Материалы заданий - Центр довузовской подготовки МГТУ им. Н

1
ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»
Комплекс предметов «ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ (предмет ФИЗИКА)»
МАТЕРИАЛЫ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАНИЙ
2012-2013 УЧЕБНЫЙ ГОД
Олимпиада школьников «Шаг в будущее» по направлению «Техника и
технологии (физика)» проводил Московский государственный технический
университет имени Н.Э. Баумана (научно-образовательные и академические
соревнования) при участии Калужского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана
(академическое
соревнование),
Липецкого
государственного
технического
университета (академическое соревнование).
Основными целями Олимпиады являются: выявление и развитие у
обучающихся профильных творческих способностей и интереса к научноисследовательской
деятельности;
формирование
ключевых
компетенций,
профессионально-значимых качеств личности и мотивации к практическому
применению предметных знаний; создание необходимых условий для поддержки
творчески одаренных детей; научное просвещение и целенаправленная
профессиональная
ориентация
учащейся
молодежи;
распространение
и
популяризация научных знаний; формирование состава студентов высших учебных
заведений из граждан, наиболее способных и подготовленных к освоению программ
высшего профессионального образования.
Олимпиада включает в себя два вида конкурсных испытаний: научнообразовательное соревнование и академическое соревнование. Каждое конкурсное
испытание проводится в два этапа. Первый этап проводится в очной, очно-заочной
формах, в том числе с использованием информационных технологий удаленного
доступа. Второй (заключительный) этап проводится только в очной форме.
Научно-образовательное соревнование
Научно-образовательное соревнование включает:
- научно-образовательную программу «Шаг в будущее, Россия»;
- научно-образовательную программу «Шаг в будущее, Москва»;
- научно-образовательную программу «Шаг в будущее, Космонавтика».
Первый этап научно-образовательного соревнования организуется на
федерально-окружных соревнованиях Олимпиады «Шаг в будущее» и на конкурсных
научных мероприятиях организаций – официальных участников научнообразовательных программ «Шаг в будущее, Россия», «Шаг в будущее, Москва» и
«Шаг в будущее, Космонавтика» в период с 1 сентября 2012 года по 31 января 2013
года.
Второй (заключительный) этап научно-образовательного соревнования
проводился в рамках научно-образовательных программ «Шаг в будущее, Россия»,
«Шаг в будущее, Москва» и «Шаг в будущее, Космонавтика» в период с 1 февраля по
31 марта 2013 года.
Допускалось участие только в одном из мероприятий второго
(заключительного) этапа научно-образовательного соревнования.
2
Первый этап проводится в один тур – научно-учебная конференция в очной,
очно-заочной формах, в том числе с использованием информационных технологий
удаленного доступа.
Второй этап проводится только в очной форме в два тура. Первый – научное
соревнование – защита научно-исследовательских работ или творческое
соревнование. Второй – академический тур, включающий выполнение олимпиадных
заданий по общеобразовательному предмету «физика».
Для отбора на первый и второй этапы научно-образовательного соревнования
участник может представить только одну научно-исследовательскую работу,
выполненную без соавторов.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Центр довузовской подготовки
ежегодно
проводят
Научно-образовательное соревнование
Олимпиады школьников «Шаг в будущее»
по направлениям:
Секция I. Образовательно-реабилитационные технологии (ГУИМЦ)
Секция II. Машиностроительные технологии (МТ)
Секция III. Информатика и системы управления (ИУ)
Секция IV. Системы безопасности (ИУ)
Секция V. Приборостроение (ПС)
Секция VI. Радио-опто-электроника (РЛ)
Секция VII. Биомедицинская техника (БМТ)
Секция VIII. Специальное машиностроение (СМ)
Секция IX. Энергетика и экология (Э)
Секция X. Автоматизация, робототехника и механика (РК)
Секция XI. Инженерный бизнес и менеджмент (ИБМ)
Секция XII. Фундаментальные науки (прикладная математика и техническая
физика) (ФН)
Секция XIII. Конструкторская (РК, МТ)
На олимпиаду приглашаются учащиеся 5-11 классов образовательных
учреждений Москвы, Московской области и регионов России, занимающиеся научноисследовательской деятельностью самостоятельно, в научно-исследовательских
лабораториях и на кафедрах МГТУ им. Н.Э. Баумана, в школьных кружках и
факультативах, городских и районных Домах творчества, учреждениях
дополнительного образования и др.
Олимпиада проводится в два тура и два этапа
1-тур – научное соревнование - конференция
2-тур – выполнение олимпиадных заданий по общеобразовательному предмету
«физика».
Для участия в Олимпиаде необходимо:
1. Определить направление научной работы в соответствии с тематикой выбранного
направления.
3
2. Предварительно зарегистрироваться в период с 10 сентября по 12 октября в
Оргкомитете.
3. До 1 ноября определить тему научного исследования и сообщить название работы
в Оргкомитет.
4. Принять участие в первом туре Олимпиады и до 1 декабря сдать в Оргкомитет
аннотацию к научной работе.
5. Представить в период с 1 февраля по 1 марта:
 заявку на участие в олимпиаде по установленной форме с фотографией;
 материалы с описанием научно-исследовательской работы.
Оргкомитет: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5
МГТУ им. Н.Э.Баумана, Главный корпус, ауд. 357
Центр довузовской подготовки
Отдел организационного обеспечения академических и научных мероприятий
Телефон: (499) 263-6139 E-mail: cdp@bmstu.ru
ТРЕБОВАНИЯ К РАБОТЕ
Работа должна быть выполнена как научное исследование, сравнительный
анализ, технический или технологический расчет, новые предположения в области
научных, технических, информационных, интеллектуальных технологий.
В работе необходимо четко обозначить достижения автора и области применения
результатов. Проблема, затронутая в работе, или ее решение, должны быть,
по возможности, оригинальными. Ценным является творчество, интеллектуальная
продуктивность, открытие и генерации новых идей, может быть даже необычных,
но обоснованных.
Рефераты на конференцию не принимаются.
Работы, заявки и сопровождающие материалы должны быть оформлены
и представлены в Оргкомитет в соответствии с необходимыми правилами
и требованиями.
Срок сдачи работ в период с 1 февраля по 1 марта.
Работы, полученные Оргкомитетом, после 1 марта не рассматриваются.
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ
Работа представляется в печатном виде с иллюстрациями (чертежами, графиками,
рисунками, таблицами, фотографиями) и аннотацией (желательно в электронном
виде).
Работа объемом 15-20 страниц печатается через 1,5 интервала на одной стороне листа.
Для иллюстраций отводится дополнительно не более 10 страниц. Напечатанный текст
и иллюстрации скрепляются вместе с титульным листом. Титульный лист содержит
названия конференции, научное направление, название работы, сведения об авторах
(фамилия, имя, отчество, учебное заведение, класс/курс) и научных руководителях
(фамилия, имя, отчество, ученая степень, должность, место работы).
4
Напечатанный текст и иллюстрации скрепляются вместе с титульным листом.
Если в состав работы входит компьютерная программа, то к работе прилагается CDдиск с работающей программой.
Аннотация объемом 1 стр. включает в себя наиболее важные сведения о научноисследовательской работе (цель, способы, методы, выводы), оформляется
на отдельном листе и сдается в Оргкомитет до 1 декабря, в работу не вшивается.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОДЕРЖАНИЮ РАБОТЫ
Рекомендации по содержанию работы

В описании работы должны быть четко разделены следующие части
постановка проблемы(задачи),

цель и содержание работы,

методы ее решения,

выводы.

В той части работы, которая связана с собственными изысканиями авторов,
должны быть освещены:
актуальность решаемой проблемы,

используемые методы (причины использования данных методов: эффективность,
точность, простота и т. п.)

сравнение известных и новых предлагаемых методов решения проблемы,

предложения по практическому использованию результатов,

собственные выводы автора, имеющие научное и практическое значение.

Участники, предполагающие выставить свою программную разработку
на Выставке-конкурсе программных разработок, должны представить:
описание проделанной работы по созданию программного продукта (название работы,
ее цель и задачи, новизна, актуальность, изложение алгоритма решения задачи,
возможность применения, используемые средства и т. д. — 10-15 стр.);

CD - диск с программой;

перечень программного обеспечения, необходимого для функционирования
программы, особые требования к техническим средствам (видеокарта, звуковая карта
и т. п.);

рекламный листок формата А4 с описанием программного продукта
(отредактированный и оформленный).

Для участников Конструкторской секции работа должна содержать:
пояснительную записку объемом 7-10 стр., включающую описание назначения
детали, прибора или устройства; принцип работы сборочной единицы или устройства,
предложения по модернизации;
5

обязательную графическую часть: чертеж общего вида сборочной единицы, чертежи
основных составляющих частей; табличку составных частей.
Допускается компьютерная распечатка чертежей. Размер листа — только формат
А4.

Для участников секции Дизайна работа должна содержать:
иллюстрированную пояснительную записку объемом 5-10 страниц, с описанием
нового дизайн -объекта и этапов предпроектного анализа и поискового
проектирования;

обязательную графическую часть, включающую концептуальные идеи нового дизайн
-объекта с визуализацией в виде форэскизов, скетчей, рисунков, демонстрационных
листов, выполненных от руки или с использованием компьютерной графики;

желательно наличие макетов или прототипов дизайн — объекта.

При сдаче работы при себе необходимо иметь:
заявку на участие в олимпиаде — 2 экземпляра (один экземпляр заявки
с фотографией — оригинал, второй экземпляр заявки — копия);

Паспорт и копию паспорта;

