Решение заданий интернет-олимпиады СПбГТУ в среде BARSIC

Как проводится олимпиада 

Олимпиада состоит из двух этапов, дистанционного (отборочного) и заключительного (очного). Дистанционный этап состоит из двух туров, каждый из которых можно проходить из любой точки мира. Перед каждым туром доступны тренировочные задания, выполнение которых не влияет на результаты, но позволяет освоиться в олимпиадной системе и потренироваться в выполнении заданий.

Регистрация, как и участие в олимпиаде, является свободной, бесплатной и проводится единственным способом:

  • Самостоятельная регистрация учащихся - с самостоятельным получением пароля. Даёт возможность участия в олимпиаде без регистрации представителем учебного заведения. При этом не требуется никаких разрешительных действий со стороны школы или Оргкомитета олимпиады. Просьба участникам ответственно относиться к регистрации и не создавать многократно дублирующихся записей.

Таким же способом могут зарегистрироваться учителя (в качестве номера класса выбрать в выпадающем списке "учителя") для того, чтобы иметь возможность выполнять тренировочные задания, а после окончания тура олимпиады - на две недели получать доступ к заданиям туров.

Зарегистрированные участники по полученным логинам и паролям во время между турами олимпиады сразу получают доступ к выполнению тренировочных заданий. А во время туров - после входа по своему логину и паролю необходимо сразу выполнять олимпиадные задания.

страница регистрации

Попробовать настроить систему во время тура олимпиады можно под отладочными логинами: tren7 пароль tren для 7-го класса, tren8 пароль tren для 8-го класса, и т.д. - но учтите, что олимпиаду под этими логинами пройти нельзя, они предназначены только для настройки программного обеспечения на компьютерах участников во время прохождения тура олимпиады. Под этими логинами заходят десятки и сотни участников, и много раз отсылаются результаты на сервер, поэтому за задания начисляется много штрафных баллов - но для настройки программного обеспечения это неважно.

Будьте внимательны, отсчёт времени олимпиады идёт от первого входа по логину и паролю во время олимпиадного тура, через 1 час 30 мин после входа (для 7 класса 1 час 20 мин, для 11 класса через 2 часа) время прохождения тура для данного участника заканчивается - даже если он не просматривал и не выполнял никаких заданий.

Для прохождения олимпиады (или тренировочных заданий) сначала следует загрузить на компьютер архив с проигрывателем BARSIC версии 11.88 - специальной программой, позволяющей выполнять модели виртуальных лабораторий. Необходимо извлечь из zip-архива папку Barsic1188_distolymp на жесткий диск компьютера, с которого будет проходить олимпиада. Затем следует запустить файл barsic.exe, перейти по ссылке "Интернет-олимпиада по физике" на страницу проведения олимпиады, ввести логин и пароль участника, и выполнять задания. Сразу после регистрации в промежутках между турами олимпиады доступны тренировочные задания.

среда barsik

Программа использует настройки установленного на компьютере браузера MS Internet Explorer, поэтому перед работой с BARSIC следует убедиться, что из Internet Explorer можно выходить в интернет (например, заходить на данный сайт или сайт http://barsic.spbu.ru/olymp/ ). При наличии проблем прочитайте информацию в разделе сайта олимпиады Вопрос-ответ.

среда barsik 2

Проходить задания с моделями можно только из проигрывателя BARSIC версий 11.85 - 11.88, другие задания можно выполнять как из BARSIC, так и из любого браузера.

среда barsik 3

среда barsik 5

среда barsik 6

среда barsik 7

среда barsik 8

За повторную отсылку результатов на сервер начисляются штрафные баллы (для теста 4 штрафных балла, для остальных заданий 1 штрафной балл). Находить ответы перебором значений запрещено.

После входа по логину и паролю во время дистанционного тура олимпиады участнику обычно дается 1 час 30 мин на выполнение заданий ( для 7 класса 1 час 20 мин, для 11 класса через 2 часа ), в том числе разрешены повторные входы в случае технических проблем, набранные до того баллы сохраняются. При повторном заходе в задание параметры задания меняются - будьте внимательны! Повторное прохождение олимпиады под другим логином или другие варианты нечестного прохождения олимпиады категорически запрещены.

