Fizikalni sef

ales_vunjak

Aleš Vunjak

Sažetak

U članku je predstavljeno natjecanje „Vidio, ispitao, otključao!“. Poanta natjecanja je sastaviti zagonetku iz fizike u obliku fizikalnog sefa, a također i „provala“ u sefove ostalih natjecateljskih ekipa. Natjecanje se odvija svake godine na državnoj razini pod pokroviteljstvom Kuće eksperimenata u Ljubljani, a nastavlja se i zaključuje međunarodnim natjecanjem.

Ključne riječi: fizika, modelarstvo, natjecanje, sef.

1. Uvod

Kao kod svih prirodoslovnih predmeta, srednjoškolci imaju mogućnost natjecati se na raznim izvanškolskim natjecanjima i iz fizike. Jedno od zanimljivijih i kompleksnijih natjecanja je ekipno natjecanje „Vidio, ispitao, otključao!“, koje u školskoj godini 2020/21. već 13. godinu uzastopce organizira Kuća eksperimenata u Ljubljani. Natjecanje se sastoji od dvije važne komponente. Prva je izrada sefa određenih dimenzija, koji je moguće otvoriti korištenjem srednjoškolskog znanja fizike. Druga komponenta je znati provaliti u takav sef koji je izradila druga natjecateljska ekipa. Pobjednici ovog državnog natjecanja uz uručenje nagrade dobiju priliku natjecati se na međunarodnom natjecanju u otvaranju fizikalnih sefova.

Natjecanje u otvaranju fizikalnih sefova „Vidio, ispitao, otključao!“ kompleksno je natjecanje koje zahtijeva puno znanja, mašte, upornosti i ručnih spretnosti. Prvi korak do natjecanja je idejna zamisao jedne ili više

2. Natjecanje „Vidio, ispitao, otključao!“

fizikalnih zagonetki koje se temelje na srednjoškolskom znanju iz fizike. Sljedeći korak je testiranje pojedinačnih ideja. Najčešće se na ovom koraku formiraju jednostavni eksperimenti, pomoću kojih provjeravamo jesu li osnovne ideje za fizikalne zagonetke uopće izvedive. Provjeravamo i sigurnost pojedinih fizikalnih procesa koji čine zagonetku. Ukoliko se pokaže da je fizikalni proces previše nepredvidiv, nesiguran i opasan, potrebno je vratiti se na početak i idejnu zamisao odgovarajuće korigirati.

Kada uspijemo uspostaviti primjeren fizikalni proces koji čini osnovu fizikalne zagonetke, slijedi dimenzioniranje zagonetke. Naime, svi mehanički, odnosno fizički sklopovi trebaju biti ugrađeni u sanduk koji ne smije biti veći od točno određenih vanjskih dimenzija. Ukoliko je u sef ugrađeno više fizikalnih zagonetki i ukoliko su iste međusobno logički povezane i sef je moguće otvoriti tek ispravnim redoslijedom rješavanja zagonetki, izazov kod dizajniranja je tome shodno veći.

Dodatni zahtjev kod izrade takvog sefa je vidljivost svih ugrađenih dijelova. Baš ništa ne smije biti skriveno. Ukoliko to ne možemo osigurati, tada na sefu trebamo jasno označiti sadržaj. Na ovom stupnju smo približno na polovici same izrade. Slijedi ključni dio: izrada originalnih fizikalnih zagonetki koje ćemo ugrađivati u sef i koje smo prije pažljivo testirali. Kada nam to uspije, gotove fizičke sklopove ponovno pažljivo testiramo i prema potrebi dorađujemo.

Nakon izrade detaljnog nacrta dimenzija sefa i nacrta detalja ugradnje, na red dolaze odgovarajući materijali. Najčešće se za kućište koristi drvo, budući da je razmjerno jednostavno za obradu, prihvatljive cijene i lako dobavljivo. Drugi materijal koji često koristimo je pleksiglas (pleksi-staklo). Nešto je skuplji i teži za obradu i zahtijeva detaljno planiranje fizičke izrade sefa. Slijede razni vijci, šarke i ljepilo. Kućište sastavljamo paralelno s ugrađivanjem fizikalnih sklopova. Često se dogodi da smo kod izrade kućišta prebrzi, sastavimo previše i nakon toga imamo problema kod ugradnje pojedinih sklopova.

Budući da sef treba biti sastavljen na način da ga možemo ponovno sastaviti i provaliti u njega neograničeni broj puta, potrebno ga je tome primjereno sastaviti. Dijelovi sefa trebaju biti trajni, otporni na oštećenja i dostupni za ponovno sastavljanje. U tu svrhu kućište se sastavi na način da ispred sklopova kojima trebamo imati pristup ugradimo vratašca. Ista su za provalnike na neki način zaključana i služe samo za ponovnu postavu sefa.

Kada sef uspijemo sastaviti, ugraditi sve dijelove i testirati ga unutar natjecateljske ekipe, došlo je vrijeme da ga testiraju i školski kolege i ostali učenici. Tako dobivamo još zadnje informacije je li sef odgovarajuće izrađen. U suprotnom, pokušavamo ga poboljšati. To je nužno učiniti prije natjecanja, budući da nas na natjecanju ništa ne smije iznenaditi. Sef može biti tematski obojan, a obično mu nadjenemo i ime.

