第七届全国周培源大学生力学竞赛团体赛比赛内容和规则

  • 摘要: 第1轮第1场比赛 单向运动开关1.内容利用组委会提供的工具和材料,设计制作一个装置,该装置沿着绳索可以单向运动。2.要求(1)比赛总时间45分钟。赛前各队装置称重并记录。(2)绳索AB可以悬挂起来,且悬挂起来后绳索完全悬空。绳索未经过特殊处理,如没有在某处打结,没有在某处加润滑油等。(3)装置的尺寸:在装置上存在两点,其距离至少大于5cm。(4)各队自行以某种方式将绳索与装置相接触(如绑住、从孔中穿过等等,图1装置只是示意图,具体形状构造由各队自行设计),比赛开始后选手不能再改变装置的构造,也不改变接触方式。(5)把绳子A端悬挂时,装置在绳索的中间位置静止释放后会停留在原处且能维持10秒钟。(6)把绳子B端悬挂时,装置在绳索的中间位置静止释放后会沿绳子滑下。(7)比赛时各组用公共的绳索,该绳索与发给各队的绳索相同。(8)比赛分3组,每组10队。比赛时10队同时进行。每队时间限制为10分钟(包括调试和比赛)。超时未完成者只计算完成部分的分数。裁判事先要准备好悬挂点、绳索。每组需要10个悬挂点和10根绳索。3.工具和材料每组公共的工具:绳索1m,天平秤、弹簧秤,秒表。各队的工具和材料:钳子1把,锯子1把,裁纸刀1把,铁丝1m,绳索0.5m,钉子10个,橡皮筋2个,薄木板1块。以上工具材料可以全部使用,也可只用一部分。4.计时方法(1)首先由裁判统一发号开始计时;各队由1人操作装置。(2)各队开始调试,先比装置静止。当某选手认为装置已经静止时告诉裁判,裁判认为符合要求,选手才能继续操作。如果裁判认为不符合要求,要具体说明原因(如装置在绳索上打滑、不能停留10秒等),选手要重新调试。(3)完成了装置静止的选手,继续装置滑动比赛。当装置滑出绳索时,该队计时结束。5.成绩确定(满分100分)(1)在规定时间内,如果把A端悬挂时,装置静止释放后会停留在绳索上(停留10秒):20分;(2)在规定时间内,如果把B端悬挂时,装置静止释放后会滑下:20分;(3)如果前2项同时满足,比较完成比赛的速度(以分钟为单位):在1分钟内完成,得30分,每增加1分钟,减3分,直至0分。计算公式:设完成时间为t(以分为单位),则S=33-3t, S 0.(4)如果前2项同时满足,比较装置的重量:把所有队的装置重量从轻到重排列,最轻者30分,后面排名每增加1位减2分,直至0分。计算公式:设排名为n,则S=32-2n, S 0.6.补充说明(1)如果比赛中有争议,首先由本组的裁判解决,如还有问题,由竞赛仲裁委员会裁定,且为最终裁定结果。某队有争议时,其它队继续比赛。(2)比赛结束后,裁判和各队队长在比赛记录上签字。(3)如果存在并列排名,如两队并列第1,紧接的1队为第3名,其余类推。(4)本补充说明对全部比赛都适用。第1轮第2场比赛 载荷保险丝1.内容利用组委会提供的工具和材料,设计制作一个装置,该装置的功能类似电路保险丝:当载荷大于某个数值时会断掉。2.要求(1)比赛总时间100分钟。(2)按图2(a)制做"拉伸试件",两头是竹筷,中间是纸张。试件的尺寸要求:长度a大于10cm,两端b小于6cm,中部最窄处c宽度为2cm,允许误差1mm。如果在中部最窄处横向截开试件,只有1层纸。竹筷与纸的连接可以用胶水,也可以用胶带,但都要距离中部最窄处3cm以上。为避免操作失误。每队制作2个试件,用于比赛。(3)加载方式如图2(b)。其悬挂起来后要求至少可以承受3.2 kg。比赛时选手直接把该重量的物体挂在试件的筷子上。(4)在上述试件中部区域(图2(a)两虚线之间的位置,虚线距离筷子至少1cm)内任意裁剪,然后重新加载,逐渐增加重量,要求在××kg时(比赛时公布)试件断裂。