Дистанционные туры проходят следующим образом. После входа в любой из дней тура из проигрывателем BARSIC на сайт олимпиады и залогинивания по полученному в результате регистрации логину и паролю участнику предлагается начать выполнение олимпиадных заданий. Если он соглашается, начинается отсчёт времени - учащимся 7 класса на выполнение заданий даётся 1 час 20 мин, 8 и 9 класса - 1 час 30 мин, 10 и 11 класса - 2 часа. Возможны повторные заходы в течение этого времени (например, в случае "зависания" компьютера и связанной с этим перезагрузкой) - при этом все набранные баллы сохраняются. После истечения положенного времени вход по логину участника закрывается.

Разбор наиболее показательных заданий олимпиады с использованием среды BARSIC

9

Имеется многополюсник - "чёрный ящик" с выходящими наружу проводами. Известно, что внутри имеются три постоянных сопротивления (резистора) R1, R2 и R3, каким-то образом соединённые друг с другом и с выходными клеммами. Про сопротивления известно, что R1 < R2 < R3, и что от каждой ножки резистора имеется хотя бы один провод, выходящий наружу из "чёрного ящика". Также имеется источник постоянного тока и мультиметр - измерительный прибор, позволяющий измерять токи, напряжения и сопротивления. Данные приборы могут располагаться только в правой части экрана, провода не могут пересекать "чёрный ящик". Произвольное количество разноцветных проводов можно перетаскивать из хранилища,

расположенного в левой верхней части экрана. Определите с точностью до сотой ома значения R1, R2 и R3. Приборы и провода можно перетаскивать мышью и подключать к клеммам панели. На шкале мультиметра буква μ у диапазона означает "микро", буква m - "милли". Тип измеряемой величины и предел измерительной шкалы мультиметра меняется с помощью поворота ручки. В данной работе измерение сопротивлений в мультиметре отключено. Внутреннее сопротивление мультиметра в режиме амперметра пренебрежимо мало. При необходимости размер мультиметра можно увеличивать или уменьшать с помощью стрелок в его левом верхнем углу. Напряжение источника постоянного тока регулируется перемещением его движка. Задания модели можно переделывать, но за каждую повторную отсылку на сервер назначается до 3 штрафных баллов.

Сложность задания: чрезвычайно высокая.

Решение:

Поскольку режим омметра отключён, будем находить сопротивления с помощью измерения тока в цепи в случае, если подать напряжение между контактными площадками. Перебираем щупом мультиметра контактные площадки (клеммы) до тех пор, пока не найдём клемму, при подключении к которой не пойдёт ток. Будем нумеровать клеммы в порядке очерёдности, отсчитывая против хода часовой стрелки.

10

11

12

13

Для клеммы №3 на экране появляется надпись Error, означающая, что ток слишком велик. Переключаем мультиметр на диапазон, где отсутствует зашкаливание. В связи с тем, что на экране мультиметра показывается слишком мало значащих цифр, требуется переключить мультиметр на более чувствительный диапазон и уменьшить выходное напряжение источника питания так, чтобы не было зашкаливания.

13-1

13-2

Аналогичным образом поступаем для следующей клеммы, и т. д. Рассчитываем сопротивление между клеммами: для клеммы №3 R0,3=4.29 В/189 мА = 22.7 Ом, для клеммы №4 R0,4=4.31 В/13.42 мА = 321 Ом.