электронную версию работы в формате Microsoft Word(.doc) на CD-R(RW) диске.
СПИСОК СЕКЦИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ, МОСКВА»
СЕКЦИЯ I. Машиностроительные технологии
Подсекция 1. Металлорежущие станки
Подсекция 2. Инструментальная техники и технологии
Подсекция 3. Технологии машиностроения
Подсекция 5. Литейные технологии
Подсекция 6. Технологии обработки давлением, промышленный дизайн
Подсекция 7. Технологии сварки и диагностики
Подсекция 8. Материаловедение
Подсекция 9. Оборудование и технологии прокатки
Подсекция 10. Электронные технологии в машиностроении
Подсекция 11. Лазерные технологии в машиностроении
Подсекция 12. Реновационные технологии в машиностроении
СЕКЦИЯ II. Информатика и системы управления
Подсекция 1. Интеллектуальные системы управления
Подсекция 2. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации
Подсекция 3. Информационные системы и телекоммуникации
Подсекция 4. Наукоемкие технологии в проектировании и производстве
электронно-вычислительных и телекоммуникационных систем
Подсекция 5. Системы обработки информации и управления
Подсекция 6. Компьютерные системы
6
Подсекция 7. Программное обеспечение и информационные технологии – Выставкаконкурс программных разработок
СЕКЦИЯ III. Системы безопасности
Подсекция 1. Информационная безопасность
Подсекция 2. Защита информации
СЕКЦИЯ IV.Приборостроение
СЕКЦИЯ V. Радио-опто-электроника
Подсекция 1. Оптико-электронные приборы и системы
Подсекция 2. Радиоэлектроника
СЕКЦИЯ VI. Биомедицинская техника
Подсекция 1. Биомедицинские технические системы
Подсекция 2. Медико-технические информационные технологии
СЕКЦИЯ VII. Специальное машиностроение
Подсекция 1. Машиностроение
Подсекция 2. Импульсные технологии в машиностроении
СЕКЦИЯ VIII. Энергетика и экология
Подсекция 1. Поршневые двигатели
Подсекция 2. Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки
Подсекция 3. Холодильная и криогенная техника систем
кондиционирования и жизнеобеспечения
Подсекция 4. Вакуумная и компрессорная техника
Подсекция 5. Теплофизика
Подсекция 6. Ядерные реакторы и установки
Подсекция 7. Плазменные и энергетические установки
Подсекция 8. Промышленная экология
Подсекция 9. Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика
СЕКЦИЯ VIII. Автоматизация, робототехника и механика
СЕКЦИЯ IX. Инженерный бизнес и менеджмент
Подсекция 1. Экономика и организация производства
Подсекция 2. Промышленная логистика и инновационное предпринимательство
Подсекция 3. Менеджмент
Подсекция 4. Финансы
Подсекция 5. Предпринимательство и внешнеэкономическая деятельность
СЕКЦИЯ Х. Фундаментальные науки
Подсекция 1. Фундаментальная и прикладная математика
Подсекция 2. Техническая физика
СЕКЦИЯ XI. Конструкторская
СЕКЦИЯ XII. Образовательно-реабилитационные технологии
7
СПИСОК СЕКЦИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ, КОСМОНАВТИКА»
СЕКЦИЯ № 1. Космические аппараты и ракеты-носители
СЕКЦИЯ № 2. Аэрокосмические системы
СЕКЦИЯ № 3. Аэродинамическое и баллистическое проектирование, управление
полетом ракет-носителей и космических систем
СЕКЦИЯ № 4. Автономные радиоэлектронные устройства управления,
автоматические системы и робототехника
СЕКЦИЯ № 5. Автоматизированные системы специального машиностроения,
газодинамические устройства в ракетах-носителях и космических аппаратах
СЕКЦИЯ № 6. Стартовые комплексы ракетно-комической техники, планетоходы,
научные и промышленные базы на Луне и планетах, монтажные работы в космосе
СЕКЦИЯ № 7. Технология изготовления, сборки и испытаний ракетно-космической
техники
СЕКЦИЯ № 8. Ракетно-космические композиционные конструкции
СЕКЦИЯ № 9. Двигательные установки ракет-носителей и космических аппаратов
СЕКЦИЯ № 10. Системы кондиционирования и жизнеобеспечения
СЕКЦИЯ № 11. Системы управления ракетно-космическими объектами и
комплексами летательных аппаратов
СЕКЦИЯ № 12. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации
СПИСОК СЕКЦИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ, РОССИЯ»
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
СЕКЦИЯ
Современне радио-оптические и электронные системы в технике и
медицине
Новые технологии и материалы
Экология техносферы
Аэрокосмонавтика
Энергетические системы будущего
Автоматизация, информационные технологии
Техносферная безопасность
Прикладная математика
Фундаментальная математика
Информатика, вычислительная техника, телекоммуникации
Информатика и системы управления
Инженерный бизнес и менеджмент
Математика
Физика
Техника и инженерное дело
Вычислительная техника и программное обеспечение
8
ПРИМЕРЫ ЛУЧШИХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
СЕКЦИЯ I. Образовательно-реабилитационные технологии
Морозов Богдан Анатольевич
ГБОУ специальная (коррекционная) общеобразовательная школа –
интернат II вида № 22, 12 класс
Прибор для обнаружения ультразвука
Научный руководитель: Иванов Дмитрий Павлович, учитель информатики школыинтерната № 22
СЕКЦИЯ II. Машиностроительные технологии
Костин Петр Алексеевич
ГБОУСОШ2017, 11 класс
Модель металлорежущего станка с ЧПУ и системой машинного зрения
Научный руководитель: Утенков Владимир Михайлович, заведующий кафедрой МТ-1.
Селихов Василий Николаевич
ГБОУ СОШ №351 г. Москва, 11 класс
Контроль температуры окружающей среды
Научный руководитель: Васильев Сергей Геннадьевич, к.т.н., доцент кафедры МТ-2.
Данько Александра Михайловна
Гимназия №1563, 11 класс
Определение производительности обработки отверстий разного диаметра в
зависимости от использования разных свёрл по критерию минимального
времени обработки
Научный руководитель: Брылёв Андрей Вячеславович, ст. преподаватель кафедры МТ-3.
Мельников Александр Игоревич
МБОУ Лицей №1 города Тулы, 11 класс
Исследование вентиляционных систем пресс-форм для литья пластмасс под
давлением
Научный руководитель: Мандрик Александр Александрович ,кандидат технических наук,
доцент кафедры МТ-5.
Артамонов Михаил Дмитриевич
МБОУ СОШ №6, 11 класс
Исследование формоизменения заготовки в процессе ее прошивки пустотелым
прошивнем методом конечных элементов
Научный руководитель: Алимов Артем Игоревич, ассистент кафедры МТ-6.
9
СЕКЦИЯ III. Информатика и системы управления
Кайзер Гайана Оттаровна
МОАУ «СОШ №38», г. Орск, 11 класс
Интеллектуальный акватеррариум для красноухой черепахи
Научный руководитель: Рогова Евгения Александровна, учитель информатики МОАУ
«СОШ №38» г. Орск.
Сафаров Мурат Альфредович
МБОУ «Гимназия №39», г. Уфа, 11 класс
Многофункциональный прибор для демонстрации и изучения электрических
явлений
Научный руководитель: Аитов Иршат Лутфуллович, доцент УГАТУ, к.т.н., г. Уфа
Евтухов Александр Андреевич
ГБОУ Лицей №1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 11 класс
Подсистема автоматического слежения за транспортными средствами
Научный руководитель: Андреев Арк Михайлович, доцент кафедры ИУ-6.
Островский Андрей Русланович
Московская область г. Балашиха, МОУ СОШ №27 11 класс
Создание действующей модели робота-манипулятора на основе аппаратновычислительной платформы arduino и отработка алгоритмов управления
Научный руководитель: Сибагатулина Галина Надировна, ассистент кафедры ИУ-1.
СЕКЦИЯ IV. Системы безопасности
Каллистова Наталья Дмитриевна
ГБОУ ЦО «Школа здоровья» № 1679, 11 класс
Метод гаусса дли решения систем линейных уравнений
Научный руководитель: Матвеев Валерий Александрович, д.т.н., профессор, лауреат
Госпремий СССР и РФ, заведующий кафедрой ИУ-8.
Беляков Иван Александрович
МАОУ СОШ №1 им Ф. Я. Фалалеева
Дискретное wavelet преобразование сигнала
Научный руководитель: Бонч-Бруевич Андрей Михайлович, к.т.н., доцент кафедры ИУ10.
СЕКЦИЯ V. Приборостроение
10
Одерков Михаил Дмитриевич
Школа № 1, г. Апрелевка, 11 класс
Силовые электромеханические системы ориентации и стабилизации КЛА с
высокотемпературными сверхпроводящими (ВТСП) опорами
Научный руководитель: Сысоев Михаил Алексеевич, зав. лабораторией ПС факультета.
Секция VI. Радио-опто-электроника
Андроняк Антон Павлович
Лицей информационных технологий № 1537, 11 класс
Микроконтроллерная система управления пробуждением
Научный руководитель: Мыкольников Яков Владимирович, н.с. НИИ РЭТ МГТУ им.
Баумана, ст. преподаватель кафедры РЛ-1.
Русинова Ксения Эдуардовна
Школа №1084, 11 класс
Мультигигабайтный голографический диск в оптической системе памяти
Научный руководитель: Одиноков Сергей Борисович, доктор технических наук,
профессор.
Синавчиан Владислав Сергеевич,
МОУСОШ №25, г. Люберцы, 11 «Б» класс
Анализ работы систем охлаждения компьютера
Научный руководитель: Синавчиан Сергей Нилувич, к.т.н., доцент кафедры РЛ-6.
СЕКЦИЯ V. Биомедицинская техника
Новокшонов Андрей Александрович
ГБОУ лицей №1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 11 класс
Исследование биометрической аутентификации по 3D-изображению лица
Научный руководитель: Петрук Владимир Игоревич, аспирант кафедры БМТ-1, младший
научный сотрудник НИИЦ БТ МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Гаврилов Гордей Евгеньевич, 11 класс
Разработка универсальной электродной системы для проведения
импедансных измерений
Научный руководитель: Кудашов Иван Александрович, аспирант кафедры БМТ-2.
СЕКЦИЯ VI. Специальное машиностроение
11
Печникова Валерия Андреевна
ГБОУ СОШ № 351, 11 класс
Исследование кумулятивного эффекта на простых опытах
Научный руководитель: Федоров Сергей Владимирович, старший преподаватель кафедры
СМ-4.
Шкарупелов Евгений Сергеевич
ЦО 1439, 11 класс
Тенденция развития броневой защиты от вов до современности
Научный руководитель: Наумов Валерий Николаевич, д.т.н., профессор кафедры СМ-9.
Якусевич Владислав Владимирович
ГБОУ СОШ №183, 11 класс
Исследование основных преимуществ использования пневмокатков и
арочных шин на транспортных средствах
Научный руководитель: Вержбицкий Александр Николаевич, доцент, к.т.н.
СЕКЦИЯ IX. Энергетика и экология
Юдевич Денис Олегович
МОУ «Гимназия города Раменское» Московской области
Четырехтактный прозрачный двигатель для наглядного пособия
Научный руководитель: Барченко Филипп Борисович, к.т.н., ассистент Э-2.
Комаров Егор Максимович
г. Красногорск, МБОУ СОШ №14, 11 класс
Газотурбинная установка в системе утилизации попутных нефтяных газов
Научный руководитель: Тумашев Рамиль Зарифович, доцент, кандидат технических наук.
Тимохин Дмитрий Сергеевич
Школа №4, Московская область, г. Кашира, 11 класс
Криогенный насос для жидкого водорода
Научный руководитель: Леонов Виктор Павлович, доцент кафедры Э-4, кандидат
технических наук, член-корреспондент МАХ.
Игнашов Артём Дмитриевич
ГБОУ Лицей №1580 при МГТУ им. Н. Э. Баумана, 11 класс
Вакуумная и компрессорная техника физических установок
Научный руководитель: Никулин Николай Константинович, доцент кафедры Э-5.
СЕКЦИЯ X. Автоматизация, робототехника и механика
12
Плахтиеко Павел Олович
ГБОУ СОШ 2031, 11 класс
Исследование работы международных космических станций при
возникновении внештатных ситуаций с помощью имитационного
моделирования
Научный руководитель: Зуев Вячеслав Александрович, к.т.н., доцент кафедры РК-4.
Карнаухов Максим Алексеевич
МБОУ Лицей г. Железнодорожный, 11класс
Определение механических свойств композита карбон
Научный руководитель: Букеткин Борис Васильевич, старший преподаватель кафедры РК5.
Лещёв Илья Алексеевич
МБОУ № 17, 11 класс
Моделирование оптических атмосферных явлений
Научный руководитель: Волосатова Тамара Михайловна к.т.н., доцент кафедры РК-6.
Подлесный Егор Александрович
Гимназия №44 г. Пенза, 11 класс.
Робототехническое устройство для сборки кубика Рубика»
Научный руководитель: Гаврюшин Сергей Сергеевич, д.т.н., профессор, заведующий
кафедрой РК-9.
Зенин Михаил Сергеевич
Школа № 21 г. Рязань, 11 класс.
Проектирование, изготовление и исследование робота специального
назначения
Научный руководитель: Котов Евгений Анатольевич, к.т.н., доцент кафедры РК-10.
СЕКЦИЯ IX. Инженерный бизнес и менеджмент
Лашина Алёна Сергеевна
ГБОУ СОШ №368, 11 класс
Инновационное развитие автомобильной промышленности
Научный руководитель: Клементьева Светлана Вячеславовна, к.э.н., доцент кафедры
ИБМ- 2.
Валяев Кирилл Павлович
МБОУ "СОШ №1 г. Фокино", 11 класс
Анализ современных технологий управления цепями поставок
Научный руководитель: Захаров Михаил Николаевич, д.т.н., преподаватель кафедры
13
ИБМ-3.
Оськина Мария Ильинична
ГБОУ Лицей №1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 11 класс
Организационно-экономическое моделирование процесса управления
конкурентоспособностью предприятия - общеобразовательной школой
Научный руководитель: Омельченко Ирина Николаевна, д.т.н., д.э.н., профессор, декан
факультета ИБМ.
СЕКЦИЯ Х. Фундаментальные науки
Резниченко Галина Александровна
Гимназия № 1534, 11 класс.
Выбор оптимальной траектории перемещения при наличии движущегося
препятствия
Научный руководитель: Марчевский Илья Константинович, к.ф.-м.н., доцент кафедры
ФН-2.
Академическое соревнование
Академическое соревнование носит наименование «Российское открытое
академическое соревнование «Профессор Жуковский» Олимпиады школьников «Шаг в
будущее».
Первый этап академического соревнования проходил в МГТУ им. Н.Э. Баумана в
очной форме 25 ноября 2012 года. На региональных площадках в г. Липецке в ЛГТУ и г.
Калуге в Калужском филиале МГТУ им. Н.Э. Баумана первый этап проходил в очной форме
25 ноября 2012 года.
Второй (заключительный) этап академического соревнования организуется только в
очной форме в виде выполнения заданий по комплексу предметов «Техника и технологии
(физика)» 16 марта 2013 года в городе Москва, а также на региональных площадках
Олимпиады школьников «Шаг в будущее» в г. Липецке и г. Калуге.
Академическое соревнование проводилось по общеобразовательному предмету
«физика».
На сайте Центр довузовской подготовки в разделе «Демонстрационные материалы»
опубликованы материалы для подготовки к академическому соревнованию «Профессор
Жуковский:
Вариант академического соревнования «Профессор Жуковский с решениями:
http://cendop.bmstu.ru/userfiles/materials/2013_prof_zhuk_solution_technologies.pdf;
Типовой вариант академического соревнования «Профессор Жуковский» по
комплексу
предметов
«техника
и
технология
(физика)»
с
решениями
http://cendop.bmstu.ru/userfiles/materials/2013_tipovoy_var_prof_zhuk_solution_technologies.pdf.
А также рекомендуемая литература для подготовки к олимпиаде по комплексу
предметов
«Техника
и
технология
(физика)»
http://cendop.bmstu.ru/userfiles/materials/2013_tipovoy_var_prof_zhuk_solution_technologies.pdf
14
15
16
17
18
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ПРОФЕССОР ЖУКОВСКИЙ»
ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»
ПО КОМПЛЕКСУ ПРЕДМЕТОВ «ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ»
З А Д А Ч А 1.
При освещении дифракционной решетки белым светом спектры второго и третьего
порядков накладываются друг на друга. Найдите длину волны в спектре второго порядка,
на которую накладывается фиолетовая линия (  Ф = 400 нм ) спектра третьего порядка .
З А Д А Ч А 2.
Идеальный колебательный контур состоит из двух конденсаторов ёмкостями С1 =
2 пФ и С2 = 4 пФ , соединённых параллельно, и катушки индуктивности. При скорости
изменения силы тока в катушке, равной 2 А/с, в ней возникает ЭДС самоиндукции E =
0,02 В. Определите длину  электромагнитного излучения
контура.
N
М
З А Д А Ч А 3.
Однородной
тонкая
пластина ABDK массы m ,
подвесили за углы А и В на двух невесомых нитях АМ и
BN так, что её ось симметрии AF расположена горизонтально.
Пренебрегая массой нитей, найдите силу натяжения T нити
BN , если h = 6 h1 .
В
D
F
А
h
З А Д А Ч А 4.
h1
K
В стенке открытого бака с водой просверлены одно
под другим два небольших отверстия. Одно отверстие
расположено на глубине h от поверхности воды, второе – на глубине 2h . Уровень воды
в баке поддерживается постоянным. Найдите расстояние от стенки бака до точки
пересечения струй, вытекающих из отверстий.
З А Д А Ч А 5.
Один моль гелия и три моля аргона находятся в левой половине
цилиндра, показанного на рисунке. Справа от поршня вакуум. В
отсутствие газов поршень расположен вплотную к левому торцу
Q
цилиндра и пружина в этом положении не деформирована.
Боковые стенки цилиндра
и поршень
адиабатные
(нетеплопроводные). Газ нагревают через левый торец цилиндра. Пренебрегая трением,
найдите теплоёмкость газовой смеси.
З А Д А Ч А 6.
Две частицы, имеющие массу m и заряд q каждая, летят из бесконечности навстречу
друг другу со скоростями 1  2 и 2  3 . Определите без учета гравитационного
взаимодействия минимальное расстояние r, на которое эти
частицы могут сблизиться.
R
C
2C
З А Д А Ч А 7.
Определите заряд конденсатора С в схеме,
представленной на рисунке. Параметры элементов схемы
указаны на рисунке. Внутренним сопротивлением батареи
пренебречь.
Е
3C
2R
З А Д А Ч А 8.
Жёсткое тонкое однородное проводящее кольцо радиуса R и массы m лежит на
горизонтальной непроводящей поверхности и находится в однородном магнитном поле,
линии индукции которого горизонтальны. Индукция магнитного поля равна В. Найдите
силу тока I , который нужно пропустить по кольцу, чтобы оно начало подниматься.
З А Д А Ч А 9.
19
Через блок, укреплённый на потолке комнаты, перекинута нить, на концах которой
подвешены грузы, массы которых 2 m и m. Пренебрегая силами трения, массами
нити и блока, найдите ускорение центра масс этой системы.
З А Д А Ч А 10.
Фокусное расстояние тонкой плосковыпуклой линзы равно F.
На плоскую
поверхность этой линзы нанесли абсолютно отражающее покрытие и направили на
выпуклую поверхность узкий пучок импульсного лазерного излучения с энергией Е = 4 Дж
и длительностью импульса  = 104 с. Падающий пучок распространяется параллельно
главной оптической оси линзы на расстоянии h  F 2 от оси. Найдите величину средней
силы, действующей на линзу со стороны света, если половина энергии лазерного
излучения поглощается в линзе. Отражением от поверхности линзы без покрытия
пренебречь.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ПРОФЕССОР Н.Е. ЖУКОВСКИЙ»
ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»
ПО КОМПЛЕКСУ ПРЕДМЕТОВ «ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ (ФИЗИКА)»
РЕШЕНИЕ
З А Д А Ч А 1. (8 баллов)
3
2
Ответ:   Ф  600 нм .
2  3Ф ;
3
2
3
2
  Ф  400  600 нм.
З А Д А Ч А 2. (8 баллов)
Ответ:   c  2 LC  461 м
  cT .
L
T  2 LC ,
.
где
C  C1  C 2  6 пФ .
E L
Так как
dI
,
dt
E
0,02