(5)比赛前各队的最后的结果都由高精度的弹簧秤测量。最后称重包括容器、重物、用于连接的铁丝细绳。比赛结束后,取2次最好的成绩进行比较。(6)比赛分3组,每组10队。比赛时10队同时进行,操作人数不限。每队时间限制为30分钟。超时试件未断者,最大承重按3.2 kg计算。 (a) (b) 图2载荷保险丝示意图3.工具和材料公共的工具:天平或弹簧秤。各队的工具和材料:钳子1把,裁纸刀1把,剪刀1把,竹筷5双,A4纸10张,普通胶水1瓶,弹簧秤1个,容器1个(可加水或沙子等重物),铁丝和细绳各1米 (仅限于连接,如图2(b)把竹筷与容器相连)。窄透明胶带1个。4.成绩确定(满分100分)(1)如果可以承受3.2 kg的重量:20分;(2)试件裁剪后如果最大承重不大于××kg重量(比赛时公布):20分;(3)如果前2项都能满足,比较误差精度:把各队试件断裂时的重量与××kg(比赛时公布)期望值的误差(以g为单位)顺序排列,误差小于等于10g,得60分;误差每增加10g减少5分,直至0分。不足1克四舍五入。(4)各队取2次成绩中最好的成绩。5.裁判注意事项(1)比赛前裁判检查各队装置,合格的在竹筷上做个记号。(2)如果某队在要求的第3步时停止,本次比赛成绩为零。第1轮第3场比赛 预测极限载荷1.内容利用组委会提供的工具和材料,设计制作有关的装置,测出摩擦系数和纸张的强度常数,然后预测拉断纸条的临界载荷。2.要求(1)比赛总时间70分钟。(2)按图3(a)制作"拉伸试件",两头是竹筷,中间是纸张。试件的尺寸要求:长度a大于10cm,两端宽度b小于6cm,中间最窄处c宽度为1~2cm之间。其它尺寸参数不限制。如在中间截开试件,只有1层纸。(3)试件只由竹筷与纸张组成,不用胶水,也不用绳子进行连接。(4)提前自行测量A4纸的拉伸强度,测量容器与木板的摩擦系数。(5)比赛时木板与地面的角度临时确定(各队相同,在40~80度之间)。赛前裁判检查各队装置,如不符合要求,需要重做或修改。(6)知道角度后,各队把预测拉断纸张所需要的重量w写在记录纸上,然后才能开始比赛。比赛时试件一头固定在木板上,一头与容器相连(见图3(b))。向容器中逐渐加重物(如水或沙子等重物),直至试件断裂。测量此时所加重物的实际重量W(W大于1kg才能有效)。(7)比赛分3组,每组10队。比赛时10队同时进行,操作人数不限。每队时间限制为20分钟。超时未完成者以容器中当时的重物重量来计算。(a) (b)图3预测极限载荷示意图3.工具和材料公共的工具:秤1个,容器,沙子,尺子。各队的工具和材料:钳子1个,裁纸刀1把,剪刀1把,绳子1m,A4纸10张,沙子1袋,弹簧秤1个,木地板3块,钉子10个,量角器1个,直尺1把,竹筷5双,容器1个。铁丝和细绳各1米(仅限于连接,如图3(b)把竹筷与容器相连)。4.成绩确定(满分100分) 设预测值w,实际值为W,误差为|W-w|。误差小于等于10g,得100分;误差每增加10g减少5分,直至0分。如果W小于1kg,无成绩。5.裁判注意事项(1)比赛前裁判检查各队装置,合格的在竹筷上做个记号。第2轮比赛 承重木塔1.内容利用组委会提供的工具和材料,设计制作一个木塔,可以在顶部承受载荷。2.要求(1)木塔底部为四边形,边长最长为筷子的长度,高为60cm,误差不超过1cm。(2)木塔构型自行设计。筷子间的连接只能利用大头针。(3)木塔顶部应该可以放置容器,容器中将装沙子等重物。(4)沙子装在塑料袋中,每放入一个塑料袋,如在10秒内木塔未损坏,再加入另一袋。(5)如放上第N袋后木塔损坏,则以N-1袋的重量为承重成绩。(6)比赛分为2组进行。每队操作人数不限,时间限制为30分钟。