odpowiednio od 0 do 2 oraz od 0 do -2. Występuje również, bardzo niestabilny breather soliton (rys. 3), powstający w wyniku kolizji kink i antikink soliton. W literaturze polskiej soliton ten znany jest jako „dychacz” [2]. Spotyka się również nazwę angielską bion pochdzącą z faktu, iż soliton ten stanowi stan związanych ze sobą dwóch solitów: kink oraz antikink [1]. 67 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Rys. 3. Tzw. breather soliton powstający w wyniku kolizji solitonów: kink i antikink. 3. Solitony jako cząstki relatywistyczne W przeciwieństwie do solitonów nietopologicznych, kink soliton może spoczywać w jednym miejscu. Jego amplituda nie zależy od prędkości. Równanie Sine-Gordona jest niezmiennicze ze względu na transformację Lorentza. Soliton w falownicy, może poruszać się tylko w pewnym zakresie prędkości. W przypadku solitonów mających prędkość bliską prędkości granicznej odpowiadającej prędkości fali liniowej obserwuje się kontrakcję Lorentza (szybciej poruszający się soliton staje się węższy). Poza tym kink soliton posiada inne własności cząstek relatywistycznych. Jego pęd i energia są opisane następującymi wzorami oraz √ √ Gdzie v oznacza prędkość solitonu, zaś jego masa wynosi Przy czym grawitacja nie działa na masę solitonu. 4. Przeprowadzone i planowane eksperymenty W pracy przedstawione są sfilmowane eksperymenty przeprowadzone na falownicach liniowej oraz pierścieniowej. W szczególności są to m.in. eksperymenty ilustujące korpuskularne własności solitonów (w trakcie różnego typu zderzeń), zachowanie solitonów w sieci, przespieszanie solitonów w momencie przejścia na pomiędzy wahadełkami o różnych momentach bezwładności, równoważenie momentu sił tłumiących ruch solitonów w falownicy za pomocą zmian momentów bezwładności wahadeł, oraz zachowanie solitonów we wnęce ograniczonej wahadełkami o innym momencie bezwładności. Ten ostatni przypadek przypomina zachowanie się cząstek w jamie potencjału. Planuję przeprowadzenie eksperymentów, sprawdzających czy istnieje możliwość tunelowania solitonów między dwoma graniczącymi ze sobą wnękami. 5. Wnioski Solitony są ciekawymi zjawiskami nieliniowymi. Falownica daje dobre możliwości ich obserwacji. Wyniki tych obserwacji być może będą przydatne dla zrozumienia innych zjawisk nieliniowych. 68 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Literatura [1] M. Remoissenet, Waves called Solitons. Springer, Berlin 2010. [2] J. Mostowski, Elektrodynamika, w: Encyklopedia fizyki współczesnej, PWN, Warszawa 1983, str. 81-82. 69 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 JAKUB TRZECIAK I LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE IM. JANA SMOLENIA W BYTOMIU GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Huśtawka Huśtawka jest powszechnie używana przez dzieci do zabawy. Jak to się jednak dzieje, że huśtanie jest w ogóle możliwe? Jednym z faktów tłumaczących to zjawisko jest to, że z powodu ruchów nogami jakie są wykonywane przy huśtaniu, huśtawkę można przedstawić jako podwójne wahadło. Co więcej huśtanie jest przypadkiem rezonansu parametrycznego, oraz w wyniku naszej działalności zmieniamy położenie środka ciężkości względem początku wahadła, którym jest huśtawka. Wspomniany rezonans parametryczny polega na wzbudzeniu niestabilności układu drgającego i wzroście amplitudy jego drgań w wyniku okresowej zmiany parametrów tego układu. Zachodzi najefektywniej jeżeli jest spełniona równość ωp=2ω0/k gdzie, ωp- częstość zmiany parametrów, ω0- częstość własna układu, k= 1, 2, 3, … Poniższy wykres jest wykresem amplitudy od częstości zmian. Pola zaznaczone na tym wykresie przez cienkie krzywe wyznaczają wartości amplitudy i częstości zmian, przy których stan bezruchu traci stabilność w układzie bez tarcia. Obszary zacieniowane odpowiadają układowi doznającemu oporów. 