Студопедия — Инженерная олимпиада школьников
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Инженерная олимпиада школьников

УДК 004.89 А.Н. Бажинов   Череповецкий государственный университет   ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ МОДУЛЯ НЕЙРО-НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ОБЪЕМОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ   Прогнозирование объемов потребления электрической энергии в настоящее время является одной из основных областей исследования в электроснабжении промышленных центров.   Литература   1. Блюмин С.Л., Шуйкова И.А., Сараев П.В., Черпаков И.В. Нечеткая логика: алгебраические основы и приложения. Липецк: ЛЭГИ, 2002. – С. 113. 2. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский Л. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы – М.: Горячая линия – Телеком, 2006. – С. 452. 3. Соловьев В.А., Владыко А.Г., Легенкин В.С. Применение нечеткой логики в устройствах регулирования энергетическими объектами // Электроэнергетика и энергосберегающие технологии: Межвуз. сб. науч. тр. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1998. – С. 125 – 133.

Инженерная олимпиада школьников

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева, Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)», Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина) проводят Инженерную олимпиаду школьников.

Основная цель Инженерной олимпиады школьников заключается в демонстрации инженерных основ жизни человеческой цивилизации, мотивации школьников страны к инженерному творчеству и инженерному образованию, развитии у молодежи инженерного стиля мышления, воспитания современной молодежи в духе лучших традиций российской инженерно-технической интеллигенции. Проведение «Инженерной олимпиады школьников» позволит находить, поддерживать и готовить новых Ползуновых, Черепановых, Яблочковых, Ладыгиных, Доливо-Добровольских, Поповых, Шуховых, Кржижановских, Курчатовых, Королевых.

Олимпиада проводится в соответствии с «Порядком проведения олимпиад школьников», утвержденным приказом Минобрнауки России от 22 октября 2007 г. № 285, с изменениями, утвержденными приказами Минобрнауки России, в рамках реализации решения Российского совета олимпиад школьников от 23 октября 2012 г. Вузы организаторы подали заявку на включение данной олимпиады в Перечень олимпиад школьников 2013-2014 учебного года. В 2013-2014 учебном году «Инженерная олимпиада школьников» вошла в проект Перечня олимпиад школьников. Если эта олимпиада будет включена в окончательную редакцию Переченя, ее победители и призеры получат значительные льготы при поступлении в вузы РФ (в любые, а не только в вузы-организаторы).

Олимпиада проводится для школьников 10-11 класса по физике. Задания Олимпиады включают в себя элементы прикладной механики и машиностроения, технической термодинамики, электротехники, электроники, ядерных технологий. Задания олимпиады не выходят за рамки школьного курса физики, но имеют ярко выраженный инженерный характер. В задание включены задачи-оценки, а также задачи, в которых рассматриваются принципы работы тех или иных инженерных систем (по типу «как это работает?» или «физика в технике»).

Олимпиада проводится в два этапа – отборочный и заключительный.

Отборочный этап олимпиады проводится в двух формах:

(1) в очной форме одновременно на площадках всех вузов-организаторов и региональных площадках по единым заданиям, 15 декабря 2013 в 10.00 (время московское);

(2) в дистанционной форме через интернет, 1-20 января 2014 года. Вход на страницу дистанционного тура через сайты вузов организаторов.

К заключительному этапу олимпиады допускаются победители и призеры отборочного этапа, которым могут стать до 35 % участников отборочного этапа.

Заключительный этап олимпиады проводится в очной форме одновременно на площадках всех вузов-организаторов и региональных площадках по единым заданиям 16 февраля 2014 года, 12.00 (время московское).

Победители и призеры олимпиады определяются по результатам заключительного этапа олимпиады. Победителями и призерами олимпиады могут быть не более 35 % от числа участников заключительного тура.

Задание отборочного этапа Инженерной олимпиады школьников 2012-2013 учебного года приведено в Приложении (структурно задание заключительного тура – такое же).

Информация об Инженерной олимпиаде школьников, методические материалы для подготовки (в том числе и в формате видеоуроков) размещены на сайте НИЯУ МИФИ http://www.youtube.com/watch?v=NZQjNxCx_Ew&feature=youtu.be (на сайтах вузов-организаторов есть ссылки на эти материалы).

Ссылки на страницы инженерной олимпиады на сайтах вузов-организаторов

 

НИЯУ МИФИ: http://mephi.ru/entrant/olimpiads/ingineer/

СПбГЭТУ «ЛЭТИ» http://eltech.ru/ru/abiturientam/olimpiady-shkolnikov/inzhenernaya-olimpiada-shkolnikov

СГАУ http://fdp.ssau.ru/injener_olymp/

НГТУ http://abiturient.nntu.ru/olimp2013/ingineer

МГУПС (МИИТ)

http://miit.ru/portal/page/portal/miit/information?id_page=3435&id_pi_top=1265&id_pi_mmr=1279&id_pi_cpm=3&id_pi_st=3436&id_pi_mm=48&id_pi_m2l=5&id_pi_mmc=64&curr_page_mmc=1&curr_page_mmr=1&curr_page_st=1&view_mode_top=1&id_info_st=130629&ct_mmc=2&ct_mmr=2&id_info_mmr=2418&ct_st=3


