В.М. Котлович, С.С. Пивоваров, М.И. Иванов. О задаче российского Турнира юных физиков «Саксонская миска»

Автор:

Котлович Валерий Михайлович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Крыловский государственный научный центр, г. Санкт-Петербург;

E-mail: valya1937@yandex.ru;

Пивоваров Сергей Сергеевич – кандидат физико-математических наук, преподаватель физики, специализированный учебно-научный центр «Академическая гимназия им. Д.К. Фаддеева» Санкт-Петербургского государственного университета, г. Санкт-Петербург;

E-mail: 25shadow@mail.ru

Иванов М.И. – студент, Санкт-Петербургский государственный университет;

E-mail: st059257@student.spbu.ru

Тип статьи: научная

Страницы: 29-40

DOI 10.47639/0130-5522_2024_4_29

ББК 74.262.23

УДК 372.853

Аннотация статьи

В статье на примере «простой» задачи Российского турнира юных физиков (ТЮФ) 2020 года «Саксонская миска» продемонстрированы все этапы организации и постановки исследовательской (проектной) деятельности в старших классах специализированных гимназий и школ. Построена общая математическая модель явления. Проведены экспериментальные исследования времени затопления круговых сосудов цилиндрической и конической формы. Выполнены теоретические расчеты времени затопления сосудов цилиндрических форм (круговых и параллелепипедов), а также сосудов в виде усеченных конусов. Для расчетов времен затопления сосудов нецилиндрической формы были применены численные методы. Проведен анализ полученных результатов опытов и их соответствие предложенной математической модели. По экспериментальным результатам для сосудов цилиндрической формы проведена оценка коэффициента потерь для воды. Намечены возможности обобщения полученных теоретических решений

Ключевые слова:

исследовательская деятельность старшеклассников, клепсидра, время затопления, сосуды различной формы, эксперименты и математическая модель явления, коэффициент потерь для воды

ОПИСАНИЕ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ:

About the problem of the Russian Young Physicists Tournament «Saxon Bowl»

Author:

Kotlovitch V.M. – PhD (Technical Sciences), Senior Researcher, Krylov State Scientific Center, St. Petersburg (currently retired),

E-mail: valya1937@yandex.ru

Pivovarov S.S. – PhD (Physics and Mathematics), teacher of Physics, Specialized Educational and Scientific Center «Academic Gymnasium after D.K. Faddeev» of St. Petersburg State University, St. Petersburg;

E-mail: 25shadow@mail.ru

Ivanov M.I. – student, St. Petersburg State University, St. Petersburg;

E-mail: st059257@student.spbu.ru

Article type: the scientific

Pages: 29-40

DOI 10.47639/0130-5522_2024_4_29

ББК 74.262.23

УДК 372.853

Annotation

Based on the problem «Saxon Bowl" from the Russian Young Physicists Tournament 2020 the article is focused on issues of organizing and setting research (project) students activities in specialized high schools and gymnasiums. A general mathematical model of the phenomenon has been constructed. Experimental studies of the time of sinking of circular vessels of cylindrical and conical shape were carried out. Theoretical calculations of the sinking time of cylindrical vessels (both circular and parallelepiped-shaped) as well as vessels in the form of a truncated cone, were performed. Numerical methods were used to calculate the flooding times of non-cylindrical vessels. An analysis of the obtained results and their correspondence to the proposed mathematical model was carried out. Using the example of solving a “simple” tournament problem, all stages of research work are demonstrated. Results of practical significance were obtained. Based on the experimental results for cylindrical vessels, the loss coefficient for water was estimated

Keywords:

research activity of high school students, clepsydra, flood time, vessels of cylindrical and conical shape, mathematical model of the phenomenon, loss coefficient for water

Литература

1. Зеленин С.П., Пивоваров С.С. Организация физического образования в Академической гимназии Санкт-Петербургского государственного университета // Физическое образование в вузах. 2006. Т. 12. № 1. С. 115-129.

2. Лебедева Е.Л., Пивоваров С.С. Турнир юных физиков: эффективная форма обучения физике и развитие способностей учащихся к исследовательской деятельности в профильной школе // Тез. докл. 9 межд. конф. «Физика в системе современного образования», 4-8 июня 2007 года (Санкт-Петербург). 2007. Т. 2. С. 189-191.

3. Российский Турнир Юных Физиков. – URL: http://rusypt.msu.ru/index.shtml (дата обращения: 19.11.2023).

4. Турнир Юных Естествоиспытателей. – URL: https://www.rynt.org/ (дата обращения: 19.11.2023).

5. Задача № 6 Российского ТЮФ 2020 года. – URL: https://iypt.ru/задачи/2019/06-саксонская-миска/ (дата обращения: 19.11.2023).

6. Водяные часы. – URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Water clock (дата обращения: 19.11.2023).

7. Clepsydrae: liquid-stealing water clocks. – URL: https://www.ripleys.com/weird-news/water-clock/ (дата обращения: 19.11.2023).

8. Greer A., Kincanon E. An Experiment with Saxon Bowls // The Physics Teacher. 2000. V. 38. No 2. P. 112.

9. Clanet C, Clepsydrae, from Galilei to Torricelli // The Physics of Fluids. 2000. V. 20. No 11. P. 2743-2751.

10. Pavesi L. Investigating Torricelli’s Law (and More) with a 19th-Century Bottle // The Physics Teacher. 2019. V. 57. P. 106-108.

11. Saleta M., Tobia D., Gil S. Experimental study of Bernoulli’s equation with losses // American Journal of Physics. 2005. V. 73. No 7. P. 598-602.

12. Алексеев Г.М. Особые случаи морской практики. Приложение 13. Затопление судна через пробоину. – URL: https://flot.com/publications/books/shelf/specialcases/93.htm (дата обращения: 19.11.2023).

13. Jaikumar S., Yang L. Theoretical and experimental study of motion and sinking time of Saxon bowls // European Journal of Physics. 2022. V. 43. DOI 10.1088/1361-6404/ac4b6a.

14. Чикер Н.П. и др. Справочник специалиста аварийно-спасательной службы ВМФ. Ч. 1. – М.: изд. МО СССР, 1963.

15. Вулис Л.А., Кашкаров В.П. Теория струй вязкой жидкости, изд. – Наука, 1965.

16. Вайсман Н.М., Голиков В.А., Жарковский А.А. Механика жидкости и газа. Гидравлика. – СПб.: Изд. Политехнического университета, 2016.

Дата поступления рукописи (Received): 29.01.2024.

Опубликовано (Published): 16.05.2024.