Середина декабря – время проведения второго тура Республиканской олимпиады по физике. Однако количество вакантных мест в команде, обычно, ограничено. Где же еще можно приложить свои силы ученикам, интересующимся физикой, желающим проверить свои знания на практике и сделать что-нибудь своими руками?

Альтернативными направлениями внеурочной деятельности в области физики могут стать подготовка и участие в конкурсах юношеских научно-исследовательских работ, турнирах юных физиков и прочих творческих конкурсах.

С 4 по 9 декабря 2009 года  в Чернигове прошел XII Всеукраинский турнир изобретателей и рационализаторов. Команда лицея ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» впервые попробовала свои силы в турнире подобного рода. И дебют оказался удачным.

Соревнуясь с десятью победителями областных украинских турниров, белорусские лицеисты заслужили диплом третьей степени. Кроме того, из шестидесяти участников турнира Фурманов Антон стал третьим и в личном зачете. Особенно приятно то, что в состав жюри входили очень компетентные люди: кандидаты и доктора наук, заслуженные изобретатели Украины и учителя физики различных учебных заведений. В личной копилке каждого из членов жюри уже есть ни  по одному патенту на реальные изобретения.

 Цель турнира – формирование у учеников интереса к прикладной физике, выявление среди них склонных к изобретательской деятельности, то есть к поискам технических решений на основе знаний по физике, создание условий для развития и реализации их творческих способностей.

Следует отметить, что базовой дисциплиной данного турнира является физика. В связи с этим, решение задач турнира должно осуществляться на основе законов данной науки, и оно может быть лишь устройством, способом или применением ранее известного устройства или способа по новому назначению.

Для участия в турнире в ноябре ученикам было предложено 18 изобретательских задач, при решении которых они могли пользоваться любой литературой, интернетом и получать консультации у специалистов.

Для выступлений участники турнира могли использовать свои домашние наработки: устройства, слайды, плакаты, видеозапись, компьютерные программы и т.п.

Обсуждение решений проводилось открыто: в аудитории, присутствовали не только члены команд и члены жюри, но и все желающие.

При этом, каждая команда должна была выступать в каждом бою в трех разных ролях:

1.    Изобретатель – защищает созданное его командой изобретение, обращая  внимание на его преимущества по сравнению с прототипом.

2.    Патентовед принимает или отклоняет изобретение, указывая его положительные и отрицательные стороны. Очень важно, что участники до подачи собственного решения осуществляли патентный поиск уже существующих решений. Информация о сделанных изобретениях имеется в патентных библиотеках, многие из которых, доступны в интернете. Патентовед может уличить изобретателя в плагиате.

3.    Технолог, учитывая мысли изобретателя и патентоведа, обязан показать возможность или же, наоборот, невозможность внедрения данного изобретения в производство.

В трех четвертьфиналах и полуфинале "играются” те задачи, которые решались учениками на местах. Победили полуфиналов, получают новые задачи для участия в финальном бою.

Ниже приведены условия некоторых задач XII Всеукраинского ТЮИиР.

1.      «Велосипедный насос». Известно несколько типов велосипедных насосов, главными деталями которых является цилиндр и поршень. Уменьшая движением поршня объем цилиндра, мы сжимаем воздух, который и перемещается благодаря этому в резиновую камеру колеса. Операция достаточно трудоемка и лишенная удобств, однако без нее велосипедисту пока что не обойтись, особенно во время долговременных путешествий. Предложите, как можно использовать для нагнетания в камеры воздуха непосредственно процесс езды на велосипеде. При этом можно вносить любые конструктивные изменения, как в насос, так и в велосипеде.

2.     «Энергия ходьбы». Участник ХІ ВТЮВиР из Житомирской области Бондарчук Николай создал устройство, которое позволяет превращать механическую энергию ходьбы человека в электрическую. Устройство крепится на поясе человека. Рычаг, который двигает динамо-машину («лягушку»), крепится к ноге с помощью ремня. Во время движения человека прикрепленный к ноге рычаг нажимает на педаль «лягушки», которая и производит электроэнергию. Одним из основных недостатков данного устройства есть то, что его механическая система сковывает движения человека. Такого же назначения устройство создано американскими и канадскими учеными, однако оно лишено указанного недостатка. Попытайтесь и вы создать аналогичное устройство, которое бы было лишено такой сложной «механики».

3.      «Сани». Катание на санях, по-видимому, навсегда останутся достаточно популярным зимним развлечением. Однако иногда транспортировка самих саней (или детей на них) создает значительные трудности: на пути часто попадаются участки почвы или асфальта, которые не покрыты снегом. Для их преодоления приходится или прикладывать избыточные усилия или переносить сани. Предложите, как усовершенствовать конструкцию саней, чтобы сделать удобным их перемещение не только по снегу, но и по почве или асфальту.