70 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Ze wzrostem amplitudy zaznaczone obszary poszerzają się, co oznacza, że im większe są zmiany parametru, tym mniej ściśle musi być dopasowana ich częstość do częstości własnej układu. W celu analizy zjawiska huśtania stworzyłem model naukowy. Jest on zbudowany z korby, statywu i nitki przeciągniętej przez dziurkę w desce w górnej części konstrukcji. Nitka jest przytwierdzona do korby. Za pomocą korby nitka jest wciągana i opuszczana w odpowiednich momentach co prowadzi do wzrostu energii układu. Gdy nitka jest wciągana działamy przeciwko siłom działającym na kulkę, dzięki czemu wykonywana przez nas praca jest dodatnia. Jej wartość opisuje poniższy wzór W= (Mg+Mv2/l)Δl Gdy opuszczamy kulkę wykonujemy ujemną pracę, ponieważ działamy zgodnie z kierunkiem działania sił. Poniższy wzór opisuje wartość tej pracy W1= -MgΔlcosα Suma tych energii powinna być dodatnia i jest to wartość o którą wzrasta energia układu w połowie jednego okresu ruchu wahadła. Ten wzrost przedstawia poniższy wykres energii kinetycznej od czasu. 71 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 TOMASZ KUĆMA VII LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE IM. MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W KATOWICACH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Piłeczka w szklance wody Doświadczenie dotyczy napięcia powierzchniowego. Staram się w nim wyjaśnić następujące zjawisko: umieszczamy w napełnionej do połowy wodą szklance piłeczkę pingpongową. Piłeczka zostaje zniesiona do ścian szklanki za każdym razem, gdy próbujemy ją od nich odsunąć. Jednak gdy dolejemy tyle wody, by w szklance utworzył się menisk wypukły, piłeczka zachowuje się w odwrotnie, dąży do jej środka. Skupiłem się na drugiej sytuacji. Na piłeczkę działają siły związane z napięciem powierzchniowym, które zależą od jej położenia w szklance. Gdy odsuwamy ją od środka powierzchni wody w szklance, wraca ona do pozycji wyjściowej, w której energia potencjalna jest najmniejsza (położenia stabilnej równowagi) ruchem drgającym o gasnącej amplitudzie. By wyznaczyć wartość siły działającej na piłeczkę, posłużymy się nieskomplikowanym zestawem doświadczalnym. Ustawiamy szklankę z wodą pomiędzy ramionami statywu. Bierzemy włos, przymocowujemy do jednego z jego końców małą plastelinową kulkę, natomiast drugi koniec przywiązujemy do ramienia statywu i przewieszamy włos przez drugie ramię. Gdy oprzemy odcinek włosa pomiędzy ramionami o piłeczkę na wysokości jej środka, plastelinowa kuleczka podniesie się. Jednak by zmierzyć różnicę jej wysokości, posłużymy się układem optycznym: przepuszczamy wiązkę lasera przez soczewkę skupiającą o ogniskowej 5cm, tak, by światło po przejściu przez soczewkę padało na kulkę z plasteliny. Na oddalonym o 2m ekranie otrzymamy obraz kulki wielokrotnie powiększony. To pozwala zmierzyć nam różnicę wysokości kulki z dostateczną dokładnością, by wyznaczyć siłę działającą na piłeczkę pingpongową. Korzystając ze schematycznego rysunku rozkładu sił działających na piłeczkę, dochodzimy do wzoru na siłę działającą na piłeczkę w zależności od jej położenia: h – różnica wysokości piłeczki między sytuacją, gdy 2mg h 2 2hl Fr hl włos zwisa swobodnie, a gdy jest oparty o piłeczkę m – masa kuleczki z plasteliny l - odległość pomiędzy ramionami statywu 72 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 MIROSŁAW LANGER KATOLICKIE LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE W SIEMIANOWICACH ŚLĄSKICH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Wilgotny Wafel . Natura fal elektromagnetycznych i ich właściwości, oraz zastosowanie w kuchenkach mikrofalowych Wybranym przeze mnie tematem doświadczalnym był „Wilgotny Wafel”. Problem ten polegał na eksperymentalnym zbadaniu przestrzennego rozkładu natężeń pól elektromagnetycznych w komorze rezonansowej kuchenki mikrofalowej. Ponadto należało zbadać, czy szklanka z wodą zaburza ten rozkład, oraz trzeba było wyznaczyć prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych w powietrzu. Z przeprowadzonych przeze mnie rozważań teoretycznych, oraz badań i pomiarów doświadczalnych rozszerzyłem swój problem naukowy poprzez przeanalizowanie natury fal elektromagnetycznych, ich właściwości, oraz zastosowania w współczesnej technice, zwłaszcza w kuchenkach mikrofalowych. Swoją pracę podzieliłem na dwie części: Część teoretyczną. Część doświadczalną. Część teoretyczna James Clerk Maxwell (1831-1879) jako pierwszy na świecie udowodnił, ze elektryczność i magnetyzm są dwoma rodzajami tego samego zjawiska jakim jest elektromagnetyzm. Fale elektromagnetyczne przewidział poprzez opisanie ich słynnymi Równaniami Maxwella w 1861 roku: Po prawej stronie mamy postać całkową równań Maxwella a po lewej różniczkową. Wychodząc z równań Maxwela wykazałem, że prędkość fal elektromagnetycznych w próżni jest identyczna, równa prędkości światła: √ Dlatego też elektromagnetyzm ma wspólną cechę z optyką i stanowi jej integralną część, gdyż optyka jest nauką o świetle. Ponownie z równań Maxwella wykazałem, ze fala elektromagnetyczna jest połączeniem fali elektrycznej i magnetycznej. Opisują to równania: 73 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 ( ) ( ) W mojej pracy naukowej na podstawie równań Maxwella wykazałem, że w kuchence mikrofalowej wyzwalana jest fala stojąca, oraz dzięki nim opisałem matematycznie doświadczalnie zbadany przestrzenny rozkład natężeń pól elektromagnetycznych. Część doświadczalna Na zdjęciu po lewej stronie mamy wafla z charakterystycznymi spaleniznami, z kolei po prawej stronie efekt użycia szklanki z wodą w komorze rezonansowej mikrofalówki. W doświadczeniu mam zamiar użyć tzw. „Wieży Waflowej” mojego projektu, aby zbadać przestrzenny rozkład natężeń pól elektromagnetycznych. Do dokonania pomiaru odległości spalenizn użyję kilku rodzaju przyrządów pomiarowych: metra krawieckiego, linijki, suwmiarki oraz mikrometra. Postaram się jeszcze bardziej doprecyzować wyniki pomiarów oraz niepewności pomiarowych, oraz zależności wynikających z tego. 74 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 ELIZA BASIŃSKA III LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE W KATOWICACH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Rekurencyjna lewitacja 1. Wstęp Współcześnie wynaleziono już wiele metod lewitacji. W mojej pracy zajęłam się lewitacją związaną z właściwościami nadprzewodników. Celem badań było wykazanie, że tak zwana „rekurencyjna lewitacja” jest możliwa. Pojęcie nadprze-wodnictwa zostało wprowadzone już w 1911 roku przez Kamerlingh’a Ohnnes’a. Odkrył on, że rtęć poniżej pewnej temperatury krytycznej zaczyna nadprzewodzić, co oznacza, że jej opój elektryczny wynosi zero (Rys. 1). Rys. 1: Nagroda Nobla 1913, zdobyta przez Kamerlingh Onnes’a za odkrycie nadprzewodnictwa. Oś pionowa – opór elektryczny. Oś pozioma temperatura. 2. Fizyka Nadprzewodnictwa Pełną fenomenologiczną teorię nadprze-wodnictwa BCS przedstawili John Bardeen, Leon Cooper i Robert Schrieffer. Według tej teorii, w bardzo niskiej temperaturze nośnikami prądu przestają być elektrony. Ich rolę przejmują. Pary Coopera. Pary Coopera są układem dwóch fermionów (np. elektronów) oddział-łujących ze sobą poprzez drgania sieci krystalicznej – fonony. Pary Coopera ulegają kondensacji Bosego-Einsteina i przewodzą prąd. Pęd całkowity pary Coopera nie zmienia się wskutek oddziaływania między jednym z jej elektronów a całą siecią. Pary Coopera oddziela od stanów wzbudzonych tzw. przerwa energetyczna (obraz 2) 75 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Rys 2: Przerwa energetyczna 3. Efekt Meissnera Gdy ciało przechodzi w stan nadprzewodzący, pole magnetyczne o natężeniu mniejszym od krytycznego nie wchodzi do nadprzewodnika poza cienką warstwą powierzchniową. Drugie równanie Londonów (1934r.) jest poprawnym matematycznie opisem efektu Meissnera (równanie 1) ns e 2 J E m Równanie 1: Drugie równanie Londonów. J - gęstość prądu [A/m ]; ns - gęstość nadprzewodzących nośników 2 prądu; e - ładunek elektryczny [C]; m - masa [kg]; E - natężenie pola elektrycznego [N/C] Grubość warstwy do której wnika pole magnetyczne nazywane jest głębokością wnikania Londonów. 4. Cel badań Dzięki Efektowi Meissnera możliwa jest lewitacja. Gdy umieścimy ciało w stanie nadprzewodzącym nad silnym magnesem, to nadprzewodnik będzie lewitował. Można także odwrócić sytuację – nadprzewodnik leży na ziemi, a magnes (silny i lekki) lewituje. Celem moich badań było sprawdzenie, czy układ magnes – nadprzewodnik – magnes będzie lewitował. 76 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 5. Opis doświadczenia Do doświadczenia potrzebne są 2 magnesy neodymowe w kształcie walca. Większy: (4,5[cm] x 1,5[cm]), i mniejszy: (2,5[cm] x 0,7 [cm]). Jako nadprzewodnika można użyć np. substancji YBaCuO, lub innej, której temperatura jest wyższa od temperatury ciekłego azotu. Rys. 4 Odwzorowanie przeciętnej struktury YBa2Cu3O6:93 Wyznaczonej przez (a) „Rietveld rendement” i (b) „RMC renement of neutron total scattering data” [1] Po wprowadzeniu pastylki nadprzewodnika w stan nadprzewodzący (przez umieszczenie jej na 1 min. w ciekłym azocie) wypoziomować blat. Następnie należy ułożyć kolejno nad sobą: większy, silny magnes neodymowy, nadprzewodnik i na górę mniejszy, słabszy magnes. Nadprzewodnik Magnesy Rys. 4: Układ lewitujący. Nadprzewodnik (szary) to substacnja o wzorze chemicznym YBaCuO. Została ona schłodzona do temperatury ciekłego azotu. 77 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 6. Wnioski Dynamika tego układu nie została jeszcze zbadana. Jednak na podstawie założeń teoretycznych pewne jest, że w przypadku, gdy podeprze się układ tak, aby zachować wertykalny układ, to nadprzewodnik nie spadnie na magnes, ani górny magnes nie spadnie na nadprzewodnik, dopóki YBaCuO pozostanie w stanie nadprzewodzącym. Innymi słowy, układ będzie stabilny aż do przekroczenia temperatury krytycznej przez nadprzewodnik. 7. Bibliografia [1] Reverse Monte Carlo study of apical Cu-O bond distortions in YBa2Cu3O6:93. Opublikowano: December 22, 2011 [2] A Teachers Guide to Superconductivity for High School Students: Robert W. Dull Largo High School Largo Florida [3] IEEE Transactions on Applied Superconductivity [4]aHeike Kamerlingh Onnes’s Discovery of Superconductivity: Rudolf de Bruyn Ouboter. Scientific American March 1997 78 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 KATARZYNA TRZASKA II LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE W KWIDZYNIE GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Badania nad okresem drgań wahadła fizycznego 1. Cele Głównym celem mojego eksperymentu jest zmierzenie, jak zmienia się okres drgań wahadła fizycznego, gdy