Prezentace o Fyzikální olympiádě a jejích úlohách pro kategorie ZŠ a NG

1. FYZIKÁLNÍ OLYMPIÁDA
9. minikonference OP MG:
Úlohy pro rozvoj matematické gramotnosti v praxi ZŠ
(9. 4. 2021 on-line)

2. Obsah příspěvku
1 Představení soutěže
2 Z historie FO
3 Přehledy o účasti
4 Některé vybrané úlohy
http://fyzikalniolympiada.cz
https://www.facebook.com/fyzikalniolympiada
2 / 37

3. Představení soutěže
http://fyzikalniolympiada.cz/co-je-fo
MŠMT České republiky spolu s JČMF pořádají ve školním
roce 2020/2021 již 62. ročník soutěže fyzikální olympiáda
(FO). Soutěží FO vás chceme získat pro hlubší studium fyziky
a technických oborů a zároveň vám dát příležitost k tomu,
abyste mohli ukázat, jaké jsou vaše vědomosti z fyziky a jak
je dovedete používat při řešení úloh i v praxi. Cílem soutěže je
vyhledávat pro naši společnost budoucí odborníky ve fyzice
a v technických vědách, neboť v souvislosti s neustálým
vývojem vědy a techniky je těchto odborníků stále více
zapotřebí, ale počet hodin výuky i počet zájemců o fyziku se
snižuje.
kategorie A–D (SŠ) a E–F a G (Archimediáda) ZŠ
a víceletá G =⇒ od 7. třídy ZŠ/sekundy do maturitního
ročníku
doc. RNDr. Jan Kříž, PhD.
předseda ÚK od roku 2015
RNDr. Jan Thomas
První české gymnázium KV
3 / 37

4. FO v době Covid-19
62. ročník (MO 70. ročník)
http://fyzikalniolympiada.cz
RNDr. Jan Prachař
4 / 37

5. IPhO
1. ročník 1967 Varšavě: Československo, Maďarsko, Polsko,
Bulharsko, Rumunsko
prof. RNDr. Rostislav Košťál, prof. dr. Rezsö/ Rudolf
Kunfálvi (HU), prof. dr. Czeslaw Ścislowsky (PL)
1969 Brno (3. r.), 1977 HK (10. r.), v letech 1973, 1980
a 2020 neproběhla
2018 (49. ročník, Lisabon): 396 studentů, 87 států, z EU ne
Malta a Irsko; bez vstupního víza Pákistán, Sýrie a Nepál
oficiální stránky https://www.ipho-new.org, IPhO
Problems and Solutions: https://physprob.com
Kříž, J., Čáp, I., Studnička, F., & Konrád, Ľ. (2018): Pět bronzových a jedna
stříbrná medaile ze 49. Mezinárodní fyzikální olympiády v Portugalsku. Čs. čas.
fyz., 68(5), 329–333.
Volf, I.; Vybíral, B. (2011): Čtyřicet let mezinárodní fyzikální olympiády. PMFA
56 (1), s. 64–73. Dostupné z: https://dml.cz/handle/10338.dmlcz/141988.
5 / 37

6. IPhO: česká stopa
Polma, R. (2018): Geneze: Cesta na Mezinárodní fyzikální olympiádu. Hradec Králové: ÚKFO.
Polma, R. (2018): 50 let Mezinárodní fyzikální olympiády (1967–2017). MFI 27 (2), s. 134–138. Dostupné z:
http://www.mfi.upol.cz/index.php/mfi/article/view/394.
6 / 37