超时未完成者以容器中当时的重物重量来计算。(7)制作时间4小时,比赛总时间60分钟。赛前各队装置测量尺寸、重量并记录。3.工具和材料公共的工具:秤1个,容器1个,沙子若干。各队的工具和材料:钳子1个,裁纸刀1把,大头钉1盒,木筷100双,塑料袋20个,弹簧秤1个。4.成绩确定(满分100分)(1)木塔尺寸符合要求:20分;误差每超过1cm,扣5分,直至0分。在加载过程中,高度方向最大位移不能超过2cm,超过者本项为0分。(2)木塔承重量:把各队承重量从大到小排列,最大者30分,排名每增加1位减少2分,直至0分。计算公式:设排名为n,则S=32-2n, S 0。(3)效率比:设木塔重为w,承重为W,则按W/w从大到小排列,最大者50分,排名每增加1位减少3分。计算公式:设排名为n,则S=53-3n, S 0。5.补充说明(1)木塔由木筷组成,连结处用大头钉。没有胶水。(2)比赛时间在30分钟内完成。(3)比赛前要测量木塔的尺寸、重量。(4)木搭的破坏包括:倒塌、失稳、部件断裂、连接处脱落等,底部和高度的变形大于5cm等也算破坏。(5)加重物时,手不能接触木塔和容器。如果容器落下而木塔未坏,允许容器重放上去。第3轮比赛 机械跳动装置1.内容利用组委会提供的工具和材料,现场设计制作一个装置,该装置可以沿着斜面一蹦一跳地向下运动。一个物体放在粗糙斜面上,扰动一下,它就会开始摇摆(类似一个不倒翁)。在物体上再加上某些物体(或机构),然后再放在一个角度适当的斜面上,从后面轻轻一推,它就可以沿着斜面一蹦一跳地向下运动。2.要求(1)自行调整斜面的角度,装置静止放在斜面上,轻轻推动时不会向下滑动。(2)比赛开始后,在释放区域内释放的装置可以连续运动至到达区域。(3)装置动运时,将沿斜面产生向下的周期性跳动。接触斜面部分应周期性离开斜面,不能滑下斜面。(4)当装置开始运动时,在参赛人员不能接触装置情况下,运动距离至少80cm。(5)不能使用任何动力装置。各个部件转动角度不得超过180°。(6)外部可以有装饰。尺寸至少有一个方向超过10cm ,重量不限。(7)制作完成后,通知裁判员记录制作时间。比赛开始后,释放装置前队员要通知裁判员,成绩才有效。(8)为方便,各队事先在斜面上画出起跑线(释放区域),并在80cm远处画出终点线(到达区域)。裁判员比赛前要进行测量,距离不合格者要修改。(9)比赛总时间3小时(制作时间2小时40分钟,比赛时间20分钟)。赛前各队装置测量尺寸并记录。3.工具和材料钳子1个,锯子1把,砂纸1张,裁纸刀1把,胶1份,钉子大小各10个,细铁丝1米,粗铁丝1米,木板2块,木地板2块,橡皮泥1盒。 4.成绩确定(满分100分)(1)装置如果能来回摆动:20分;(2)装置开始运动后,在满足要求情况下,可以连续不停向下运动80cm以上:60分;每少10cm(不够10cm按10cmj计算),扣10分,直至0分。(3)可以比赛两次(在比赛时间20分钟内),以成绩较好的一次为准(注意,如果第1次运动超过80cm,不必进行第2次运动;如果第1次运动距离不到80cm,允许进行第2次);如果得分相同,第一次完成者排序在前。(4)比赛的总时间快慢:制作时间+比赛时间。 某队制作完成后立即进行比赛,此时记录制作时间。比赛时间不得超过20分钟。运动距离超过80cm的队(称为A类队)按用时单独排名,比赛的总时间最短者得20分;后面排名每增加1位减10分。运动距离不超过80cm的队(称为B类队)按用时单独排名,不管实际用时如何,规定B类第1名接在A类最后一名的后面。

     

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