nakleimy dodatkową masę w różnych miejscach na wahadle , oraz znalezienie długości zredukowanej dla mojego wahadła. Fig. 1, 2. Przykłady dodatkowej masy naklejonej w różnych miejscach 2. Wahadło fizyczne Wahadłem fizycznym jest każda bryła sztywna mogąca obracać się wokół osi nie przechodzącej przez środek ciężkości tej bryły. Okres drgań i długość zredukowana są jednymi z parametrów wahadła. Fig. 2. Prosty przykład wahadła fizycznego 3. Wzory użyte w prezentacji Do obliczenia głównych parametrów takich jak okres drgań lub zredukowanej długości użyłam paru wzorów, dla przykładu Twierdzenie Steinera: 79 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Iz= Icm + mr 2 (1) Eq.1 Twierdzenie Stweinera i parę innych wzorów (moment bezwładności itp.) 4. Wyniki pomiarów Po seriach moich pomiarów mogłam stworzyć wykres ukazujące wyniki, jak zmienia się okres drgań, kiedy dodatkowa masa była przyklejana na różnych dystansach od osi obrotu. y = 13,399x2 - 0,6323x + 0,4495 ta [s] R² = 0,9685 r [m] Wykres 1. 5. Wnioski Po wszystkich pomiarach i obliczeniach znalazłam parę wniosków o moim wahadle fizycznym i problemie ze znalezieniem zredukowanej długości. 80 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 Po pierwsze, w końcu udowodniłam to, że jeśli nakleimy dodatkową masę w odległości zredukowanej długości, to okres drgań jest porównywalny, praktycznie taki sam jak bez dodatkowej masy. Drugim wnioskiem jest to, że jeśli przyklejamy dodatkową masę w różnych miejscach lecz na tym samym dystansie od osi obrotu, to okres drgań wahadła się nie zmienia. Ostatnim wnioskiem ze wszystkich jest to, jeżeli przykleimy dodatkową masę na najdalszym, możliwym dystansie od osi obrotu, to okres drgań jest najdłuższy. 81 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 AGNIESZKA SEWERYN IV LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCE W GLIWICACH GRUPA TWÓRCZA „QUARK” PAŁAC MŁODZIEŻY W KATOWICACH Bąbelki MODEL TEORETYCZNY Pływanie ciał w wodzie bez bąbelków można łatwo opisać za pomocą prawa Archimedesa. Na każde ciało zanurzone w wodzie działa siła skierowana pionowo w górę o wartości równej ciężarowi wypartej wody. Warunek wypływania ciał na powierzchnię wody: g g g g Ciało wypływa na powierzchnię wody, gdy jego gęstość jest mniejsza od gęstości wody. Analogicznie ciało opada na dno naczynia, gdy jego gęstość jest większa od gęstości wody. Po wrzuceniu ciała do wody z bąbelkami zaobserwować można zjawisko flotacji. Zachodzi ono jedynie dla ciał niezwilżających się. Zwilżanie ciała polega na rozpływaniu się cieczy na jego powierzchni. Zachodzi ono, gdy oddziaływanie między cząsteczkami ciała stałego i cieczy jest większe od siły napięcia powierzchniowego cieczy. Na powierzchni ciała niezwilżonego można zaobserwować błonkę powierzchniową, podobną do tej na powierzchni wody. W cząsteczkach zwilżanych zjawisko takie nie zachodzi. Jeżeli ciało nie zwilża się, bąbelki zaczynają przylegać do jego powierzchni. Pęcherzyki powietrza przy kontakcie pod wodą z cząstkami niezwilżonymi, chętnie się z nimi łączą, gdyż sumaryczna powierzchnia ich błonki powierzchniowej maleje, co jest korzystne energetycznie. Gęstość cząsteczek ciała stałego jest tym samym sztucznie zmniejszana, co pozwala im na unoszenie się na powierzchnię cieczy. Po osiągnięciu tego stanu pęcherzyki gazu odrywają się od ciała i ulatniają do atmosfery, a ciało ponownie zaczyna opadać na dno naczynia. Proces flotacji powtarza się aż do momentu, gdy ilość bąbelków w naczyniu nie będzie wystarczająca do uniesienia ciała stałego. Ile pęcherzyków CO2 o średnicy dp = 1 mm potrzeba, aby wynieść na powierzchnię wody rodzynkę o średniej gęstości ρr = 1,1 g/cm3 i średnicy dr= 0,5 cm? ρc – gęstość cieczy (1 g/cm3) ρp – gęstość CO2 w pęcherzykach – przyjmijmy 2 · 10–3 g/cm3 x – szukana ilość pęcherzyków. 