 10  2 Гн .
dI
2
dt
T  2 6  10 12  10  2  2 6  10 7 с .
  cT  3 108  2  6  107  461 м .
З А Д А Ч А 3. (10 баллов)
Ответ: T2 
11
mg .
18
1). Масса однородной плоской фигуры пропорциональна её площади.
2)
Дополним фигуру ABDK
треугольником
BDK,
обозначив его массу
m1 . Пусть
h
 6,
h1
тогда
m  m1
m
 6 и, следовательно, m1  .
5
m1
Т1
(m+m1)g
1
А
2
В
C1
G D
F
С
m1g
mg
Т2
2 3h
h
h1
K
то
20
3) Обозначим
центр масс фигуры ABDK
треугольника BDK - точкой С 1 Тогда
AG 
точкой С,
m  AC  m1  AC 1 2
 h
m  m1
3
а треугольника АBK точкой
G,
(1)
1
1 h  3n  1 
17
(2)
где AC1  h  h1  h    
h  h
3
3 n  3n 
18
4) Подставляя (2) в (1) , находим АС
2
 1 11
AC   h ( m  m1 )  m1 AC1   h
 m 18
3
5). Используя условие равновесия пластины, находим силу натяжения нити
mgAC 11
T2 h  mgAC . T2 
 mg .
h
18
0
З А Д А Ч А 4. (10 баллов)
h
Ответ: x  2h 2 .
Струи воды, вытекающие из отверстий 1 и 2
расположены в плоскости x y . Координаты точки
пересечения струй определяются кинематическими
соотношениями:
2
1
1
2
2
2h
x  1t1  2t2
а
x
(1)
2
gt 1
gt 2
y h
 2h 
(2)
2
2
где скорости 1  2 gh ; 2  2 g 2h  2 gh
Из этих соотношений находим
y
x; y
находим, используя уравнение Бернулли.
x  2h 2 .
З А Д А Ч А 5. (10 баллов)
Ответ: C  2R  8R .
1). Подводимая к газу теплота Q идет на изменение внутренней энергии газа и изменение
потенциальной энергии сжатой пружины :
3
k
2
2
 Q   R  T  ( x 2  x 1 ) (1), где x величина деформации пружины;  
2
2
число молей газовой смеси; k коэффициент жёсткости пружины.
2) Состояние идеального газа описывается уравнением: pV   RT
(2)
F kx
p 
(3), где F сила упругости,
Из условия равновесия поршня следует, что
S
S
S  площадь поршня. Кроме того V  xS (4) . Подставив (3) и (4) в левую часть
kx
xS   RT . То есть kx 2   RT (5).
уравнения (2), получим :
S
2
2
И для двух положений поршня имеем: kx 2  kx 1   R  T
(6).
Подставляя (6) в (1), получим
3
1
 Q   R  T   R  T  2 R  T .
2
2
21
Q
 2 R
T
По условию задачи в левой половине цилиндра находятся один моль гелия и три моля
 4 . Тогда С  2  4  R  8 R .
аргона, то есть 

И теплоёмкость системы С 
З А Д А Ч А 6. (10 баллов)
q2
.
 o m  25  2
Кинетическая энергия частиц на бесконечности равна потенциальной энергии их
электростатического взаимодействия на минимальном расстоянии r плюс кинетической
энергии этих частиц при движении со скоростью их центра масс.
Ответ: r 
m ( 1 ) 2
m2

2
2
2

q2
4  o r

2m
С 2 ,
2
m 1  m  2
 2
 1
.
2m
2
в (1) , получим:
С 
где  С -скорость центра масс частиц
Подставляя выражение для  С
(1)
2
2m  1   2 
m 2
q2
q2
m
2
2
(1   2 ) 
 (1   2 )


 
2
4 o R 2  2 
4 o r
4
После
r 
m
q2
2
,
( 1   2 ) 
4
4 o r
преобразований получим
q
 o m ( 1   2 ) 2
q
найдём
2
.
Подставляя значения скоростей  1  2
r 
отсюда
2
 o m ( 2  3 ) 2

q
и  2  3 , получим
2
 o m  25  2
.
З А Д А Ч А 7. (10 баллов)
2
9
Обозначим заряды конденсаторов С, 2С и 3С через q1,
q2 и q3
соответственно.
Ответ: q1  EC .
Предположим, что знаки зарядов на пластинах
конденсаторов соответствуют указанным на рисунке.
Падения напряжения на сопротивлениях R и 2R равны
E
2E
и
соответственно. Вследствие потенциальности
3
3
Е
q2
+
В
q3
+
I
2C
C
+
3 C II
R
I
2R
22
электрического поля для любого замкнутого контура работа сил поля по перемещению
Ui  0 . Из закона сохранения заряда для точки В
заряда вдоль контура равна нулю, т.е.
имеем
q

i
 0.
q1
q
E

 2 
 0

C
2C
3

q1
q3
2



 E  0
C
3C 3

 q1  q 2  q 3  0 


И тогда
2
q1  EC .
9
Решая эту систему, находим
З А Д А Ч А 8. (10 баллов)
mg
 RB
Ответ: I 
.
IR B  mgR находим
2
Из условия равновесия кольца
I 
mg
.
RB
З А Д А Ч А 9. (12 баллов)
Ответ: aС 
(2m  m) 2
(2m  m)
g
2
1
g .
9
Проекция вектора ускорения центра масс aС этой системы на ось y


с учётом того, что T  T  T
и F  2T ;
определяется из
1
2
уравнения
m1
m2
2m
m
(m1  m2 )aС  m1 g  m2 g  2T
(1)
Уравнение второго закона Ньютона для грузов в проекциях на ось y, с учётом того, что


a1  a 2  a , имеет вид :
m1 g  T  m1a

m2 g  T  m2 a
(2)
Из последних соотношений выразим
T
F
y
2m1m2
g.
m1  m2
Подставляя (3) в (1) , найдём
aC 
m1 g  m2 g  2T
m1  m2
Подставляя
aС 
2
(m1  m2 )
m1  2m и
значения
(2m  m) 2
(2m  m)

(m1  m2 ) 2
2
g
T1
a1
g.
m1 g
m2  m , получим
1
g.
9
(3)
T2
a2
m2g
23
З А Д А Ч А 10. (12 баллов)
p
E 52 2

 1,86  104 H
Ответ: N 
2  c

.

p2
Δp
p1
Параллельный главной оптической
оси пучок света проходит линзу, затем
отражается от зеркального покрытия и снова проходит линзу. С помощью формулы линзы и
законов отражения света от плоского зеркала находим, что выходящий из линзы пучок
пересекает главную оптическую ось линзы на расстоянии F/2 от линзы, образуя с осью угол
 = 45о. Абсолютная величина суммарного импульса фотонов, падающих на линзу, равна
E
E
p1  , а импульс пучка на выходе из линзы равен p 2 
. На рисунке изображена
2c
c
векторная диаграмма, на которой построен вектор изменения импульса фотонов после
прохождения линзы:
величине равно
 

p  p 2  p1 .
p  p  p 2  2 p1 p2 cos 
2
1
2
E
c
Изменение импульса фотонов
2
2

E
по абсолютной
2
E E 2 E

2
 

5 2 2 .
2
c
2
c
2
2
c
4c
Средняя сила, которая действовала на фотоны, равна
E 52 2
4
 1,86  10 H .

2  c
Сила, равная ей по величине, но направленная в противоположную сторону, будет
средней силой, которая действует на линзу со стороны фотонов.
N 
p

24
25
26
ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»
Комплекс предметов «ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ (предмет ФИЗИКА)»
МАТЕРИАЛЫ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАНИЙ
2011-2012 УЧЕБНЫЙ ГОД
Олимпиада школьников «Шаг в будущее» по направлению «техника и технология»
проводил Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана
(научно-образовательные и академические соревнования) при участии Калужского филиала
МГТУ им. Н.Э. Баумана (академическое соревнование), Липецкого государственного
технического университета (академическое соревнование).
Основными целями Олимпиады являются: выявление и развитие у обучающихся
профильных творческих способностей и интереса к научно-исследовательской деятельности;
формирование ключевых компетенций, профессионально-значимых качеств личности и
мотивации к практическому применению предметных знаний; создание необходимых
условий для поддержки творчески одаренных детей; научное просвещение и
целенаправленная профессиональная ориентация учащейся молодежи; распространение и
популяризация научных знаний; формирование состава студентов высших учебных
заведений из граждан, наиболее способных и подготовленных к освоению программ
высшего профессионального образования.
Олимпиада включает в себя два вида конкурсных испытаний: научнообразовательное соревнование и академическое соревнование. Каждое конкурсное
испытание проводится в два этапа. Первый этап проводится в очной, очно-заочной формах,
в том числе с использованием информационных технологий удаленного доступа. Второй
(заключительный) этап проводится только в очной форме.
Научно-образовательное соревнование
Научно-образовательное соревнование включает:
- научно-образовательную программу «Шаг в будущее, Россия»;
- научно-образовательную программу «Шаг в будущее, Москва»;
- научно-образовательную программу «Шаг в будущее, Космонавтика».
Первый этап научно-образовательного соревнования организуется на федеральноокружных соревнованиях Олимпиады «Шаг в будущее» и на конкурсных научных
мероприятиях организаций - официальных участников научно-образовательных программ
«Шаг в будущее, Россия», «Шаг в будущее, Москва» и «Шаг в будущее, Космонавтика» в
период с 1 сентября 2011 года по 20 января 2012 года.
Второй (заключительный) этап научно-образовательного соревнования проводился в
рамках научно-образовательных программ «Шаг в будущее, Россия», «Шаг в будущее,
Москва» и «Шаг в будущее, Космонавтика» в период с 19 марта по 23 марта 2012 года.
Допускалось участие только в одном из мероприятий второго (заключительного)
этапа научно-образовательного соревнования.
Первый этап проводится в один тур – научно-учебная конференция в очной, очнозаочной формах, в том числе с использованием информационных технологий удаленного
доступа.
Второй этап проводится только в очной форме в два тура. Первый – научное
соревнование – защита научно-исследовательских работ или творческое соревнование.
27
Второй – академический тур, включающий выполнение олимпиадных заданий по
общеобразовательному предмету «физика».
Для отбора на первый и второй этапы научно-образовательного соревнования
участник может представить только одну научно-исследовательскую работу, выполненную
без соавторов.
Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана
Центр довузовской подготовки
ежегодно
проводят
Научно-образовательное соревнование
Олимпиады школьников «Шаг в будущее»
по направлениям:
Секция I. Образовательно-реабилитационные технологии (ГУИМЦ)
Секция II. Машиностроительные технологии (МТ)
Секция III. Информатика и системы управления (ИУ)
Секция IV. Системы безопасности (ИУ)
Секция V. Радио-опто-электроника (РЛ)
Секция VI. Биомедицинская техника (БМТ)
Секция VII. Специальное машиностроение (СМ)
Секция VIII. Энергетика и экология (Э)
Секция IX. Автоматизация, робототехника и механика (РК)
Секция X. Инженерный бизнес и менеджмент (ИБМ)
Секция XI. Фундаментальные науки (прикладная математика и техническая физика) (ФН)
Секция XII. Конструкторская (РК, МТ)
Выставка-конкурс программных разработок
На олимпиаду приглашаются учащиеся 5-11 классов образовательных учреждений
Москвы, Московской области и регионов России, занимающиеся научно-исследовательской
деятельностью самостоятельно, в научно-исследовательских лабораториях и на кафедрах
МГТУ им. Н.Э.Баумана, в школьных кружках и факультативах, городских и районных Домах
творчества, учреждениях дополнительного образования и др.
Олимпиада проводится в два тура и два этапа
1-тур – научное соревнование - конференция
2-тур – выполнение олимпиадных заданий по общеобразовательному предмету «физика».
Для участия в Олимпиаде необходимо:
6. Определить направление научной работы в соответствии с тематикой выбранного
направления.
7. Предварительно зарегистрироваться в период с 1 сентября по 15 октября в
Оргкомитете.
8. До 1 ноября определить тему научного исследования и сообщить название работы в
Оргкомитет.
9. Принять участие в первом туре Олимпиады.
10. Представить до 15 марта:
 заявку на участие в олимпиаде по установленной форме с фотографией;
 материалы с описанием научно-исследовательской работы (аннотацию).
6. Пройти обязательную регистрацию перед началом олимпиады.
Оргкомитет: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5
28
МГТУ им. Н.Э.Баумана, Главный корпус, ауд. 357
Центр довузовской подготовки
Отдел организационного обеспечения академических и научных мероприятий
Телефон: (499) 263-6139 E-mail: mumc@bmstu.ru
ТРЕБОВАНИЯ К РАБОТЕ
Работа должна быть выполнена как научное исследование, сравнительный анализ,
технический или технологический расчет, новые предложения в области научных,
технических, информационных, интеллектуальных технологий. При подготовке работы
допускается участие научных руководителей и консультантов.
В работе необходимо четко обозначить достижения автора и области применения
результатов. Проблема, затронутая в работе, должна быть, по возможности, оригинальной.
Если проблема не оригинальна, то должно быть оригинальным ее решение. Ценным является
творчество, интеллектуальная продуктивность, открытие и генерация новых идей, может
быть даже необычных, но обоснованных.
Рефераты на олимпиаду не принимаются.
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ
Для участия в 1 этапе олимпиады участники должны представить исследовательскую
(творческую) работу.
Аннотация объемом 1 стр. включает в себя наиболее важные сведения о научноисследовательской работе (цель, способы, методы, выводы).
Если в состав работы входит компьютерная программа, то к работе прилагается
дискета или компакт-диск с работающей программой.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОДЕРЖАНИЮ РАБОТЫ
В науке существуют традиции описания исследовательских результатов. Эти
традиции достаточно универсальны и действуют в самых различных областях творчества.
В описании работы должны быть четко разделены следующие части:
 постановка проблемы (задачи),
 цель и содержание работы;
 методы ее решения,
 выводы.
В той части работы, которая связана с собственными изысканиями авторов, должны
быть освещены:
 актуальность решаемой проблемы,
 используемые методы (причины использования данных методов: эффективность, точность,
простота и т.п.)
 сравнение старых и предлагаемых методов решения проблемы,
 предложения по практическому использованию результатов;
 собственные выводы автора, имеющие научное и практическое значение.
Участники, предполагающие выставить свою программную разработку для демонстрации на
Выставке-конкурсе программных разработок, должны представить:
29


заявку участника (стандартный бланк);
описание проделанной работы по созданию программного продукта (название работы, ее
цель и задачи, новизна, актуальность, изложение алгоритма решения задачи,
возможность применения, используемые средства и т.д. – 10-15 стр.);
 дискету с программой;
 перечень программного обеспечения, необходимого для функционирования программы;
 рекламный листок формата А4 с описанием программного продукта (отредактированный
и оформленный);
 особые требования к техническим средствам, таким как видеокарта, звуковая карта и т.п.
Для участников Конструкторской секции работа в пояснительной записке должна
содержать графическую часть:
 чертеж общего вида сборочной единицы, чертежи основных составляющих частей
 таблицу составных частей
 описание назначения детали или устройства
 принцип работы сборочной единицы или устройства, предложения по модернизации.
Допускается компьютерная распечатка чертежей. Размер листа – только формат А4.
Для участников секции Дизайна работа должна содержать:
 иллюстрированную пояснительную записку объемом 5-10 страниц, с описанием нового
дизайн-объекта и этапов предпроектного анализа и поискового проектирования;
 обязательную графическую часть, включающую концептуальные идеи нового дизайнобъекта с визуализацией в виде форэскизов, скетчей, рисунков, демонстрационных
листов, выполненных от руки или с использованием компьютерной графики;
 желательно наличие макетов или прототипов дизайн-объекта.
СПИСОК СЕКЦИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ, МОСКВА»
СЕКЦИЯ I. Машиностроительные технологии
Подсекция 1. Металлорежущие станки
Подсекция 2. Инструментальная техники и технологии
Подсекция 3. Технологии машиностроения
Подсекция 4. Метрология и взаимозаменяемость
Подсекция 5. Литейные технологии
Подсекция 6. Технологии обработки давлением
Подсекция 7. Технологии сварки и диагностики
Подсекция 8. Материаловедение
Подсекция 9. Оборудование и технологии прокатки
Подсекция 10. Электронные технологии в машиностроении
Подсекция 11. Лазерные технологии в машиностроении
Подсекция 12. Реновационные технологии в машиностроении
СЕКЦИЯ II. Информатика и системы управления
Подсекция 1. Интеллектуальные системы управления
Подсекция 2. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации
Подсекция 3. Информационные системы и телекоммуникации
Подсекция 4. Наукоемкие технологии в проектировании и производстве
электронно-вычислительных и телекоммуникационных систем
Подсекция 5. Системы обработки информации и управления
Подсекция 6. Компьютерные системы
Подсекция 7. Программное обеспечение и информационные технологии
30
СЕКЦИЯ III. Системы безопасности
Подсекция 1. Информационная безопасность
Подсекция 2. Защита информации
СЕКЦИЯ IV. Радио-опто-электроника
Подсекция 1. Оптико-электронные приборы и системы
Подсекция 2. Радиоэлектроника
СЕКЦИЯ V. Биомедицинская техника
Подсекция 1. Биомедицинские технические системы
Подсекция 2. Медико-технические информационные технологии
СЕКЦИЯ VI. Специальное машиностроение
Подсекция 1. Машиностроение
Подсекция 2. Импульсные технологии в машиностроении
СЕКЦИЯ VII. Энергетика и экология
Подсекция 1. Поршневые двигатели
Подсекция 2. Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки
Подсекция 3. Холодильная и криогенная техника систем
кондиционирования и жизнеобеспечения
Подсекция 4. Вакуумная и компрессорная техника
Подсекция 5. Теплофизика
Подсекция 6. Ядерные реакторы и установки
Подсекция 7. Плазменные и энергетические установки
Подсекция 8. Экология и промышленная безопасность
Подсекция 9. Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика
СЕКЦИЯ VIII. Автоматизация, робототехника и механика
СЕКЦИЯ IX. Инженерный бизнес и менеджмент
Подсекция 1. Экономика и организация производства
Подсекция 2. Промышленная логистика
Подсекция 3. Менеджмент
Подсекция 4. Финансы
Подсекция 5. Предпринимательство и внешнеэкономическая деятельность
СЕКЦИЯ Х. Фундаментальные науки
Подсекция 1. Фундаментальная и прикладная математика
Подсекция 2. Техническая физика
СЕКЦИЯ XI. Конструкторская
СЕКЦИЯ XII. Образовательно-реабилитационные технологии
СЕКЦИЯ XIII Дизайн
СПИСОК СЕКЦИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ, КОСМОНАВТИКА»
СЕКЦИЯ № 1. Космические аппараты и ракеты-носители
СЕКЦИЯ № 2. Аэрокосмические системы
СЕКЦИЯ № 3. Аэродинамическое и баллистическое проектирование, управление полетом
ракет-носителей и космических систем
СЕКЦИЯ № 4. Автономные радиоэлектронные устройства управления, автоматические
системы и робототехника
СЕКЦИЯ № 5. Автоматизированные системы специального машиностроения,
газодинамические устройства в ракетах-носителях и космических аппаратах
СЕКЦИЯ № 6. Стартовые комплексы ракетно-комической техники, планетоходы, научные и
промышленные базы на Луне и планетах, монтажные работы в космосе
31
СЕКЦИЯ № 7. Технология изготовления, сборки и испытаний ракетно-космической техники
СЕКЦИЯ № 8. Ракетно-космические композиционные конструкции
СЕКЦИЯ № 9. Двигательные установки ракет-носителей и космических аппаратов
СЕКЦИЯ № 10. Системы кондиционирования и жизнеобеспечения
СЕКЦИЯ № 11. Системы управления ракетно-космическими объектами и комплексами
летательных аппаратов
СЕКЦИЯ № 12. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации
СПИСОК СЕКЦИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ, РОССИЯ»
СЕКЦИЯ «Современные радио-оптические и электронные системы в технике и медицине»
СЕКЦИЯ «Прикладная механика и компьютерные технологии в автоматизации и
робототехнике»
СЕКЦИЯ «Экология техносферы»
СЕКЦИЯ «Аэрокосмонавтика»
СЕКЦИЯ «Транспортные машины, системы и оборудование»
СЕКЦИЯ «Конструкции из композиционных материалов и нанотехнологии»
СЕКЦИЯ «Машиностроительные технологии»
СЕКЦИЯ «Энергетические системы будущего»
СЕКЦИЯ «Биомедицинская техника»
СЕКЦИЯ «Физика и познание мира»
СЕКЦИЯ «Прикладная математика»
СЕКЦИЯ «Фундаментальная математика»
СЕКЦИЯ «Информационно-кибернетические системы и технологии, информационная
безопасность»
СЕКЦИЯ «Инженерный бизнес и менеджмент»
Российская молодежная научная и инженерная выставка «Шаг в будущее»
ПРИМЕРЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
СЕКЦИЯ I. Машиностроительные технологии
Лапина Александра Андреевна
ГБОУ СОШ № 1210 с углубленным изучением английского языка, 11 класс
Определение параметров и изготовление макета зубчатой цилиндрической передачи на
3D принтере
Научный руководитель: Быков Павел Анатольевич, ассистент кафедры "Металлорежущие
станки"
Крочак Анастасия Ярославовна
МОУ гимназия № 11, г. Королев, 11 класс
Собирающие и рассеивающие линзы
Научный руководитель: Мальков Олег Вячеславович, доцент кафедры "Инструментальная
техника и технологии", кандидат технических наук
32
Андрушко Николай Сергеевич
ГБОУ СОШ № 498, 11 класс
Исследование метода повышения несущей способности клеевых соединений
Научный руководитель: Игнатов Алексей Владимирович, доцент кафедры "Технологии
машиностроения", кандидат технических наук
Короткова Капитолина Игоревна
МОУ СОШ № 21, г. Подольск, 11 класс
Метрологическое обеспечение измерения масс
Научный руководитель: Киселев Михаил Иванович, заведующий кафедрой "Метрология и
взаимозаменяемость", профессор, доктор технических наук
Писарев Алексей Алексеевич
ГОУ СОШ № 216, 11 класс
Технология ультразвуковой сварки конструкций из полимерных композиционных
материалов
Научный руководитель: Волков Станислав Степанович, профессор кафедры "Технологии
сварки и диагностики", кандидат технических наук
СЕКЦИЯ II. Информатика и системы управления
Антонюк Вячеслав Владимирович
ГБОУ гимназия № 1563, 11 класс
Распознавание объектов на изображении
Научный руководитель: Бобков Александр Валентинович, доцент кафедры "Системы
автоматического управления", кандидат технических наук
Хлопкова Екатерина Витальевна
ГБОУ физико-математический лицей при МГТУ им. Н.Э. Баумана № 1580, 11 класс
Восстановление 3D рельефа местности по стереоизображениям
Научный руководитель: Шевцова Екатерина Викторовна, доцент кафедры "Приборы и
системы ориентации, стабилизации и навигации", кандидат технических наук
Тетеревятников Андрей Сергеевич
ГОУ лицей № 1589, 11 класс
Самодвижущийся манипулятор
Научный руководитель: Журавлева Людмила Васильевна, доцент кафедры "Проектирование
и технология производства электронной аппаратуры", кандидат технических наук
Долженок Дмитрий Алексеевич
ГБОУ гимназия № 1516, 10 класс
Интерактивный задачник по физике
Научный руководитель: Комалов Сергей Сергеевич, доцент кафедры "Программное
обеспечение ЭВМ и информационные технологии", кандидат технических наук
33
СЕКЦИЯ III. Системы безопасности
Гусев Алексей Дмитриевич
СУНЦ МГУ школа имени А.Н.Колмогорова, 11 класс
Биометрическая система идентификации пользователя в компьютерных сетях по
голосу
Научный руководитель: Дмитриев Константин Вячеславович, младший научный сотрудник
СУНЦ МГУ
СЕКЦИЯ IV. Радио-опто-электроника
Амелин Станислав Игоревич
ГБОУ ЦО № 354 им. Д.М.Карбышева, 11 класс
Определение фокусного расстояния термонаведенной линзы
Научный руководитель: Шарандин Евгений Анатольевич, старший преподаватель кафедры
"Радиоэлектронные устройства"
Гогия Владислав Отариевич
МОУ СОШ № 8 с углубленным изучением отдельных предметов, г. Пушкино, 11 класс
Оптико-электронный прибор для предотвращения несанкционированного наблюдения
Научный руководитель: Вязовых Максим Вячеславович, доцент кафедры "Лазерные оптикоэлектронные системы", кандидат технических наук
СЕКЦИЯ V. Биомедицинская техника
Гапонов Максим Игоревич
МОУ СОШ № 5, г. Мытищи, 11 класс
Комплексное фотолечение онкологических новообразований
Научный
руководитель:
Змиевской
Григорий
Николаевич,
доцент
"Биомедицинские технические системы", кандидат физико-математических наук
кафедры
Вырвич Владимир Валентинович
ГБОУ лицей № 1568, 11 класс
Исследование упругих модификаторов шага
Научный руководитель: Парашин Владимир Борисович, профессор кафедры "Медикотехнические информационные технологии", доктор технических наук
СЕКЦИЯ VI. Специальное машиностроение
Зыбин Дмитрий Владимирович
ГБОУ лицей № 1581, 11 класс
Оптимизация параметров танкового картечного (пучкового) снаряда
Научный руководитель: Одинцов Владимир Алексеевич, доцент кафедры "Высокоточные
летательные аппараты", кандидат технических наук
34
Игнатьев Алексей Алексеевич
ГБОУ ЦО № 1469, 11 класс
Энергетическая оценка перспективных ракетных двигателей
Научный руководитель: Черный Владимир Григорьевич, доцент кафедры "Ракетные и
импульсные системы", кандидат технических наук
Киволя Петр Сергеевич
ГБОУ лицей № 1575, 9 класс
Автоматический разведчик для передвижения по Луне
Научный руководитель: Наумов Валерий Николаевич, заведующий кафедрой
"Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы", профессор, доктор технических
наук
СЕКЦИЯ VII. Энергетика и экология
Васильев Олег Константинович
МОУ лицей, г. Орехово-Зуево, 11 класс
Комбинированный наддув авиационных поршневых двигателей
Научный руководитель: Гришин Юрий Аркадьевич, профессор кафедры "Поршневые
двигатели", доктор технических наук
Бобров Максим Александрович
ГОУ СОШ № 63, 11 класс
Абсорционно-диффузионные холодильные машины
Научный руководитель: Паркин Алексей Николаевич, ассистент кафедры "Холодильная,
криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения
Сенюшкин Андрей Андреевич
ГБОУ гимназия № 1563, 11 класс
Плазменные установки для получения защитных покрытий в машиностроении
Научный руководитель: Клименко Георгий Константинович, доцент кафедры "Плазменные
энергетические установки", кандидат технических наук
Лазарева Ирина Викторовна
ГБОУ СОШ № 444 с углубленным изучением математики, информатики, физики, 11 класс
Анализ эффективности работы бытовых фильтров по очистке воды питьевого
качества
Научный руководитель: Козодаев Алексей Станиславович, доцент кафедры "Экология и
промышленная безопасность", кандидат технических наук
35
СЕКЦИЯ VIII. Автоматизация, робототехника и механика
Бобкова Алина Ярославна
ГБОУ лицей № 1581, 10 класс
Энергоэффективность лифтов
Научный руководитель: Масягин Александр Васильевич, старший преподаватель кафедры
"Подъемно-транспортные системы"
Елизова Ольга Евгеньевна
МОУ Тверской лицей, г. Тверь, 11 класс
Многоаспектное моделирование технических систем
Научный руководитель: Берчун Юрий Валерьевич, старший преподаватель кафедры
"Системы автоматизированного проектирования"
Калинин Никита Сергеевич
МОУ СОШ № 3 имени Абая, г. Талгар, республика Казахстан, 11 класс
Разработка интеллектуальной автоматизированной системы управления малой ГЭС
Научный руководитель: Жаргалова Аягма Дашибалбаровна, старший преподаватель
кафедры "Компьютерные системы автоматизации производства"
Пицулин Денис Евгеньевич
ГБОУ СОШ № 518, 11 класс
Автономный робот, способный передвигаться в городской черте
Научный руководитель: Назарова Анаид Вартановна, доцент кафедры "Робототехнические
системы", кандидат технических наук
СЕКЦИЯ IX. Инженерный бизнес и менеджмент
Ваньков Вячеслав Алексеевич
ГОУ лицей № 1523, 11 класс
Автомобильный рынок России на фоне мирового
Научный руководитель: Рыжикова Тамара Николаевна, профессор кафедры "Экономика и
организация производства", доктор экономических наук
Мартиросян Карина Григорьевна
МБОУ СОШ № 1, г. Королев, 11 класс
Анализ существующих методов внедрения систем планирования ресурсов предприятия
Научный руководитель: Захаров Михаил Николаевич, профессор МГОУ, доктор
экономических наук
СЕКЦИЯ Х. Фундаментальные науки
Малыш Андрей Владимирович
МОУ СОШ № 24, г. Балашиха, 11 класс
Замечательные пределы
Научный руководитель: Ванько Вячеслав Иванович, профессор кафедры "Прикладная
математика", доктор физико-математических наук
36
Савина Анастасия Сергеевна
ГБОУ гимназия № 1512, 11 класс
Изучение свойств микроволнового излучения и СВЧ диодов Ганна
Научный руководитель: Скрипкин Алексей Владимирович, доцент кафедры "Техническая
физика", кандидат физико-математических наук
СЕКЦИЯ XI. Конструкторская
Кротова Ольга Андреевна
ГБОУ гимназия № 1565 "Свиблово", 11 класс
Расчет и сборочный чертеж конической зубчатой передачи с деталированием
Научный руководитель: Маркарова Маргарита Борисовна, учитель черчения лицея №
1568
СЕКЦИЯ XII. Образовательно-реабилитационные технологии
Замалдинов Тимур Маратович
ГБОУ специальная (коррекционная) общеобразовательная школа – интернат II вида № 22,
11 класс
Прибор для обнаружения ультразвука
Научный руководитель: Мурашев Александр Владимирович, учитель биологии школыинтерната № 22
37
Академическое соревнование
Академическое соревнование носит наименование «Российское открытое
академическое соревнование «Профессор Жуковский» Олимпиады «Шаг в будущее».
Первый этап академического соревнования проходил в МГТУ им. Н.Э. Баумана в
очной форме 27 ноября 2011 года. На региональной площадке в г. Липецке в ЛГТУ первый
этап проходил в очной и очно-заочной форме с 15 декабря 2011 года по 15 января 2012 года с
использованием информационных технологий удаленного доступа.
Второй (заключительный) этап академического соревнования организуется только в
очной форме в виде выполнения заданий по общеобразовательным предметам и/или
комплексам предметов 18 марта 2012 года в городе Москва, а также на региональных
площадках Олимпиады школьников «Шаг в будущее».
Академическое соревнование проводилось по общеобразовательному предмету
«физика».
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ПО КОМПЛЕКСУ ПРЕДМЕТОВ «ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ» ФИЗИКА
Вариант №1 З А Д А Ч А 1. ( 8 баллов )
Точки 1 и 2 движутся равномерно по осям x и y. В момент времени t = 0
координата точки 1 xo = 2 м, а координата точки 2 yо= 4 м. Первая точка
движется со скоростью v1 = 1 м /c. а вторая со скоростью v2 = 5 м /c.
Найдите наименьшее расстояние между точками.
З А Д А Ч А 2. (8 баллов )
Однородный брусок массы m находится на горизонтальной поверхности в
положении 1. Определите величину минимальной работы, необходимой для
перевода бруска в положение 2, если b = 3a.
З А Д А Ч А 3. (10 баллов )
Найдите момент сил приводов в шарнире А механизма
робота–манипулятора, находящегося в равновесии, когда
первое звено расположено горизонтально, а второе звено
поднято под углом 300 к горизонту. Масса объекта
манипулирования
вместе
с
механизмом
захвата,
сосредоточенного в точке С, mС  15 кг . Длины звеньев:
y
2 
2
0

1
1 x
2
a
1
b
mc
2
А
30
1
o
C
В
 1  0,7 м ,  2  0,5 м . Звенья однородные и их массы соответственно равны m1  35 кг ;
m2  25 кг .
З А Д А Ч А 4. ( 10 баллов )
3
P 2
По трубопроводу, расположенному в горизонтальной плоскости и
изогнутому под прямым углом, подаётся топливо, расход которого Q
1
= 10 дм3/ с. Площадь сечения трубы S = 50 cм2. Плотность топлива
4
3
3
  0,9 10 кг / м . Определите величину минимальной горизонтальной
V
составляющей силы, которую необходимо приложить к трубе, чтобы она была неподвижна.
38
З А Д А Ч А 5. ( 10 баллов )
На P - V диаграмме изображены 2 цикла тепловой машины, рабочим телом которой
является идеальный газ. Определите коэффициент полезного действия цикла 1-3-4-1,
если КПД цикла 1-2-3-1 равен 8,7 %.
З А Д А Ч А 6. ( 10 баллов )
Сопротивления R1 = 10 Ом и изменяемое сопротивление R x
подключены к источнику постоянного напряжения U = 100 В. Найдите
значение сопротивления R x , при котором на нём выделяется
максимальная тепловая мощность, и значение этой мощности.
R1
U
З А Д А Ч А 7. ( 10 баллов )
Излучение лазера с длиной волны  = 0,4 мкм регистрируется с помощью
фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), в котором
на катоде под
воздействием света возникает фотоэлектронная эмиссия, и электроны,
ускоренные электрическим полем, направляются на вторичные катодыдиноды (Д1, …Дn ), из которых выбивают вторичные электроны.
Определите величину анодного тока ФЭУ с числом динодов n = 5, если
мощность излучения лазера Р = 1,0 мВт , квантовый выход (т.е. отношение
числа выбиваемых из катода электронов к числу фотонов, падающих на
катод, К1 = 0,1), а коэффициент вторичной эмиссии (увеличения количества
вторичных электронов) каждого динода К2 = 5.
З А Д А Ч А 8. ( 10 баллов )
Плоско-выпуклая линза с радиусом кривизны R = 50 см имеет оптическую
силу 1 дптр. Найдите оптическую силу этой линзы, если посеребрить её
плоскую поверхность. Свет падает на не посеребренную поверхность.
З А Д А Ч А 9. ( 12 баллов )
Аппарат для точечной сварки состоит из магнитного
сверхпроводящего накопителя энергии с индуктивностью L, E
источника
постоянного
напряжения
Е
с
внутренним
сопротивлением r и двух сварочных узлов 1 и 2. Считая, что r
сопротивления сварочных контактов 1 и 2 остаются постоянными в
процессе сварки и равны R и 2R соответственно, определите
количество теплоты, выделяющееся в узле 1 после размыкания реле Р.
L
P
Rx
СВЕТ
КАТОД
Д1
Д2
Д3
Дn
АНОД
S
1
R
2
2R
З А Д А Ч А 10. ( 12 баллов )
Механическая система состоит из двух шариков,
V1
m2 V
соединенных между собой невесомой пружиной. Массы
2
m1
шариков равны m 1 = 2m и m 2 = 3m. В начальный момент
пружина не деформирована, шарики удерживаются в одной горизонтальной плоскости на
некотором расстоянии от земли, и им сообщают начальные скорости: шарику массы m1 
скорость v1 = v в вертикальном направлении, а шарику массы m2  скорость v2 = 2v в
горизонтальном направлении. Скорости шариков находятся в одной плоскости. Пренебрегая
сопротивлением воздуха, найдите величину импульса этой системы в момент времени,
когда её центр масс достигнет половины максимальной высоты относительно
первоначального уровня.
39
РЕШЕНИЕ варианта №1 З А Д А Ч А 1. (8 баллов)
Ответ: S  1,38  1,17 м

