44. Mezinárodní fyzikální olympiáda 2013 - jedna stříbrná a dvě bronzové medaile

Jan Kříž, Univerzita Hradec Králové

V roce 2013 proběhl už 44. ročník Mezinárodní fyzikální olympiády (MFO) – vrcholové světové soutěže středoškolských studentů ve fyzice.

Soutěž pořádaly společně ve dnech 7. až 15. července Dánská technická univerzita a institut Nielse Bohra Kodaňské univerzity za finanční podpory a garance Ministerstva dětí a školství Dánského království. Jednota českých matematiků a fyziků (JČMF), odborný garant Fyzikální olympiády v České republice, z pověření Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky na soutěž vyslala podle doporučení Ústřední komise Fyzikální olympiády sedmičlennou reprezentaci v tomto složení:

• RNDr. Jan Kříž, Ph.D., Univerzita Hradec Králové, vedoucí delegace,
• Mgr. Filip Studnička, Univerzita Hradec Králové, pedagogický vedoucí,

soutěžící – individuální členové českého družstva:

• Lubomír Grund, absolvent Gymnázia Christiana Dopplera v Praze,
• Jiří Guth Jarkovský, student Gymnázia v Jírovcově ulici, České Budějovice,
• Jakub Vančura, absolvent Gymnázia na třídě Kpt. Jaroše, Brno,
• Jakub Rösler, student Gymnázia Jiřího Gutha Jarkovského, Truhlářská, Praha,
• Miroslav Hanzelka, absolvent Gymnázia v České Lípě.

Náhradníkem soutěžících (necestujícím) byl Jan Povolný, absolvent Gymnázia na třídě Kpt. Jaroše, Brno. Náklady na výjezd české delegace byly uhrazeny z prostředků poskytnutých JČMF Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy a za přispění JČMF.

Uvedení členové českého družstva byli vybráni na základě výběrového soustředění (konaném 27. 3. – 29. 3. 2013 na katedře fyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové). Na toto soustředění bylo pozváno všech 12 vítězů celostátního kola 54. ročníku Fyzikální olympiády (FO) kategorie A (konaného v únoru 2012 v Brně). Během necelých tří dnů byly účastníkům soustředění zadány tři teoretické a tři experimentální náročné testy na úrovni úloh MFO. Na základě výsledků těchto testů, s přihlédnutím k výsledkům v celostátním a krajském kole vybrali vedoucí delegace společně s dalšími členy předsednictva Ústřední komise Fyzikální olympiády, Prof. RNDr. Ivo Volfem, CSc. a Prof. Ing. Bohumilem Vybíralem, CSc., pět reprezentantů na MFO a jednoho náhradníka.

Další přípravu družstva, jeho náhradníka a dalších nadějných studentů z nižších ročníků středních škol organizoval prof. RNDr. Ivo Volf, CSc. Příprava probíhala ve dvou etapách: jednak korespondenční formou, jednak na dvanáctidenním intenzivním soustředění v prostorách katedry fyziky Přírodovědecké fakulty Univerzity Hradec Králové v červnu 2013.

Program

Neděle, 7. 7.

Den příjezdu a registrace.

Pondělí, 8. 7.

Pondělí, 8. 7. Slavnostní zahájení v aule DTU. Vedoucí poté diskutovali a schvalovali znění teoretických úloh soutěže. Následoval jejich překlad do národních jazyků (činnost do ranních hodin 9. 7.). Studenti v odpoledních hodinách – exkurze do parku Dyrehaven.

Úterý, 9. 7.

Úterý, 9. 7. Studenti – řešení teoretických úloh (3 úlohy, 5 hodin), odpoledne exkurze a přednášky v Institutu Nielse Bohra Kodaňské univerzity. Vedoucí – dopoledne exkurze a přednášky v Institutu Nielse Bohra Kodaňské univerzity, odpoledne projížďka lodí po kodaňských kanálech.

Středa, 10. 7.

Středa, 10. 7. Studenti – návštěva zábavního parku Tivoli. Vedoucí – dopoledne oprava teoretických úloh; odpoledne diskuse, schvalování a překlad dvou experimentálních úloh soutěže do národních jazyků (opět do ranních hodin 11.7.).

Čtvrtek, 11. 7.

Čtvrtek, 11. 7. Studenti – řešení experimentální úlohy, odpoledne prohlídka prostor DTU. Vedoucí – exkurze do muzea moderního umění Louisiana a na hrad Kronborg.

Pátek, 12. 7.

Pátek, 12. 7. Studenti – Experimentárium Kodaňské univerzity, odpoledne recepce na kodaňské radnici. Vedoucí – dopoledne oprava experimentálních úloh, odpoledne recepce na kodaňské radnici (společně se studenty).

Sobota, 13. 7.