3. Važna pravila natjecanja

Na natjecanjima u pravilu sudjeluju učenici i učenice iz iste škole u ekipama po pet sudionika. U mjesecima prije natjecanja i u vrijeme izrade ekipa je u kontaktu s organizatorom natjecanja. Potrebno je prosljeđivati kratke izvještaje o samoj izradi. Sef treba biti sastavljen na način da ne ugrožava zdravlje ljudi i da ga je jednostavno ponovno sastaviti. Pojedinačne ekipe provaljuju u sefove ostalih natjecateljskih ekipa, za što imaju 10 minuta vremena. Što je neka od ekipa uspješnija kod provaljivanja, to više bodova će skupiti. Ocjenjuje se i zanimljivost i izgled sefa. Pojedini bodovi se nakon toga zbrajaju, a ekipe se na određena mjesta razvrstavaju u odnosu na ukupan zbroj svih postignutih bodova. Za vrijeme provaljivanja prisutna je i komisija koja pažljivo mjeri vrijeme, prati tijek natjecanja i ocjenjuje uspješnost provaljivanja. Komisija provalnicima postavlja i pokoje teorijsko pitanje vezano uz sef, čime se provjerava teorijsko znanje ekipe.

4. Fizikalni sef “Splitinator”

U školskoj godini 2019/2020. na 12. državnom natjecanju iz otvaranja fizikalnih sefova „Vidio, ispitao, otključao!“ sudjelovala je i ekipa Splitinatorji iz II. gimnazije Maribor. Izradili su sef „Splitinator“ i postigli 3. mjesto.

Provala u sef započela je njihanjem težeg njihala na magnet koji nije bilo moguće dotaknuti. Najprije je bilo potrebno iz promjenjivog otpornika ugrađenog u sef odvrnuti metalni štap, štap gurnuti kroz malu rupicu u komori njihala i njihalo zanjihati. Kada je njihalo postiglo dovoljno veliku amplitudu, magnet se primio za metalnu pločicu koja je bila pod naponom. Budući da je i nit njihala bila od bakra te povezana na drugi kraj izvora napona, istovremeno je služila kao prekidač. Nakon spajanja magneta električni tok je potekao kroz maleni ventilator na dugoj strani sefa. Ventilator je služio za puhanje slika 1na malenu laganu kuglicu. Kuglicu je bilo potrebno pomoću varijabilnog tunela nastalim puhanjem pospremiti u odgovarajuću rupu. Ako je zračni tok bio preslab, kuglica je ispala iz sefa i postupak je trebalo ponoviti. Isto se dogodilo ukoliko je zračni tok bio prejak.

Slika 1. Ekipa Splitinatorji

Kada smo kuglicu pospremili u odgovarajuću rupu, ista je pokrenula svjetlosni prekidač koji je nadalje pokrenuo fizički prekidač, koji je zatvorio kontakt, koji je omogućio električni tok kroz promjenjivi otpornik. Sada je trebalo ranije demontirani štap ponovno montirati i promjenjivi otpor upotrijebiti kao razdjelnik napona kojim se napaja laser. Zraka lasera trebala je osvijetliti tri odvojena svjetlosna senzora, stoga ju je bilo potrebno podijeliti. To smo mogli postići ubacivanjem odgovarajućih otklonskih mrežica, koje su bile djelomično skrivene na jednim vratima sefa. Mrežica je izgledala kao jedan od pet prozorčića, među kojima su neki bili otklonske mrežice, a neki obično pleksi-staklo.

Kada smo uspjeli odgovarajuće raspršiti zraku i tako osvijetliti sva tri senzora, na jednoj od komora upalila se UV dioda, koja je osvijetlila kod, koji je čitavo vrijeme bio pred očima provalnika, ali je bio zapisan UV markerom i bijelim svjetlom nije ga bilo moguće vidjeti. Istovremeno s osvjetljenjem koda začula se i glazba koja je dopirala iz malog zvučnika ugrađenog u sef. Nakon osvjetljenja koda isti je unesen u ugrađenu bravu, iza koje je bilo sakriveno blago – čokolada. Na taj način su provalnici uspješno upali u sef.

5. Zaključak

Natjecanje iz provaljivanja u fizikalne sefove jedno je od kompleksnijih i zanimljivijih prirodoslovnih natjecanja. Od ekipe natjecatelja zahtijeva puno teorijskog znanja, praktičnih spretnosti, snalažljivosti i timskog rada. Natjecanje sadržava planiranje i izradu vlastitog fizikalnog sefa. Sadržava i provaljivanje u sefove drugih natjecateljskih ekipa. Pobjednici državnog natjecanja dobiju priliku natjecati se na međunarodnom natjecanju. Čitav proces planiranja i izrade odvija se u opuštenom ozračju i neovisno o plasiranju ekipe završava uz veliko zadovoljstvo svih sudjelovatelja.

6. Literatura

Mrežni stranica,  www.he.si, pristupljeno 30. 8. 2020

Fotografija: vlastiti izvor