4.      «Клавиатура». Люди со слабым зрением имеют значительные трудности в пользовании персональным компьютером. Некоторые технические усовершенствования и соответствующее программное обеспечение (метки на клавиатуре, программы озвучивания текста и т.п.) позволяют облегчить процесс использования данного устройства, однако, существуют еще достаточно проблем, которые ограничивают возможности данной категории людей в этом плане. Одной из них есть введение текста с клавиатуры - метки на клавишах распознаются достаточно медленно, что снижает скорость работы оператора. Предложите клавиатуру, использование которой значительно упростило бы работу в текстовом редакторе.

5.     «Затемнение окон». Для того, чтобы яркий солнечный свет не мешал работать людям в офисах, что особенно стало ощутимым при широком внедрении компьютерной техники, на окна помещений устанавливают разнообразные шторы, жалюзи и тому подобное. Величину светового потока, который проникает в помещение, регулируют положением штор, что создает определенные проблемы, особенно в помещениях, где используется, собирается или ремонтируется техника с высокоточными оптическими системами (пыль, которая распространяется в воздухе, во время движения штор может попасть на поверхность линз, матриц фото- или видеокамер и т.п.). Предложите систему затемнения окон, которая была бы лишена данного недостатка и была удобной в использовании.

6.     «Шумоэнергетика». Известно, что любые колебания, которые распространяются в пространстве, переносят энергию. Это в полной мере имеет отношение и к акустическим колебаниям, которые создаются и распространяются в местах интенсивного движения автотранспорта, на заводах, где происходят механические процессы, и т.п. Можно утверждать, что проблема превращения в доступные для использования человеком виды энергии энергию акустических колебаний еще не настолько осознанная, чтобы ею занимались достаточно серьезно. Люди уже могут успешно гасить звуковые колебания, однако получение от них полезной для человека энергии остается пока что на уровне фантастики. Можно, конечно, превращать энергию этих колебаний в электроэнергию с помощью электродинамического микрофона, но КПД такого устройства будет достаточно малым. Предложите более эффективное устройство, способное получать энергию от акустических колебаний.

7.     «Защита от комаров». Для отпугивания комаров предлагают излучатель, который имитирует звук тревоги данного насекомого. Есть немало схем таких устройств. Некоторые из них настроены на одну частоту акустического излучения, которая не всегда отвечает частоте, на которую реагируют комары. Другие требуют ручного управления частотой в диапазоне 4¸25 кГц, что также является не достаточно удобным в использовании. Предложите устройство аналогичного назначения, которое было бы лишено упомянутых недостатков.

Согласитесь, решения таких задач сложно назвать тривиальными. Ведь изобретение – это всегда новое техническое решение определенной проблемы. При этом каждое конкретное решение одной и той же задачи определяется как объективными, так и субъективными факторами. К объективным следует отнести уровень развития науки и техники. Субъективные же определяются уровнем развития субъектов решения: их творческими способностями, образованием, специальной подготовкой и т.п.

Иногда кажется, что нам удалось уже найти идеальное решение определенной задачи, но проходит некоторое время и появляется новое решение, которое намного лучше предыдущего, заставляя нас удивляться, как же мы не смогли "увидеть” его раньше, это же так просто!

Для жеребьевки во время проведения турнира юных изобретателей и рационализаторов проводились не сложные, но достаточно интересные конкурсы, позволяющие проверить уровень технической интуиции, наблюдательности и эрудиции капитанов команд. Например:

1.     Оценить высоту двери в фломастерах.

2.     Оценить время, которое отсчитал секундомер ведущего.

3.     Ответить на несколько тестовых вопросов из истории физики или изобретений.

Во время проведения ТЮИиР хорошо заметны недостатки физического образования. Ощущается то, что в школе мало рассматриваются прикладные аспекты физики. В лучшем случае со страниц учебника дети узнают лишь об уже давно разработанных на основе физики устройствах или технологиях. Сами же они в течение всего времени изучения физики могут не получить ни единой задачи на применение знаний данной науки для разработки оригинального устройства или способа достижения положительного эффекта, то есть задачи, подобной задачам турнира юных изобретателей и рационализаторов.

А еще можно добавить, что на территории Чернигова сохранилось огромное количество исторических памятников. Экскурсия по городу и подземному монастырю, а также подъем на колокольню произвели на ребят неизгладимое впечатление. Таким образом, создавая недалекое будущее, ребята окунулись в далекое славянское прошлое, а это - большой шаг к всестороннему развитию  творческих  личностей, которые в скором будущем стоставят научно-техническую элиту.