Logo Robotika.SK Faculty of Electrical Engineering and Information Technology, Slovak University of Technology  Logo Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University 

Riešenie možno odovzdávať do: 21.02.2020 20:00:00

1. Úloha: Stojaté vlny

Celý svet je poskladaný z elementárnych častíc, ktoré sa dokážu správať aj ako vlny. Dalo by sa povedať, že vlnenie je všade okolo nás a že svet je vybudovaný z vlnenia. Tu pochopiteľne nemáme na mysli iba ovčiu vlnu. :-) Ako vysvitne za chvíľu, skôr máme na mysli vlniacu sa gitarovú strunu, ktorá vydáva tón.

Pomocou vlnenia sa šíri aj energia v priestore. Vlnová dĺžka (čiže vzdialenosť, ktorú jedna vlnka vlnenia zaberá v priestore) závisí od rýchlosti šírenia vlnenia a kmitočtu (frekvencie) vlnenia. Čím je rýchlosť šírenia vlnenia vyššia, tým väčšiu vzdialenosť za jednu periódu prejde, čiže vlnová dĺžka je väčšia. Čím je frekvencia vlnenia vyššia, čiže jedno kmitnutie trvá kratšiu dobu, tým je vlnová dĺžka kratšia. Rýchlosť šírenia vlnenia závisí od druhu vlnenia a prostredia, v ktorom sa vlna šíri. Napríklad svetlo (elektromagnetické vlnenie) sa šíri vo vákuu rýchlosťou svetla, ale v skle asi o 40% pomalšie - vďaka tomu je možné zostrojiť napríklad okuliare.

Ak vlna narazí na prekážku, môže sa od nej odraziť (typicky v prevrátenej fáze) a následne odrazená vlna putuje v priestore naspäť - a skladá sa s ďalšími prichádzajúcimi vlnami. Odrazená vlna má približne rovnakú rýchlosť a amplitúdu, ale opačný smer a preto vzniká zaujímavý jav: stojatá vlna. Pri postupujúcej vlne sa energia prenáša v smere postupujúcej vlny, pri stojatej vlne sa žiadna energia neprenáša. Ak je vlnenie tlmené napr. prostredím, tak musíme aj stojatému vlneniu dodávať energiu, aby nezaniklo.

Úloha: V tejto úlohe sa zahráme s mechanickým vlnením, ktoré sa šíri na pružnom hrubšom lane, ktoré je na konci o niečo uviazané. Zostrojte a naprogramujte robota, ktorý lanom uchopeným na opačnom konci ako je priviazané dokáže triasť nastaviteľnou frekvenciou a vytvárať tak vlnu, ktorá sa šíri po lane až na koniec, odkiaľ sa odrazí späť. Pri vhodnej (základnej) frekvencii vysielaných vĺn vyjde pokojové miesto (uzol) stacionárnej vlny v bode, kde lano uchopil robot a stacionárna vlna sa dokáže ustálene vytvoriť. Pokúste sa naladiť základnú frekvenciu, pri ktorej stojatú vlnu dosiahnete. Podarí sa vám nájsť aj druhú, tretiu, ... harmonickú frekvenciu? Podarí sa vám to aj pre iné dĺžky lana? Podarí sa vám tieto frekvencie zmerať? Podarí sa vám určiť rýchlosť šírenia vlnenia?

Tip: 1) Ak samotné lano nie je pružné, tak ho na konci pružne uviažte. 2) Namiesto lana sa dá použiť aj veľká pružina. 3) Rýchlosť šírenia vlnenia pri pružine záleží od jej hmotnosti (čím ťažšia, tým pomalšie) a od napätia pružiny (čím viac napnutá, tým rýchlejšie).

2. Úloha: Zasaď strom

Potom, ako sa Austrália vysporiada s rozsiahlymi požiarmi, konečne dôjde k postupnej obnove zničených lesov s rozlohou väčšou ako územie Slovenska a bude treba vysadiť veľa stromov. V niektorých ázijských krajinách sa rozhodli zalesňovať obrovské plochy. Jeden z účinných spôsobov boja proti zvyšovaniu koncentrácie CO2 v ovzduší je vysádzanie stromov, aj keď to samotné nestačí. Niektoré slovenské mestá sa rozhodli vysadiť na území mesta ovocné sady...

Úloha: Zostrojte a naprogramujte robota, ktorý bude "vysádzať stromy". Robot má vysadiť čo najpravidelnejšie čo najviac stromov na území obdĺžnikového tvaru, môžete si ho ohraničiť ako potrebujete. Za strom považujeme akúkoľvek konštrukciu z LEGO súčiastok, ktorej výška je aspoň dvakrát väčšia ako jej najväčšia šírka a výšku má aspoň 4cm. Vysadené stromy majú stáť a nie ležať.

Riešenia