7. https://www.ipho2021.lt

8. Z historie FO
Věstník MŠK 919 k 1. listopadu 1959, kategorie A–C
ve školním roce 1957/1958 pobočka JČMF v Olomouci fyzikální soutěž
pro žáky středních škol v kraji, v následujícím školním roce v Olomouci,
v Praze a v Brně (572 soutěžících)
1. ÚV FO: předseda prof. RNDr. Bedřich Havelka, DrSc. (Olomouc),
místopředsedkyně RNDr. Marta Chytilová, CSc. (Praha), jednatelé prof.
RNDr. Miroslav Laitoch, CSc. a prof. RNDr. Ing. Jaroslav Pospíšil, DrSc.
(oba Olomouc).
celostátní soustředění: poprvé 1962 v Krkonoších, 1997–dodnes r. 1997
na chatě Táňa v Peci p. Sněžkou (30 účastníků, Mgr. Jan Houštěk)
1963/64: „náborová“ kategorie D pro 9. ročník ZŠ, ÚVFO do Prahy
1966/67 (8. ročník): předseda ÚVFO prof. RNDr. Rostislav Košťál (do
18. ročníku), zrod IPhO, 1971/72 kategorie E
1977/78 (19. ročník): ÚVFO do Bratislavy (Ivan Náter)
„zlaté období“: 70.–80. léta 20. století, v 28. ročníku (1986/87) 9 339
středoškoláků a 20 945 žáků ZŠ, v 29. ročníku (1987/88) 9 846 SŠ,
22 487 ZŠ (67,8 % z ČR ≈ 15 250); ve 2. kole 4138 SŠ a 8000 ZŠ
od roku 1967 knižnice Škola mladých fyziků: 25 svazků + 29 ročenek
1959/60 do 1987/88, konec roku 1993 s SPN (3 500–10 000 výtisků)
1986–1989: centra v Nitře a HK, kategorie F pro 7. ročníky –
Archimédiáda (Václav Koubek a Ivo Volf, od 29. ročníku 1987/88),
později se rozdělila na F a G (se znovuzavedením 9. ročníků)
prof. RNDr. Ivo Volf, CSc.
(1938–2014)
předseda ÚK (1993--2014)
prof. Ing. Bohumil Vybíral, CSc.
(*1937) 8 / 37

9. Z historie FO
61 studijních textů:
http://fyzikalniolympiada.cz/studijni-texty
Volf, I., Kluvanec, D. (1999): Čtyřicet let fyzikální olympiády [on-line]. Dostupné
z: http://fyzikalniolympiada.cz/dokumenty/40letFO.pdf.
Vybíral, B. (2005): Rostislav Košťál (1905–1980) [on-line]. Dostupné z:
http://fyzikalniolympiada.cz/dokumenty/kostal.pdf.
Volf, I. & Kluiber, Z. (eds.) (2009): 50 let Fyzikální olympiády. Padesát let péče
o talenty. Hradec Králové: MAFY.
prof. RNDr. Rostislav
Košťál (1905–1980)
RNDr. Přemysl Šedivý
(1936–2014)
9 / 37

13. Praha/Liblice 26. 2. – 1. 3. 2009
ministr Mgr. Ondřej Liška

14. Přehledy o účasti
14 / 37

15. Přehledy o účasti
Zdroj: http://fo.upol.cz
15 / 37

16. Přehledy o účasti
16 / 37

17. Úlohy pro kategorie E, F a G
spotřeba úloh:
školní kolo: A–D 4 × 7, E+F 12, G 5 (
∑
= 45)
okresní kolo: E–F 4 × 7 = 8 + kategorie G
krajská kola: A–E 5 × 4 = 20
celostátní kolo A: 4 + 1 = 5
∑
minimálně 78 úloh/rok, E–G 29 úloh + OKG
Tematické okruhy: různorodost ŠVP =⇒ školní
kolo E a F společná sada, vyšší kola (okresní,
krajská) jednotné zadání:
kategorie F: mechanika (pohyby, síly, práce,
výkon, energie, páka, kladka); tlak v kapalinách
a plynech, Archimédův zákon; optika (jen
geometrická řešení, odraz a lom);
kategorie E: + termika (výměna tepla, teplo
a práce, změny skupenství); elektřina
(stejnosměrný proud, obvody, práce a výkon
elektrického proudu, spojování rezistorů).
17 / 37

18. Úlohy pro kategorie E, F a G
spotřeba úloh:
školní kolo: A–D 4 × 7, E+F 12, G 5 (
∑
= 45)
okresní kolo: E–F 4 × 7 = 8 + kategorie G
krajská kola: A–E 5 × 4 = 20
celostátní kolo A: 4 + 1 = 5
∑
minimálně 78 úloh/rok, E–G 29 úloh + OKG
Tematické okruhy: různorodost ŠVP =⇒ školní
kolo E a F společná sada, vyšší kola (okresní,
krajská) jednotné zadání:
kategorie F: mechanika (pohyby, síly, práce,
výkon, energie, páka, kladka); tlak v kapalinách
a plynech, Archimédův zákon; optika (jen
geometrická řešení, odraz a lom);
kategorie E: + termika (výměna tepla, teplo
a práce, změny skupenství); elektřina
(stejnosměrný proud, obvody, práce a výkon
elektrického proudu, spojování rezistorů).
18 / 37

19. Úlohy pro kategorie E, F a G
spotřeba úloh:
školní kolo: A–D 4 × 7, E+F 12, G 5 (
∑
= 45)
okresní kolo: E–F 4 × 7 = 8 + kategorie G
krajská kola: A–E 5 × 4 = 20
celostátní kolo A: 4 + 1 = 5
∑
minimálně 78 úloh/rok, E–G 29 úloh + OKG
Tematické okruhy: různorodost ŠVP =⇒ školní
kolo E a F společná sada, vyšší kola (okresní,
krajská) jednotné zadání:
kategorie F: mechanika (pohyby, síly, práce,
výkon, energie, páka, kladka); tlak v kapalinách
a plynech, Archimédův zákon; optika (jen
geometrická řešení, odraz a lom);
kategorie E: + termika (výměna tepla, teplo
a práce, změny skupenství); elektřina
(stejnosměrný proud, obvody, práce a výkon
elektrického proudu, spojování rezistorů).
19 / 37

20. Doporučení pro řešitele
Zdají se vám úlohy obtížné? Neza-
pomeňte na známou pravdu: čím
více si nakreslíte obrázků, čím ví-
ce se v pokusech či představách
přiblížíte situaci, o níž se v úlo-
ze jedná, čím více uděláte příprav-
ných činností, tím snadněji se po-
tom dostanete k výsledku.
prof. RNDr. Ivo Volf, CSc.
(1938–2014)
Pečlivě si prostudujte text úlohy a snažte se pochopit všechny jeho části.
Označte fyzikální veličiny tak, jak jste zvyklí z výuky fyziky, hodnoty si zpravidla
hned převeďte do mezinárodní soustavy jednotek.
Nakreslete si situační náčrtek, pomůže to často rychleji se orientovat v daném
problému.
Úlohu řešte nejprve obecně, nedosazujte pokud možno hned číselné hodnoty. Tak
dostanete závěrečný vztah, kde na levé straně máte hledanou veličinu a napravo
veličiny, jejichž hodnoty znáte z textu úlohy nebo je umíte zjistit.
Dosaďte do vztahu místo hodnot veličin pouze jejich jednotky a proveďte tzv.
jednotkovou kontrolu. Vyjde-li správná jednotka výsledku, máte velkou naději, že
daný vztah je správný.
Dosaďte hodnoty veličin a známé konstanty. Hledaný výsledek zapište
s přijatelným zaokrouhlením – neopisujte jen výsledek z kalkulátoru.
Nezapomeňte provést diskusi řešení s ohledem na dané hodnoty veličin.
Stanovte odpověď na otázku danou textem problému. Někdy jde jen o číselnou
hodnotu hledané veličiny, jindy je získaný výsledek předpokladem pro vyslovení
slovní odpovědi.
Svoboda, E. &; Kolářová, R. (2006): Didaktika fyziky základnı́ a střednı́ školy:
vybrané kapitoly. Praha: Karolinum.
Volf, I. (1998): Metodika řešenı́ úloh ve výuce fyziky na základnı́ škole. Hradec
Králové: MAFY.
20 / 37

21. Vybraná kritéria kvality úloh (nejen pro IPhO)
Fyzikální porozumění je pro řešení důležitější než
matematické výpočty
Soutěžící může získávat dílčí body
Hodnocena kreativita soutěžících
Řešením úlohy získává soutěžící fyzikální vhled (FO
nejen soutěž)
Každý z účastníků olympiády by měl být schopen
získat alespoň 1 bod
Úloha popisuje reálnou situaci
Úloha by měla odpovídat učebnicovým úlohám
Kříž, J. (2014): Mezinárodní soutěže pro talentované žáky –
jejich soutěžící a úlohy. Habilitační práce. Hradec Králové: UHK.
Volf, I. (2009): Jak jsme vybírali úlohy pro Fyzikální olympiádu
dříve a jaké možnosti pro tvorbu úloh existují dnes? In: 50 let
Fyzikální olympiády. Padesát let péče o talenty. Hradec Králové:
MAFY, s. 93–98.
21 / 37

