IPT (International Physicists’ Tournament) jest międzynarodowym konkursem drużynowym, w którym rywalizują studenci fizyki z różnych zakątków świata. W bieżącym roku odbyła się jego 15. odsłona. W rywalizacji wzięło udział 18 zespołów reprezentujących 16 krajów, w tym Francję, Ukrainę, Polskę, Brazylię, Niemcy, Danię, Wielką Brytanię, Holandię, Szwajcarię, Kanadę, Stany Zjednoczone, Chorwację, Szwecję, Grecję, Rumunię, a także jedna drużyna, która wystąpiła pod flagą neutralną.

Turniej IPT, jak opisuje kapitan zwycięskiej drużyny Jakub Trzaska, to niezwykle wymagające zawody, które jednocześnie dają ogrom satysfakcji intelektualnej. Ale nie jest to tylko rywalizacja. To przede wszystkim szansa na spotkanie innych studentów, którzy podzielają fascynację fizyką.

Droga do Zwycięstwa

Przygotowania do turnieju trwają wiele miesięcy. Uczestnicy dostają zestaw problemów, które muszą rozwiązać. Nie są to typowe zadania z podręcznika. Jak tłumaczy prof. Krzysztof Turzyński, opiekun drużyny i prodziekan ds. studenckich Wydziału Fizyki UW, problemy dotyczą zjawisk fizycznych, które spotykamy na co dzień, ale które nie doczekały się jeszcze satysfakcjonującego wyjaśnienia. To studenci mają za zadanie zgłębić te fenomeny i przedstawić swoje rozwiązania międzynarodowemu jury.

W turnieju IPT każda drużyna występuje kolejno w roli prezentera, recenzenta i oponenta. W przeciwieństwie do zwykłych egzaminów, uczestnicy mogą krytykować i ulepszać rozwiązania innych, co prowadzi do prawdziwych naukowych dyskusji. To nie tylko kształtuje umiejętność prowadzenia debat naukowych, ale też przyczynia się do unikalności turnieju.

Zespół, który Pokonał Świat

Wydział Fizyki UW reprezentowali: Debora Choińska, Kamil Dutkiewicz, Tomasz Mazur, Stanisław Rakowski, Jakub Trzaska i Michał Zdziennick, a wspierani byli oni przez Jakuba Grabarczyka, Jakuba Hevlera, Jakuba Kośmickiego, Piotra Łukawskiego i Michała Puzę. Podczas Turnieju, polski zespół musiał zmierzyć się z różnorodnymi i skomplikowanymi problemami, które wymagały zarówno biegłości w teorii fizyki, jak i umiejętności praktycznych. Zadania obejmowały:

1. "Liczenie zapałek" - Jak dokładnie można określić liczbę zapałek w pudełku na podstawie dźwięku, jaki wydaje, gdy się je potrząsa? Czy te same metody można zastosować do pudełka zawierającego gumy do żucia?
2. "Śpiewający lód" - Większość z nas próbowała odbijać kamienie od powierzchni jeziora lub rzeki. Ale jeśli powierzchnia jest zamarznięta, kamienie wydają specyficzny dźwięk podczas odbijania, podobny do dźwięku wydawanego podczas jazdy na łyżwach po cienkim, czystym lodzie. Badanie tego zjawiska. Opisanie ilościowych charakterystyk dźwięku i jak zależą od kamyka, parametrów środowiskowych i wyjściowych.
3. "Miód trzymający się łyżki" - Można zapobiec kapaniu miodu lub innego lepkiego płynu z łyżki, obracając go wokół swojej długiej osi. Ale jeśli spróbujemy tego samego triku z wodą, to nie działa. Zbadaj, jak właściwości płynu określają, czy można zaobserwować to zjawisko.
4. "Utknięte metalowe kule" - Napełnij butelkę małymi metalowymi/plastikowymi kulkami o średnicy tej samej wielkości co otwór. Spróbuj wysypać kule z butelki, obracając ją do góry nogami. Podobnie jak w przypadku soli sypanej przez małe otwory, można zauważyć, że po pewnym czasie kule utkną i przestaną wysypywać. Zbadaj to zjawisko. Jaki jest średni czas, zanim system utknie? Jakie kształty butelek mogą zapobiec utknięciu systemu?
5. "Pierścień ze stosu Pringles" - Można budować struktury, układając na sobie chipsy Pringles w różnych konfiguracjach. Jakie są fizyczne parametry, które pozwalają na budowę niektórych wzorów geometrycznych? Jaki jest największy pierścień, jaki można zbudować ze stosu? Jaką maksymalną wagę może on unieść?
6. "Trzepocząca flaga" - Zbadaj flagę (lub dowolny kawałek tkaniny i innych materiałów płaskich) wiszącą w dół pod wpływem jednolitego wiatru. Przy jakich warunkach zaczyna ona trzepotać? Zbuduj najdokładniejszy anemometr oparty na dźwięku trzepoczącej flagi.
7. "Błyszczyk do ust przeciwstawiający się grawitacji" - W pewnych okolicznościach, błyszczyk do ust wydaje się przeciwstawiać grawitacji. Zbadaj to zjawisko. Jaka jest najwyższa prędkość wyrzutu, maksymalna długość gałęzi i najdłuższy dystans strzału typowego komercyjnego błyszczyka do ust?
8. "Silnik Mendocino" - Silnik Mendocino to solarne, magnetycznie unoszące się urządzenie elektryczne. Czy można zbudować precyzyjny miernik natężenia światła oparty na tym silniku?
9. "Kręcące się krople" - Można sprawić, że małe krople wody obracają się na hydrofobowej powierzchni, tworząc różne wzory hydrofilowe na nich. Jakie właściwości płynu (niekoniecznie wody) można wydobyć z tego typu eksperymentu? Zoptymalizuj układ, aby zwiększyć prędkość obrotową kropel.
10. "Magnetyczne przekładnie" - Połączenie przekładni mechanicznych zwykle odbywa się za pomocą ich zębów, ale równoważny mechanizm można zbudować za pomocą magnesów, tak, że przekładnie nie dotykają się. Wyjaśnij, jak działa urządzenie i zbadaj jego ograniczenia. Jak zależy to od układu magnesów?
11. "Sztuczka z kredą" - Można rysować ciągłe linie na tablicy za pomocą kredy. Jednak zmieniając kąt styku, linia rysowana na tablicy staje się linią kropkowaną, chociaż ruch jest nadal ciągły. Jakie parametry z względnego ruchu między kredą a tablicą można wywnioskować z wynikowego śladu? Czy można coś wywnioskować o wymiarach kredy?
12. "Tańczące światła" - Połóż membranę z lustrem na głośniku. Następnie skieruj odbicie lasera na ekran. Sterując głośnikiem pojedynczymi lub wieloma częstotliwościami, możesz zaobserwować linie i kształty wyświetlane na ekranie. Mając daną zamkniętą trajektorię w 2D pojedynczej linii, znajdź dane wejściowe na głośnik wymagane do "namalowania" linii. Czy możesz również "obrócić" linię, jak chcesz? Zbadaj ograniczenia.
13. "Szklane halo" - Błyszczące okręgi można zobaczyć, gdy światło z źródła o małej wielkości kątowej przechodzi przez szkło. Przy bliższym badaniu okazuje się, że składają się one z małych zadrapań i niejednorodności strukturalnych. W niektórych przypadkach można zobaczyć konkretne promienie, rozchodzące się od źródła światła (lewa część zdjęcia). Przy jakich warunkach można zobaczyć takie okręgi halo i linie? Zbadaj ich właściwości geometryczne i jakie kształty możesz zaprojektować.
14. "Bańka miłości i napięcia" - Gdy dwie bańki mydlane zderzają się, mogą odbić się lub zlać. Znajdź warunki, przy których oba zjawiska mogą wystąpić.
15. "Ogień-strzał-ogień" - Dobrze wiadomo, że skierowany podmuch powietrza może ugasić ogień. Zazwyczaj takie podmuchy powietrza kierowane są przez prowadzenie powietrza przez rurę. Określ parametry rury, aby zgasić ogień z maksymalnej odległości (mierzonej od końca rury najbliższego ogniu), używając tylko swojego oddechu. Przeprowadź eksperymenty na ogniu z świecy.
16. "Niestabilna lewitacja" - Można unieść magnes stabilnie bez superprzewodnika lub systemu kontroli, używając magnesu obracającego się z dużą prędkością. Zbadaj ograniczenia i określ, czy można unieść dwa magnesy jednocześnie. Unoszone magnesy nie powinny dotykać się nawzajem.
17. "Lampa z plazmą grafitową" - Gdy pręt grafitowy umieści się w kuchence mikrofalowej, można zaobserwować powstawanie plazmy na końcu pręta. Zbadaj czas trwania zjawiska i parametry wpływające na nie (moc mikrofalówki, geometria pręta i materiał, objętość miski, itp.). Zbadaj czas trwania fazy plazmy bez spalenia pręta grafitowego: czy można stworzyć nieskończoną lampę?

Każde z tych zagadnień było niezwykle skomplikowane i wymagało od drużyny nie tylko gruntownej wiedzy z zakresu fizyki, ale także kreatywności i umiejętności pracy zespołowej. To właśnie ta nieustępliwość, pasja i ciężka praca doprowadziły drużynę do sukcesu. Polski zespół pokonał aż 17 zespołów z całego świata, zdobywając złoty medal i pierwsze miejsce. Polska drużyna zaznaczyła swoją obecność na międzynarodowej scenie naukowej, pokazując, że młodzi naukowcy z naszego kraju mają wiele do zaoferowania.

Literatura:

https://www.uw.edu.pl/druzyna-z-uw-zwyciezca-international-physicists-tournament-2023/

https://iptnet.info/problems/

https://iptnet.info/official-rules/

https://www.lemonde.fr/sciences/article/2015/01/12/joutes-physiques_4554585_1650684.html

https://iptnet.info/2023/04/27/and-the-finalists-are/