S
S  1

2
1

y
2
2 
2 
  2 t  2( x o1  y o 2 )t  ( x o  y o )
2
2
2
2
2
2
2
2
2
 5 t  2(2  1  4  5)t  (2  4 )  26t  2  22  t  20  26t  44t  20

2
1
1 x
0
(1)
26  2  t  44
dS 1

dt 2
dS
0 ;
dt
;
2
26t  44t  20
t
26  2  t  44  0 ;
22 11
 c.
26 13
Подставляя найденное значение t в (1), получим
2
2
2
11 (2  4)
2  121
11
11
 11 
 11 
S  26   44  20  26   4  11   20 
 20  20 

13
13
13
13
 13 
 13 
 20  18,62  1,38  1,17 м
З А Д А Ч А 2. (8 баллов)
Ответ: A  1,1mga
2
h
1
a
2
2
2
2 2
2
1
1
a
a b 
a n a 
1 n
2
2
2
2
2
a
a  mga 

a

 1  n  1
A  mg  hc    mg  1  n   
2
2
2 


2
b
A
hC 
2
2
mga 
 mga 
 mga
 1  n  1 
 1  3  1 
( 10  1)  1,08mga  1,1mga
2 
2 
2


A  1,1mga
З А Д А Ч А 3. (10 баллов)
Ответ:
M A  511 Нм
Чтобы робот манипулятор находился в равновесии,
необходимо равенство нулю суммы моментов
всех сил, действующих на звенья манипулятора.
 M A ( Fi )  0 . .



M A  m1 g
 m 2 g   1  2 cos    mC g ( 1   2 cos  )
2
2





0,7
0,5 3 
3 
M A  9,835 
 25 0,7 
 15 0,7  0,5



2
2 2 
2  ;



 9,8(12,25  22,9  16,99)  9,8  52,14  511Нм
1
2
1
В
А
m 1g
M A  511 Нм
mc
30o
C
mc g
m2 g
40
З А Д А Ч А 4. (10 баллов)
Ответ:
F 
Q
2
2
S
 25 Н .

1

p 
m  
F;
  F (1) ,
По второму закону Ньютона
t
t
где  m   S  t - масса жидкости, протекающей через сечение



2
трубы за время  t . Из рисунка видно, что     2 . Подставляя
2
 S  t  2
  S 2 .
полученное выражение в (1), получим F 
е
Зная расход жидкости Q, можно найти скорость течения жидкости в трубе  
Окончательно получим F  
Q
S
получим F 
2
S
2
2
2 . Подставляя числовые значения,
2
3
3
0 , 9  10  10  10 


50  10
Q
2  
S
2  25 H .
4
З А Д А Ч А 5. (10 баллов)
Ответ:  2 
Q
.
S
P
1
 0,095  9,5 % .
1  1
A
A
1)  1 
; Q123 
;
Q123
1
1 = 8,7%
2
3
1
4
2
V
 1  1 
A
 ;
 A  A 
2) Q 31  Q123  A 
Q13  Q 31
1
 1 
1
A
A 1
0 , 087



 0 , 095 ; . 2  9 ,5 % .
3)  2 
Q13
A (1   1 ) 1   1 1  0 , 087
З А Д А Ч А 6. (10 баллов)
R1
Ответ: Rx =10 Ом; Pmax  250 Вт
1) Тепловая мощность, выделяющаяся на резисторе Rx, равна
2
U
Px  I Rx , где I 
. .
R1  R x
dPx
 0,
2) Искомую величину Rx найдём из условия
dRx
dPx
dR x
U
2
U
2
( R1  R x )  R x 2( R1  R x )
( R1  R x )
4
 0;
2
2
2
2
2
R1  2 R1 R x  R x  2 R1 R x  2 R x  0  R x   R1 ;
получаем Rx  R1  10 Ом .
Rx
41
3) Максимальная мощность на сопротивлении Rx
Pmax
2
2
U
2
U R1
2
U
100

Rx 


 250 Вт Pmax  250 Вт
2
2
4 R1 4  10
( R1  R x )
(2 R1 )
З А Д А Ч А 7. (10 баллов)
СВЕТ
n
Ответ: I  N  k1  (k 2 )  e  0,1 А
1) Число фотонов, излучаемых лазером в 1 секунду
Д1
P
P

N
;
h
hc
Д2
n
e  P    k1  ( k 2 )
I  N  k1  ( k 2 )  e 
2) Величина анодного тока
.
hc
Подставив числовые значения, получим
n
I
1,6  10
19
3
7
 10  4  10  10
6,625  10
34
КАТОД
 3  10
8
1
4
5
Д3
Дn
3
5  0,322  10  3,125  10  0,1 А
АНОД
З А Д А Ч А 8. (10 баллов)
Ответ: D =2 дптр,
Если посеребрить плоскую поверхность, то свет, падающий на линзу,
S
пройдёт через неё, отразится от плоской поверхности и вновь пройдёт
через линзу. Поэтому
D  D1  D2  D1  2 D1  D 2 , где D1 оптическая сила линзы, а D2 –плоского зеркала. Так как
D1 =1 дптр, а D2 =0, то D =2 дптр,
З А Д А Ч А 9. (12 баллов)
E
r
L
P
1
R
2
Ответ:
Q1 
2R
LE
3r
2
2
.
E
r
(через резисторы R и 2R ток не течет, т.к. разность потенциалов
на катушке индуктивности равна нулю).
2). После размыкания ключа электрическая энергия катушки выделится в виде тепла на
1). До размыкания ключа установившаяся сила тока равна I 
2
2
LI
LE
.
резисторах R и 2R: Q 

2
2
2r
3). Т.к. резисторы R и 2R соединены параллельно, разности потенциалов на них равны:
I1 R  I 2 2 R  U .
По закону Джоуля Ленца количества теплоты, выделяющиеся в
42
2
резисторах за небольшой интервал времени
t ,
равны
U
Q1  I 1 Rt 
t
R
2
2
U
Q 2  I 2 2 R t 
t .
2R
Из этих уравнений следует, что Q1 R  Q 2  2 R . Вместе с тем, Q1  Q 2  Q . Окончательно
2
находим Q1 
Q
R
1
2R
LE

2
R 

2 r 1 

 2R 
2

LE
3r
2
2
2
1 LE
Q1 
.
3 r2
.
З А Д А Ч А 10. ( 12 баллов)
V1
4m 2 v 2
 mv 38 .
Ответ: p  9m  4v 
2
2
m2 V
2
2
m1
1) В произвольный момент времени t импульс системы равен
 




p  p o  (m1  m 2 )gt , (1)
где p o  m1 v1  m 2 v 2
2) Найдем время t  движения центра масс системы до высоты
высота подъема центра масс h 
h
, где h-максимальная
2
v 2 coц
, (2).
2g
m1 v1
(3) – проекция на ось y начальной скорости центра масс.
m1  m 2
Движение центра масс системы вдоль вертикальной оси y описывается уравнениями:
v СY  v COY  gt
(4)
Здесь v соц 
2
2
v СOY  v CY  2gy (5)
Примечание. Уравнение (5) получено из закона
( m1  m 2 )
(m  m 2 )
2
2
v COY  1
v CY  (m1  m 2 )gy .
2
2
Подставляя
в
(5)
выражение
для
2
2
2
v COY
4g
v
 COY
g
v СY  v COY  2g
t 
v COY  v CY
g
, откуда v СY 
1 

1 

2

сохранения механической энергии
координаты
v COY
2
h v 2 coy
y 
,
2
4g
получим
(6). Подставляя (6) в (4), найдем t  :
(7).
3) Запишем уравнение (1) в проекциях на оси координат, подставив в него найденное
выражение для t  и v COY :
px  m2v2
(8)
43
p y  m 1 v 1  ( m 1  m 2 ) gt   m 1 v 1  ( m 1  m 2 ) g
 m1 v1  (m1  m 2 )
Итак, p y 
m1 v1
2
v COY 
1 
1 

g 
2
m 1 v1 
1  m 1 v1
1 

m1  m 2 
2
2
(9)
4) Величина искомого импульса системы
2
p  px  py
2
2
(10)
2
m1 v1
(11)
2
Подставляя в (11) заданные в условии значения масс и скоростей системы
(m1 = 2m; m2 = 3m; v1 = v; v2 = 2v) , получим:
4m 2 v 2
p  9m 2  4v 2 
 mv 38 .
2
Подставляя (8) и (9) в (10), получим
2
2
p  m2 v2 
Вариант №2
З А Д А Ч А 1.
Порожний грузовик массой M = 500 кг при внезапном торможении имеет
тормозной путь S = 5 м. Какой тормозной путь будет иметь этот грузовик с грузом m =
100 кг, движущийся с такой же скоростью? При торможении все колёса грузовика
прекращают вращаться.
З А Д А Ч А 2.
В результате абсолютно упругого лобового столкновения движущейся частицы 1,
масса которой равна 12 г, с покоящейся частицей 2, обе частицы разлетаются в
противоположных направлениях с одинаковыми по модулю скоростями. Найдите массу
частицы 2.
З А Д А Ч А 3.
Гибкий трос массы m подвешен за концы к
горизонтальному потолку так, что расстояние между
точками подвеса меньше длины троса. Натяжение троса в
точках подвеса B и С равно Tо. Определите натяжение
троса в нижней точке А.
B
С
g
A
З А Д А Ч А 4.
Идеальный одноатомный газ участвует в процессе, для
которого внутренняя
энергия газа пропорциональна квадрату его объёма. Определите количество теплоты,
подведённое к газу, если известна работа А, совершённая газом в таком процессе.
З А Д А Ч А 5.
Проводящий шар в вакууме радиуса R = 10 см заряжен так, что потенциал
электрического поля в шаре на расстоянии r = 6 см от центра равен  = 20 В.
Определите поверхностную плотность заряда, равномерно распределенного на
поверхности шара.
44
З А Д А Ч А 6.
Чему равен ток короткого замыкания для источника тока с ЭДС E = 20 В, если при
подключении к нему двух одинаковых сопротивлений (R = 100 Ом каждое), соединенных
параллельно или последовательно, во внешней цепи выделяется одинаковая тепловая
мощность?
З А Д А Ч А 7.
Определите частоту излучения атома водорода при переходе электрона на первую
стационарную орбиту с орбиты, радиус которой в 4 раза больше радиуса первой
орбиты. Энергия ионизации атома водорода Еi = 2,18·1018 Дж.
З А Д А Ч А 8.
При прохождении потока нейтронов через пластинку кадмия толщиной h1 = 1 мм
число нейтронов уменьшается на 15 % , а их скорость не изменяется. Какая доля
потока нейтронов пройдёт через пластинку кадмия толщиной h 2 = 4 мм ?
З А Д А Ч А 9.
На вход электрической цепи, изображенной на
рисунке, подается напряжение
U(t ) = Uo ( 1  cos  t ). Определите значение
сопротивления R, при котором на выходе цепи
амплитуда переменной составляющей напряжения
будет в четыре раза меньше постоянной
составляющей напряжения. Значения ёмкости C и
круговой частоты  считать известными.
Вход
R
С
Выход
З А Д А Ч А 10.
Плоский фронт ударной волны, давление на котором изменяется скачком от po до
3po,
движется с большой скоростью  ,
Фронт 
параллельной
гладкой
горизонтальной