Примеры других моделей

14

Изучаемое тело (тележка, брусок или металлический цилиндр) можно установить на наклонный рельс, при этом оно обладает нулевой начальной скоростью. Если тело поставить вблизи края рельса, оно автоматически закрепляется электромагнитом. Щелчок мыши по красной кнопке включает или выключает электромагнит, при выключении электромагнита индикаторы сбрасываются в ноль. Распределение массы внутри цилиндра радиально симметрично, но неизвестно. Тележка скатывается по рельсу без трения. Если закрепить цилиндр в верхней части рельса и отключить электромагнит, цилиндр скатывается вниз по рельсу, при этом проскальзывание и потери энергии из-за трения качения отсутствуют. Определите путь S, который пройдёт центр цилиндра за первые 1.093 секунды, и полную кинетическую энергию T (поступательного и вращательного движения) цилиндра в этот момент времени. Отошлите результаты на сервер. Величины необходимо вводить с точностью до сотых. В промежуточных вычислениях сохраняйте не менее 4 значащих цифр. Оптические датчики срабатывают при пересечении флажком, установленном на тележке или бруске, их светового луча - в момент прохождения координаты оптических ворот маркером-стрелочкой. Положение оптических ворот можно изменять при помощи мыши, оно отмечается красным маркером. Линейку можно вращать, взявшись за помеченный цветом край. Массы гирь указаны в граммах. Ускорение свободного падения считайте равным 9.8 м/с2 Сложность задания: чрезвычайно высокая.

15

16

17

Подбираем расстояние, на котором установлен датчик времени, таким образом, чтобы время, прошедшее с момента пуска до столкновения с бруском, было равно 1.093

секунды, как требуется в задании. Для выполнения первой части задания остаётся измерить путь, пройденный центром цилиндра. Очевидно, что он равен расстоянию между левой стороной цилиндра и правой стороной бруска в случае, когда цилиндр и брусок расположены так, что с момента отпускания электромагнита до столкновения с бруском проходит заданное время. При измерении этого расстояния возникает проблема из-за того, что линейка слишком длинная, и её граница слишком далеко выходит за пределы экрана. В этом случае при отпускании линейка возвращается на первоначальное место. Поэтому необходимо устанавливать цлинейку так, чтобы она не выходила за пределы экрана и считывать разность показаний. Также возможно измерить расстояние датчика от края рельса, а затем вычесть из этого значения диаметр цилиндра и половину длины бруска. Получаем S=16.85 см. Методическая комиссия полагала, что данная часть задания не очень сложна, однако оказалось, что из 1466 участников из 11 класса с ней смогли справиться всего 49 человек, причём только 27 из них — с первой попытки. Полную кинетическую энергию T (поступательного и вращательного движения) цилиндра в заданный момент времени можно найти из закона сохранения энергии: поскольку потери энергии из-за трения качения отсутствуют, кинетическая энергия цилиндра равна уменьшению его потенциальной энергии. Следовательно, достаточно выяснить изменение высоты расположения цилиндра за заданное время. Это можно сделать как с помощью прямого измерения линейкой, повернув её вертикально, либо (более точно) — с помощью косвенных измерений, используя тележку. В этом случае также имеются разные варианты решения проблемы. Например, можно измерить ускорение тележки, найти синус угла наклона рельса α и найти изменение высоты h=S*sin(α)= 16.85 см * 0.041= 0.691 см = 6.91*10-3 м. Взвешиванием находим массу цилиндра M=85.8 г = 85.8*10-3 кг. Изменение энергии T=M*g*h= 85.8*10-3 кг * 9.8 м/с2 * 6.91*10-3 м = 0.00581 Дж = 5.81 мДж.

и другие модели в качестве иллюстрации

18

19

20

21

22

Заключение

Само по себе использование проигрывателя BARSIC затруднений вызвать не должно. Однако на мой взгляд у интерфейса проигрывателя есть существенный недостаток – не всегда можно сразу понять как выполнить правильно манипуляции с объектами, и отсутствует возможность сбросить объекты к исходному состоянию. Так, на своём опыте решая модель-задачу по тепловым явлениям пока разобрался как правильно манипулировать объектами при решении задачи один раз случайно вылил содержимое стакана в раковину, один раз не успел зафиксировать температуру и т.п. Для того чтобы разобраться понадобилось несколько попыток. Как выход – с учащимся прорешать все модельные задачи и надеяться что интерфейс моделей на самой олимпиаде будет схож.

 

Использованная литература:

Весь материал, использованный при написании этого сообщения взят исключительно с сайта олимпиады http://barsic.spbu.ru/olymp/ ( в том числе и ряд последних примеров)