22. Analýza KK vybraných ročníků (KV, OL, Pha )
22 / 37

23. Analýza KK vybraných ročníků (KV, OL, Pha )
Michalcová J. (2020):
Analýza vlastnostı́
souboru úloh vybraných
ročnı́ků Fyzikálnı́
olympiády. Bakalářská
práce. Olomouc: UP.
Dostupné z: http:
//muj.optol.cz/
~richterek/lib/exe/
fetch.php?media=bp_
michalcova.pdf.
23 / 37

24. On-line OK (18. 3. 2021)
24 / 37

25. Práce s velkými čísly a účinnost (%)
25 / 37

26. Práce s velkými čísly a účinnost (%)
26 / 37

27. Geometrie [P = 72 %]
27 / 37

28. Vyjadřování neznámé z rovnic [P = 50 %]
FO57E3-3: Ochlazení džusu ledem
Za horkého letního dne dostala Hanka chuť na osvěžující studený džus. Krabici s džusem
ovšem zapomněla dát do chladničky, musela proto použít kousek ledu. Do sklenice nejprve
nalila 2,0 dl džusu o teplotě 19 ◦C.
a) Určete hmotnost ledu o teplotě 0 ◦C, který musí Hanka do sklenice vhodit, aby
teplota klesla na 0 ◦C.
b) Určete hmotnost ledu o teplotě 0 ◦C, který musí do sklenice vhodit, aby teplota klesla
o 1 ◦C.
c) Určete konečnou teplotu džusu, jestliže do něj Hanka vhodí kostku ledu o objemu
4,0 cm3.
Předpokládejte, že tepelná výměna probíhá pouze mezi džusem, vodou a ledem. Měrná
tepelná kapacita vody a džusu je 4 200 J/(kg·◦C), měrné skupenské teplo tání ledu
334 kJ/kg, hustota vody a džusu 1 000 kg/m3, hustota ledu 920 kg/m3.
28 / 37

29. Vyjadřování neznámé z rovnic [P = 50 %]
c) Džus při ochlazení odevzdá teplo, díky němuž led o objemu
VL = 4,0 cm3 = 0,000 004 m3 roztaje a teplota vzniklé vody se zvýší na hledanou
konečnou hodnotu t4. Platí rovnice
m1c (t1 − t4) = ϱLVLlt + ϱLVLc (t4 − t0) .
Z rovnice vyjádříme
t4 =
m1ct1 − ϱLVLlt
(m1 + ϱLVL) c
=
=
0,2 kg · 4 200 J/(kg·◦C) · 19 ◦C − 920 kg/m3 · 0,000 004 m3 · 334 000 J/kg
(
0,2 kg + 920 kg/m3 · 0,000 004 m3
)
· 4 200 J/(kg·◦C)
.
=
.
= 17 ◦
C.
4 body
29 / 37

30. Práce s grafy
30 / 37

31. Práce s grafy
31 / 37

32. Práce s grafy
t
s
5
10
15
20
1000 2000 3000 4000 5000
s
km
0
Pavel
Agáta
Mirek
32 / 37

33. Práce s grafy
2. auto
1. auto
0
3
6
9
12
15
18
21
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 t/min
s
km
1. tunel
2. tunel
33 / 37

34. Práce s grafy
B
0
200
400
600
800
1000
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 t
s
s
m
A
A
D
B,D
setkánı́
34 / 37

35. Velmi obtížná úloha [P = 21 %]
35 / 37

36. Velmi obtížná úloha [P = 21 %]
36 / 37

37. a

38. Lukáš Richterek
lukas.richterek@upol.cz
Katedra experimentální fyziky PřF UP
17. listopadu 1192/12, CZ-771 46 Olomouc
Email: lukas.richterek@upol.cz
http://muj.optol.cz/~richterek/
https://www.slideshare.net/lrichterek/
38 / 37