Sobota, 13. 7. Studenti – prohlídka muzeí v Roskilde. Vedoucí – zasedání mezinárodní jury (stanovení limitů pro udělení medailí, diskuse o změnách statutu soutěže); poté moderace (diskuse k opravám) teoretických i experimentálních úloh do pozdních večerních hodin.

Neděle, 14. 7.

Dopoledne: studenti – vyhlídková plavba po kodaňských kanálech. Vedoucí –zasedání mezinárodní jury – schválení konečných výsledků soutěže, volba nového prezidenta MFO (stal se jím na druhé funkční období současný prezident, Dr. Hans Jordens z Nizozemska), budoucí MFO. Odpoledne – slavnostní zakončení soutěže s předáváním ocenění (záznam na stránkách ipho 2013).

Pondělí 15. 7.

Pondělí 15. 7. Den odjezdu. Česká delegace odjížděla vlakem z Kodaně a dorazila do Prahy v 19:26.

Úlohy soutěže

Organizátoři připravili soutěžícím tyto tři velmi náročné, ale zajímavé a aktuální teoretické úlohy:

1. Meteorit Maribo. Tato úloha studovala různé aspekty dopadu meteoritu Maribo do jižního Dánska v roce 2009. Některá data studenti získali přímo z předložených autentických fotografií dopadu. Museli prokázat znalosti především z mechaniky, termiky, ale také jaderné fyziky.
2. Plazmonový generátor páry. Tato úloha byla jednoznačně nejobtížnější a velmi moderní. Jednalo se v ní o jev, jehož experimentální pozorování bylo publikováno teprve letos! Zdrojem energie velmi účinného generátoru páry je dopadající světlo a jádro efektu tkví v kolektivním kmitání volných elektronů kovových nanočástic. Studenti museli v této úloze použít svých znalostí z elektřiny a magnetismu.
3. Grónský ledovec. Jednalo se o klasickou úlohu z mechaniky. Soutěžící měli za úkol studovat tzv. tečení ledovce (ledovec se neustále pohybuje, lze ho popisovat jako velmi viskózní nestlačitelnou kapalinu). Dále určovali, jak lze z hlubokého vrtu uvnitř ledovce usuzovat na změny klimatu v historii. V závěru úlohy se zabývali důsledky případného roztání Grónského ledovce.

Experimentální úlohy. Byly zadány dvě nezávislé úlohy, které byly sice časově velmi náročné, na druhou stranu je nutné je považovat za úlohy standardní a zvládnutelné.

1. Rychlost světla. V této úloze měřili soutěžící rychlost světla v látkovém prostředí – uvnitř optického kabelu. V další části této úlohy určovali index lomu vody díky refrakci laserového paprsku vysílaného laserovým délkovým měřidlem.
2. Solární články. 2. Solární články. Jednalo se o klasickou úlohu na fotovoltaické články. Soutěžící nejdříve studovali závislost zkratového elektrického proudu článkem na vzdálenosti článku od zdroje světla. V další části proměřovali volt-ampérovou charakteristiku solárního článku, z které potom určovali jeho maximální výkon. V závěru úlohy porovnávali studenti různá sériová a paralelní zapojení dvou článků v situaci, kdy je jeden z nich zakrytý.

Výsledky

Česká republika se v neoficiálním pořadí států (podle bodů přidělených za medaile) zařadila na 35. příčku (11. místo v EU) – tedy o něco níže než v minulých letech. I tak lze ale výsledek českého družstva považovat za úspěšný. Letošní výsledky jednotlivých českých řešitelů jsou tyto:

• Lubomír Grund; 30,8 bodů, stříbrná medaile, 87. místo,
• Miroslav Hanzelka; 25,9 bodů, bronzová medaile, 138. místo,
• Jiří Guth; 23,7 bodů, bronzová medaile, 161. místo,
• Jakub Rösler; 17,3 bodů, čestné uznání, 253. místo,
• Jakub Vančura; 15,4 bodů

Závěr

Výsledky 44. MFO ukázaly, že členové českého družstva byli na soutěž opět dobře a pečlivě vybráni. Soutěžící se na soutěž velmi dobře připravili. Bohužel stále více vychází najevo, že se naši středoškoláci nemohou srovnávat se svými vrstevníky z především asijských zemí. Ačkoliv všech pět českých soutěžících bez diskuse prokázalo znalosti a experimentální dovednosti na mnohem vyšší úrovni než by odpovídalo současným středoškolským požadavkům, světová špička je dnes ještě dál. Markantně to bylo znát především v experimentální části. Úlohy byly zvládnutelné pro studenty mající určitou experimentální rutinu. Z našich středních škol však fyzikální experiment v posledních dvou desetiletích prakticky vymizel. Ačkoliv se na tuto problematiku zaměřuje přípravné soustředění na MFO, dva týdny intenzivní práce studentů nemohou nahradit dlouhodobou několikaletou přípravu.

Příští MFO proběhne 13. – 22. července 2014 v Kazachstánu, v Astaně. Česká delegace již obdržela pozvání k účasti.