поверхности,
на
которой лежит
достаточно
po
3po
длинный
брусок
прямоугольного поперечного
Брусок
сечения. Плотность материала бруска равна .
Какую скорость u ( u   ) приобретёт брусок
сразу после прохождения ударной волны? Краевыми эффектами и отражением ударной
волны пренебречь.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НАУЧНО‐ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СОРЕВНОВАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ПО КОМПЛЕКСУ ПРЕДМЕТОВ «ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ» ФИЗИКА
Вариант №3
З А Д А Ч А 1. (4 балла)
Точка движется вдоль оси x со скоростью, проекция которой vx, как функция времени,
представлена на графике. Определите путь, пройденный точкой за первые пять секунд.
45
З А Д А Ч А 2. (4 балла)
На рисунке изображены точечный источник
света S, его изображение S1,
полученное с
помощью линзы, и оптическая ось линзы ОО1.
Определите построением положение линзы и
найдите её фокус.
S
S1
O1
O
З А Д А Ч А 3. (5 баллов)
Однородный стержень длины L и массы m
L
шарнирно закреплён в точке О. Середина стержня
L/2
опирается на пружину. На стержне закреплены два O
маленьких груза массы 2m и m, положения которых
m
L/4 2m
показаны на рисунке. Найдите силу
упругости,
возникающую в пружине в положении равновесия
стержня, если в этом положении стержень расположен горизонтально. Массой пружины и
силами трения пренебречь.
З А Д А Ч А 4. (5 баллов)
Два одинаковых шара массы m каждый лежат на абсолютно
гладкой горизонтальной плоскости, соприкасаясь друг с
другом. Третий шар, таких же размеров, скользящий по той
же плоскости, ударяется одновременно в оба шара. Считая
удар абсолютно упругим, найдите массу М налетающего
шара, если после удара он останавливается.
m
m
З А Д А Ч А 5. (5 баллов)
Деревянный брусок, объем которого V =1,0 дм 3 , а плотность 1= 0,5 103 кг/м3
всплывает в воде с постоянной скоростью. Определите количество теплоты, которое
выделится при перемещении бруска на Δ r = 10 м. Плотность воды  2 = 10 3 кг/м3 .
P
З А Д А Ч А 6. (5 баллов)
На
P - V диаграмме изображен цикл, проводимый с
одноатомным
идеальным газом.
Определите коэффициент
полезного действия этого цикла.
2 Pо
2
3
Pо
1
V
Vо
3 Vо
З А Д А Ч А 7. (5 баллов)
В
идеальном
колебательном
контуре
с
индуктивностью
катушки
5
Ф в некоторый момент
L = 0,2 Гн
и ёмкостью конденсатора С = 1,0·10
напряжение на конденсаторе U = 1,0 В, а ток в контуре I = 0,01A. Чему равна величина
максимального тока Imax в этом контуре.
3R
З А Д А Ч А 8. (5 баллов)
В электрической цепи, схема которой показана на рисунке,
установившееся напряжение на сопротивлении R равно U = 5В.

2C
C
+
2R
R
46
Считая параметры элементов схемы известными, определите величину напряжения на
конденсаторе С.
З А Д А Ч А 9. (6 баллов)
Найдите величину максимального заряда q, который может накопиться на
удаленном от других тел медном шарике радиуса r = 3 cм при облучении его
электромагнитным излучением с длиной волны = 0,14 мкм. Работа выхода для меди A=
7,15·1019Дж.
З А Д А Ч А 10. (6 баллов)
Тонкая, открытая с обоих концов трубка, согнутая под
углом  = 150о расположена в вертикальной плоскости.
K 
Верхнее колено трубки заполнено на длину 2L жидкостью,
2L
которая удерживается с помощью клапана K . Найдите, через
2L
какое время  после открытия клапана, вся жидкость
вытечет из наклонной части трубки. Силами трения и поверхностного натяжения
пренебречь. При течении жидкость заполняет всё сечение трубки.
РЕШЕНИЕ варианта №3 З А Д А Ч А 1 (4 балла)
Ответ:
S = 3,5 м
Vx, м / с
2
1
0
01
2
3
4
5
6
7
1
t, с
2
1
З А Д А Ч А 2. (4 балла)
Ответ:
S
S1
O
O1
F
З А Д А Ч А 3. (5 баллов)
L
Ответ: T  4mg
Условие
M
0
равновесия
стержня:
( Fi )  0
L/4
L
L
L
 2 mg  mg  mgL  T  0 , отсюда
4
2
2
T
mg
2mg
mg
1
1


T   2mg  mg  mg   2  4mg
4
2


L/2
O
47
З А Д А Ч А 4. (5 баллов)
Ответ: M 
3
m .
2
Исходя из закона сохранения
механической энергии
2
M 0
m 2
 2  (1) , где  o 2
2
скорость налетающего шара , и  скорости первого и второго шаров после
удара.
По закону сохранения импульса,
M 0  2m  сos 30
После соударения
До соударения
o
m
m
M 
0
 = 30о
m
m


(2)
M 
Решая совместно уравнения (1) и (2): находим,
3
m
2
З А Д А Ч А 5. (5 баллов)
Ответ: Q  gV (  Ж   T )  r  50 Дж

1) Так как   const , то

Fi  0
FA  mg  FСОПР  0 , откуда находим
 FA  mg   Ж gV   Т gV  gV (  Ж   T )
2)В проекциях на ось Y:
FСОПР
3) Количество теплоты равно модулю работы силы сопротивления
Q  AСОПР  FСОПР  r
Q  gV (  Ж   T )  r ;
3
3
Q  10  1  10 (1  0,5)  10  10  50 Дж
З А Д А Ч А 6. (5 баллов)
Ответ:  
Aполезн .
 0,087  8,7 %
Q
Полезная работа газа в прямом цикле пропорциональна площади цикла на графике P-V.
1
1
Аполезн  Р  V  Ро 2Vо  РоVo ;
2
2
Р о V o   RT o
3
5
Q  Q12  Q23  U12  Q23  cvT12  c pT23  R(2To  To )  R (6To  2To )
2
2
Q
3
 RT o  10 RT o  11 ,5 RT o .
2
Следовательно,  
P
2Pо
RTo
Aполезн.

 0,087  8,7%
Q
11,5RTo
Pо
2To 2
To
А
3
1
Vо
6To
V
3Vо
48
З А Д А Ч А 7 (5 баллов)
2
2
2
CU
 I  1,2  10 A .
L
Ответ: I max 
2
2
L  I max
CU
LI


, откуда получим
Электрическая энергия контура W 
2
2
2
5
2
I max
2
4
4
2
2
CU
10  1  2  2

I 
 10   0,5  10  1  10  10  1,5  1,2  10 A


L
0,2
3R
З А Д А Ч А 8. (5 баллов)
Ответ:
UC  4 B .
B
A
1) Сила тока в сопротивлении R
U
.
R
I
2C
C
+

2) Напряжение на батарее конденсаторов
2R
R
2
U AB
U 6R
3R  2 R
6
I

 U
3R  2 R R 5R
5
3) Ёмкость батареи конденсаторов
2
С БАТ
2С
2
С  2С


 С
3С
3
С  2С
4) Заряд на батарее конденсаторов равен заряду на каждом конденсаторе в отдельности
2
6
4
С  U  CU
3
5
5
5) Напряжение на конденсаторе С
q  С БАТ U АВ 
UC 
q 4CU 4

 U
C 5C 5
При
U  5B ;
UC 
4
54 B ;
5
U C  4B .
З А Д А Ч А 9. (10 баллов)
Ответ: q  4 o r
h
c

A
e
 1, 45  10 11 Кл .
В результате фотоэффекта на шарике накапливается положительный заряд, поле которого
тормозит фотоэлектроны. Величина заряда определяется электрической ёмкостью шарика
и его потенциалом, т.е. q  4o r   . Максимальный потенциал  max , а, следовательно, и
максимальный заряд шарика, зависит от начальной кинетической энергии электронов. Так
как приращение кинетической энергии электронов равно работе сил поля шарика, то
49
принимая потенциал поля шарика и скорость электронов в бесконечности равными нулю, а
также то, что заряд электрона отрицательный, можно записать:
2
WКИН  emax ,
2
m max
m max
 emax , откуда max 
т.е. 
2
2e
(1)
2
m max
 h  A (2)
Используя формулу Эйнштейна для фотоэффекта, получим
e
c
h A
h  A
h  A
 
Из (1) и (2) получим  max 
, и qmax  4o r
.
e
e
e
Подставим числовые значения для меди, получим
q  4 o r 
h
c

A
e
 4   o  3  10
2


hc

  1,45  10 11 Кл


4
,
47
6



 e  0,14  10
З А Д А Ч А 10. (10 баллов)
Ответ:
t
T 

4
2
2L

g sin 
L
.
g
Воспользуемся законом сохранения энергии
Wo  Wкин  Wпот  const .
Начальная потенциальная энергия столба жидкости
длины 2L равна кинетической энергии жидкости плюс
потенциальной энергии столба жидкости длины x.
2L
K

2L
2L
m x 2
m x
mg 
sin  

x sin   g
(1)
2
2
2L 2
dW o
 0 , то, продифференцировав выражение (1) по времени, получим
Так как
dt
dx
m
m
 0 , получим:
 2 x x 
 xx g sin   0 (2) . Учитывая, что
dt
2
2L
g sin 
x 
x  0 (3)
2L
Итак, вытекание жидкости удовлетворяет уравнению гармонических колебаний с периодом
2L
T  2
. (4)
g sin 
Время вытекания жидкости из наклонной части трубки
T 
2L
L
t 

.
4 2 g sin 
g
50
51
52
53