НИЯУ МИФИ, МГУПС (МИИТ), НГТУ, СГАУ, СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

«Инженерная олимпиада школьников», 2012-2013 учебный год

Отборочный тур

1. На рисунке, взятом с сайта http://oasc12039.247realmedia.com приведен график зависимости мощности автомобиля (ось ординат, кВ) от максимальной скорости, которую он способен развивать (ось абсцисс, км/ч). Этот график построен по данным, приводимым автопроизводителями относительно машин одного класса, имеющим близкие размеры (каждая точка соответствует какому-либо автомобилю). Наилучшим образом набор точек описывается кубической зависимостью (). Объясните, почему максимальная скорость машины зависит от корня третьей степени из мощности двигателя?

2. Во многих инженерных системах в качестве термомеханических датчиков (датчиков, испытывающих значительные деформации при изменении температуры) используются биметаллические пластины. Биметаллическая пластина состоит из двух пластинок, изготовленных из металлов с отличающимися коэффициентами линейного термического расширения и скрепленных между собой по всей поверхности контакта. Объясните, почему такая пластина будет изгибаться при нагревании или охлаждении, и оцените радиус изгиба и величину прогиба пластины при повышении ее температуры на величину . Исходная длина пластины , ее толщина и коэффициенты линейного теплового расширения металлов, входящих в состав пластины, и . Считать, что толщина пластины много меньше радиуса изгиба. Оценить величину прогиба биметаллической пластины из стали ( град-1) и латуни ( град-1), см, мм, С. Сравните величину прогиба и величину удлинения пластинки.

3. Тело массой подвешено на нити, прикрепленной к точке А прикрепленного к стене кронштейна ABCDE, состоящего из шести невесомых стержней одинаковой длины, соединенных шарнирно (см. рисунок; длина отрезка DE на стене также равна длине стержня). Растянут или сжат стержень BC? Найти силу упругости стержня ВС.

4. Вольтамперные характеристики бареттера и стабилитрона (приборов, служащих для стабилизации силы тока или напряжения соответственно) приведены на рисунках слева. Построить графики зависимости, напряжения и тока через стабилитрон и бареттер, а также тока через резистор от ЭДС источника.

5. Уголковый отражатель представляет собой устройство в виде тетраэдра с тремя взаимно перпендикулярными отражающими внутренними поверхностями (см. рисунок). Группы таких отражателей размещают на устройствах, которые должны эффективно отражать падающий на них свет (такие отражатели используют, например, в локационных целях, на спасательных средствах, знаках дорожного движения и др.). Рассмотрите отражение произвольного луча света таким отражателем и объясните, каков принцип его работы. Блок уголковых отражателей был установлен на советском автоматическом аппарате Луноход-1, работавшем на Луне (см. фото). Как Вы думаете, зачем?

6. Оцените среднее давление пороховых газов в стволе ружья в момент выстрела. Считать, что пуля при вылете из ствола имеет скорость 400 м/с, и на разгон пули идет половина выделяющейся энергии. Как изменяется давление пороховых газов в процессе движения пули в канале ствола? Значения всех необходимых для оценки величин выберите сами, исходя из своих знаний, опыта и здравого смысла.

 


Ответы и решения

1. Для больших скоростей машины сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости с коэффициентом, который определяется геометрией машины. Поскольку речь идет о машинах одного класса, имеющих близкие размеры, можно ожидать, что для всех машин коэффициенты пропорциональности близки. Поэтому , а мощность есть .

2. Из-за разных коэффициентов теплового расширения пластины двух металлов по-разному удлиняются при нагревании (или сжимаются при охлаждении). А поскольку они спаяны по всей площади контакта, пластине выгоднее согнуться, чем растягивать один и сжимать другой металл. Причем при нагревании внутри изгиба будет пластинка из того металла, который меньше расширяется при нагревании.

Радиус изгиба можно найти из следующих соображений. Пусть биметаллическая пластина нагрелась на . Тогда пластинки, из которых она состоит, удлинятся на следующие величины

и

где - первоначальная длина пластинок. Следовательно, для угла на который опирается пластина после изгиба, можно записать (с учетом малой толщины пластины)

Отсюда, пренебрегая произведением двух малых величин, находим

Величину прогиба пластины (величина на рисунке) можно найти как

(*)

Если угол много меньше 1 радиана (для реальных пластин это условие выполнено), то

(это равенство можно получить из основного тригонометрического тождества и первого замечательного предела ), то формулу (*) можно привести к виду

Подставляя в эту формулу данные в условии числа, найдем

мм

Величина удлинения пластины составит мм, т.е. на порядок меньше.

3. Если удалить стержень ВС, то, очевидно, точки В и С начнут сближаться, поскольку треугольник CDE останется на месте, а ромб CABD будет «складываться». Поэтому стержень ВС сжат. Аналогично заключаем, что стержень АВ растянут, АС – сжат.

