Problèmes traduits

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Version française des problèmes de 2018. Traduction en cours pour 2019!

1. Arbre d’encre

Lorsqu’une goutte d’encre est déposée dans de l’eau parfaitement immobile, ou bien lâchée très proche de sa surface, il se forme d’abord un anneau d’encre qui se divise ensuite en plusieurs anneaux plus petits (voir la vidéo). Le processus se répète encore et laisse une structure semblable à un arbre. Combien de fois au maximum peut-on observer le processus de division des anneaux et comment cela dépend-il des paramètres importants ?

 

2. Gouttelettes imprévisibles

Lorsqu’une voiture roule sous la pluie à grande vitesse, les gouttes d’eau sur les vitres de chaque côté remontent parfois le long des vitres au lieu de descendre. Expliquez le phénomène et trouvez les conditions nécessaires pour que le celui-ci apparaisse (la taille des gouttes d’eau et la vitesse de la voiture par exemple). De quelle manière la trajectoire des gouttes est-elle déterminée et comment cela dépend-il des paramètres importants ?

Seules des expériences de laboratoire sont attendues !

 

3. Calculatrice à fluide

Des gouttes de concentrations différentes en colorant alimentaire (contenant du propylène glycol) se meuvent de manière complexe et élégante lorsqu’on les dispose sur une lamelle de verre immaculée (voir la vidéo). Une grande variété de machines à fluide autonomes peuvent être produites grâce à cette propriété. Implémentez différentes opérations arithmétiques en utilisant de telles gouttes et optimisez la vitesse de calcul des opérations.

 

4. Bulle luminescente

La sonoluminescence est l’émission de courts pulses de lumière par des bulles implosant au sein d’un liquide. Bien que cet effet soit connu depuis des décennies, il n’y a pas de consensus sur son explication. Proposez un protocole permettant d’observer le phénomène et étudiez le spectre de la lumière émise. Est-ce que cet effet peut être utilisé pour obtenir une émission de lumière cohérente comme pour un laser ?

 

5. Embrasement à longue portée

Il est possible de rallumer une bougie que l’on vient d’éteindre en allumant la fumée qui s’en dégage (voir la vidéo). En effet, la fumée contient de la cire vaporisée qui est la substance inflammable initialement. Quelle est la distance maximale (entre la flamme et la bougie) à laquelle on puisse rallumer la bougie ? Identifiez les paramètres importants et quel est leur influence sur cette distance maximale.

 

6. Ballon strident

En insérant un écrou à l’intérieur d’un ballon il est possible de le faire « crier » en transmettant au ballon un certain mouvement rotatif (voir la vidéo). Comment les caractéristiques du son produit dépendent-ils des paramètres importants du système ?

 

7. Haut-parleur statique

Construisez un haut-parleur sans aucune pièce mobile. Discutez de la valeur maximale de la bande passante, du rapport signal/bruit et du rendement énergétique obtenu avec votre modèle. Est-il possible de modifier votre appareil afin de l’utiliser comme microphone ?

 

8. Jet d’eau insolite

Lorsque de l’eau sous pression passe à travers une fine fente, l’écoulement prend parfois la forme d’une hélice. Décrivez le phénomène et expliquez la dépendance du(des) rapport(s) entre les sillons de l’hélice et les paramètres du fluide, avec ceux de l’écoulement et avec la forme de l’embout.

 

9. Étincelles éphémères

Les étincelles produites par une meuleuse d’angle ont tendance à survoler une certaine distance avant de se scinder en plusieurs étincelles plus petites. Quelle est la cause de leur séparation ? Dans quelles conditions une scission se produit-elle ? Comment est influencée la distance parcourue avant scission ? Quel est la distribution de la distance survolée par une étincelle avant de se scinder ?

Soyez très prudent lors des expériences !

 

10. Les détecteurs de particules pour les nuls

Construisez un dispositif simple qui puisse détecter les particules issues des rayonnements
cosmiques. Quelles sont les particules détectables avec votre appareil ? Essayez de l’utiliser dans différentes conditions ainsi que d’obtenir le spectre énergétique des particules cosmiques.

 

11. Galet équilibriste

Certains galets emportés par le vent sur la glace du Lac Baikal sont retrouvés au bout d’un moment sur un fin « perchoir ». Reproduisez et expliquez la formation de ce « perchoir » et estimez la dépendance de la courbure du perchoir avec les paramètres importants.


Cette liste de problèmes est tirée de celle du tournoi international.