82 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 x pęcherzyków CO2 po połączeniu się z rodzynkiem utworzy obiekt o objętości d d Wartość siły wyporu działającej na ten obiekt to ( ) Wartość siły ciężkości x pęcherzyków i rodzynki to g d g d Liczbę pęcherzyków CO2 x, niezbędnych do wyniesienia rodzynka o średnicy dr i gęstości ρr, wyznaczymy z nierówności (siła wyporu musi być większy od siły ciężkości). F g g g ( ) g ( ) Po wstawieniu odpowiednich danych otrzymamy wynik, iż x > 12,5. To oznacza, że przy spełnieniu przyjętych założeń 13 pęcherzyków CO2 uniesie rodzynkę. OPIS EKSPERYMENTU Do przeprowadzenia eksperymentu użyte zostały trzy rodzaje wody- niegazowana, lekko gazowana i gazowana. Eksperyment polega na obserwacji zachowania rodzynek we wszystkich rodzajach wody. W tym celu przygotowujemy trzy szklane pojemniki, do których wrzucamy kilka rodzynek. Następnie wlewamy do naczynia wodę. WYNIKI EKSPERYMENTU Po dolaniu wody do rodzynek w dwóch pierwszych naczyniach (z wodą gazowaną i lekko gazowaną) obserwujemy zjawisko flotacji. Pęcherzyki CO2 z wody otaczają rodzynki, które następnie wypływają na powierzchnię wody. Następnie pęcherzyki odrywają się od rodzynek, które opadają na dno naczynia, po czym zjawisko powtarza się. W naczyniu z wodą lekko gazowaną bąbelki „kończą się” szybciej niż w naczyniu z wodą gazowaną, przez co proces zachodzi mniejszą ilość razy. 83 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 W naczyniu z wodą niegazowaną rodzynki opadają na dno. Ich gęstość jest większa od gęstości wody. Po dotknięciu dna rodzynki osiadają na nim i zostają w takim położeniu. Wyniki eksperymentu zostały porównane z obserwacjami udostępnionymi na portalu youtube.com. W obu przypadkach rodzynki zachowują się podobnie, zgodnie z teorią doświadczenia. WNIOSKI Zjawisko flotacji, choć odkryte przypadkiem, ma ogromny wpływ na współczesny przemysł. Umożliwia ono rozdział rozdrobnionych ciał stałych. 84 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 W praktyce przemysłowej mieszaniną ciał stałych jest najczęściej kopalina, a cieczą woda. Rozdrobniony materiał wsypuje się do zbiornika maszyny flotacyjnej (flotownika) poddając równocześnie aeracji. Cząstki trudno zwilżalne otaczają się w większym stopniu pęcherzykami powietrza niż łatwo zwilżalne, dzięki czemu unoszą się na powierzchnię, skąd zbierane są w postaci piany. Odpowiednie warunki fizyko-chemiczne, poprawiające efektywność flotacji wymuszonej, zapewniają tzw. odczynniki flotacyjne. BIBLIOGRAFIA http://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Archimedesa http://www.fizykon.org/statyka_osr_ciagle/osr_c_warunki_plywania_cial.htm „Tańczące rodzynki i flotacja", Foton nr 103, s.60-61 http://www.youtube.com/watch?v=6j0aqfkCfDM http://www.youtube.com/watch?v=ag_1EXVGcjI Ryszard Błażejewski „100 prostych doświadczeń z wodą i powietrzem” Wydawnictwo NaukowoTechniczne, Warszawa 1991. http://83.0.189.218/joomla_5lo/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=139&It emid=169&lang=pl http://encyklopedia.wp.pl/encid,1752132,name,zwilzanie,haslo.html?ticaid=1dbea http://pl.wikipedia.org/wiki/Flotacja 85 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 PRASA O SUKCESACH GT QUARK 86 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 87 Ogólnopolska Konferencja Młodych Naukowców 2012 REDAKCJA Urszula Woźnikowska-Bezak Katarzyna Pietrzykowska OPRACOWANIE GRAFICZNE I SKŁAD KOMPUTEROWY Bartłomiej Bezak 88