Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.
Оказывается, что существует несколько положений расчески и экрана при которых тени от зубцов видны наиболее четко, при других положениях они размыты.
Обозначим:
1.1 Получите соотношение между указанными параметрами установки
Нарисуй схему образования тени одного периода расчески от одной лампочки и от двух лампочек одновременно. Подумай, как меняется масштаб изображения при переходе от расчески к экрану.
Воспользуйся подобием треугольников для связи размеров на расческе и на экране: найдёшь выражение для периода тени
- Нарисуй треугольники, связывающие период
на расческе и период на экране; выпиши соотношение между , , и . - Аналогично нарисуй треугольники для смещения двух картин при разности положений лампочек
; выпиши соотношение между , , и . - Запиши условие «чёткой» картины как целочисленного совпадения смещения и целого числа периодов:
. - Вырази требуемое соотношение между
и целым из этой системы уравнений.
1.1 Основная идея объяснения и описания наблюдаемого эффекта: каждая лампочка дает на экране свою картину теней, если смещение этих картин равно целому числк периодов изображения, то наблюдается четкая картина теней.
Из рисунка следует, что период тени на экране описывается формулой

Из этих формул следует искомое соотношение
Из этого соотношения можно легко рассчитать требуемые параметры.
1.2 Укажите наглядный смысл целочисленного параметра
Подсказка. Рассмотрите размер тени одного периода расчески, и смещение тени при смещении лампочки.
Подумай, что означает целое число периодов, на которое смещается картинка при переходе от одной лампочки к другой.
Интерпретируй полученное уравнение из пункта 1.1: целое
- Запиши смысл
как количество зубцов, на которое смещается тень при переходе между лампочками. - Подставь граничное условие $\frac{b}{a+b}<1$ в выражение для $m$ и получи верхнюю оценку на $m$.
- Сформулируй, сколько целых значений
удовлетворяют неравенству (от 1 до наибольшего целого меньшего верхней оценки). - Вырази количество наблюдаемых положений через неравенство для
.
1.2 Параметр
Выразим из формулы (4)
Так как
Мы не приводим результаты измерений, так как они сильно зависят от расчески и типа фонарика, которые закупают хозяева олимпиады.
Отметим, что измерения требуют аккуратности и терпения. Методика их проведения подробно изложена в условии задачи. При выполнении рекомендация, изложенных в условии, результаты согласуются с расчетными данными.
Республиканская физическая олимпиада 2025 года(Заключительный этап)
Экспериментальный тур
Решения задач2.1 Измерьте периоды двух расчесок (густой и редкой)
Приглядись к расческам: измеряй период зубцов не на глаз, а с помощью лупы и линейки, измеряя несколько периодов сразу.
Измерь длину большого числа соседних периодов и раздели на их число — так уменьшишь относительную погрешность (метод усреднения).
- Измерь расстояние на линейке через N соседних зубцов для каждой расчески.
- Раздели полученное расстояние на N, чтобы найти
и . - Оцени погрешность как погрешность измерения делённую на N и запиши результаты с погрешностями.
2.2 Измерьте непосредственно расстояния между соседними
С помощью кусочка изоленты Вы можете закрыть две из четырех лампочек фонарика (они расположены на его боковой поверхности). Во всех экспериментах измерения проводите для двух пар лампочек: а) открыты крайние лампочки; б) открыты две соседние лампочки.
Расположите между фонариком и экраном (их положения выберите самостоятельно) вертикально тонкую палочку. Регулируйте положения лампочки и экрана так, чтобы две тени на экране, были одинаковыми (по размерам и освещенности).
Используйте такой способ регулировки положения фонарика и экрана во всех экспериментах.
Вам необходимо более точно определить расстояния между лампочками.
Используй метод из условия: ставь тонкую палочку между фонариком и экраном и добивайся, чтобы две её тени совпадали по размеру и яркости.
Измеряй расстояние между серединами теней палочки на экране при разных положениях, затем по геометрии связей определяй реальные расстояния между лампочками
- Зафиксируй пару лампочек, выставь палочку и отрегулируй
и так, чтобы тени одинаковы; измерь координаты центров теней и их расстояние на экране. - Повтори для разных пар и положений, получи несколько значений смещения теней, соответствующих разным
. - Используя соотношение между смещением на экране и реальным расстоянием между лампочками (из пункта 1.1), вырази
и из полученной системы измерений и оцени погрешности.
2.3 Измерьте зависимость расстояния между серединами теней палочки от отношения расстояний
2.4 По результатам этих измерений рассчитайте расстояния между соседними
Внимание! В дальнейшей работе будьте предельно аккуратны. Определять положения расчески и экрана довольно сложно. «подходите» к примерно найденному значению с двух сторон двигая расческу или экран сначала с одной стороны (запомните или запишите значение координаты), а затем с другой – после чего усредните полученные значения. Не подгоняйте результаты измерений под теоретические значения –не поверим и накажем.
3.1 Измерьте значения расстояний
3.2 Проведите теоретический расчет значений
3.3 Постройте график зависимости значений
4.1 Измерьте зависимость расстояния от расчески до экрана
4.2 Проведите теоретический расчет
4.3 Предложите линеаризацию полученной зависимости. постройте график линеаризованной зависимости.
4.4 Сделайте общий вывод: подтверждается ли ваша теория экспериментально.
Республиканская физическая олимпиада 2025 года(Заключительный этап)
Экспериментальный тур
Сопоставь экспериментальные точки и теоретическую (линейную) аппроксимацию и ответь, насколько они согласуются в рамках погрешностей.
Оцени соответствие теории и опыта по отклонениям данных от прямой в линеаризованной координатной системе и по полученным значениям параметров.
- Сравни значения параметров, извлечённых из наклона и сдвига линейной аппроксимации, с ожидаемыми теоретическими соотношениями.
- Оцени отклонения в сравнении с измеренными погрешностями и укажи возможные источники систематической погрешности (нелинейность, неточность выравнивания).
- Сделай вывод, подтверждают ли экспериментальные данные теоретическую модель в пределах погрешностей.