Найдем силу натяжения стержня ВС. Во-первых, заметим, что воздействие шарнира на стержня или стержня на шарнир может осуществляться только вдоль стержня (в противном случае условие равновесия стержня не будет выполняться).

Сначала рассмотрим шарнир А. Поскольку Стержень АС сжат, а АВ растянут, на шарнир А действуют такие силы – сила натяжения нити, равная силе тяжести груза и силы натяжения стержней АВ и АС. Чтобы шарнир был в равновесии, сумма этих сил должна быть равна нулю. А поскольку углы между этими силами равны , то их сумма равна нулю только в том случае, когда равны их величины. Поэтому , .

Рассмотрим теперь шарнир В. На него действуют три силы, сумма которых равна нулю, которые направлены под углами друг к другу и одна из которых равна . Поэтому и две остальные силы и равны друг другу и силе . Потому

4. Решение. Рассмотрим сначала случай малых значений ЭДС источника. Если , ток в цепи не может быть больше, чем , и, следовательно, напряжение на бареттере (и стабилитроне) равно нулю. Поэтому ток через стабилитрон равен нулю, ток через бареттер равен току через резистор:

 

(1) при , ,

Если , ток через резистор превосходит , и, следовательно, ток через бареттер будет равен . Но напряжение на стабилитроне и бареттере будет меньше, чем , т.е. меньше, чем , поэтому ток через стабилитрон будет равен нулю:

 

(2) при , ,

 

Если , ток через бареттер равен , напряжение на стабилитроне и бареттере равно , ток через резистор равен , ток через стабилитрон равен разности тока через резистор и тока через бареттер:

 

(3) , , ,

Графики зависимости напряжения и тока через стабилитрон и бареттер, а также тока через резистор от ЭДС источника ((1)-(3)) приведены на рисунке 1.

5. Решение. Докажем, что как бы ни падал луч на отражатель, после отражения он будет распространяться точно в обратном направлении.

Рассмотрим сначала случай, когда падающий луч параллелен одной из плоскостей отражателя. Тогда этот луч будет отражаться только от двух его граней, и отраженный луч будет лежать в плоскости, перпендикулярной этим граням (в этом случае задача, фактически, является плоской). Строя ход луча по правилам отражения (угол падения равен углу отражения), убеждаемся, что отраженный луч будет распространяться в направлении, обратном падающему (см. рисунок; параллельность падающего и отраженного лучей следует, например, из равенства углов, отмеченных на рисунке дугами).

Для доказательства сделанного выше утверждения в общем случае заметим, что для проекции падающего и отраженного луча на любую плоскость также будет справедливо утверждение – угол падения равен углу отражения. Поэтому падающий и отраженные лучи можно спроецировать на плоскости, параллельные граням отражателя, для проекций справедливо сделанное выше построение, откуда и следует сделанное утверждение.

На Луноходе блок уголковых отражателей размещался с целью точного определения расстояния от Земли до Луны. Лазерный луч (имеющий малую расходимость) направлялся на отражатель и в той же точке на Земле регистрировался отраженный луч. По времени задержки можно было определить расстояние от точки, из которой направлялся луч, до Лунохода с высокой точностью и сравнить его со значениями расстояния до Луны, полученными другими методами.

Была и еще одна цель размещения отражателей на Луноходе - политическая. После американских экспедиций на Луну возник и активно муссировался в прессе слух, что на Луне американские астронавты якобы не были, а показанные по телевидению кадры высадки на Луну сняты на Земле. Так вот размещение уголкового отражателя на Луноходе позволяло любому человеку на Земле (обладающему минимальным набором лабораторного оборудования) проверить факт нахождения отражателя на Луне. По данным Центра управления полетами за время работы Лунохода на Луне было зарегистрировано более 50 попыток посылки лазерного луча на отражатель (кроме тех, что были сделаны для лазерного зондирования Луны советскими астрономами).

6. Решение. Работа пороховых газов идет на разгон пули. Поэтому

где г – масса пули, см2 – площадь сечения ствола ружья, м – длина ствола, - среднее давление, 0,5 - доля работы, идущая на разгон пули. Отсюда получаем

Используем: г, м/с, см2, м. Отсюда

Па атм

 




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ. (фамилия, имя, отчество) | ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ

Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 423. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Субъективные признаки контрабанды огнестрельного оружия или его основных частей   Переходя к рассмотрению субъективной стороны контрабанды, остановимся на теоретическом понятии субъективной стороны состава преступления...

ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ В УСЛОВИЯХ ОМС 001. Основными путями развития поликлинической помощи взрослому населению в новых экономических условиях являются все...

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МОРФЕМНОГО СОСТАВА СЛОВА В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ В практике речевого общения широко известен следующий факт: как взрослые...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Репродуктивное здоровье, как составляющая часть здоровья человека и общества   Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия при отсутствии заболеваний репродуктивной системы на всех этапах жизни человека...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия