Fizika

Konferencija polaznika srednjoškolskih programa Istraživačke stanice Petnica "Korak u nauku"


Karakteristike mreže poznanstava u populaciji sa izraženim podgrupama

Isidora Majkić (2002)
učenica 2. razreda Matematičke gimnazije, Beograd

Mentorstvo:
dr Aleksandra Alorić, Institut za fiziku, Beograd
Iva Bačić, master, Institut za fiziku, Beograd

U ovom radu predstavljamo model rasta društvene mreže koju čine dve interagujuće podgrupe pojedinaca, motivisan upoznavanjem polaznika različitih seminara u Petnici. Razvoj pojednostavljenog modela za cilj ima uspostavljanje kontrolne mreže sa kojim bi realni podaci o društvenim mrežama mogli da se porede. 

U sklopu modela, mreže u okviru početnih podgrupa generišemo koristeći dva algoritma: Watts-Strogatz i Barabási-Albert. U prvom slučaju, rezultujuća mreža ima small-world strukturu, koju karakterišu kratak srednji put i visok koeficijent klasterovanja; dok se u drugom slučaju dobija mreža sa scale-free strukturom, za koju je karakteristično prisustvo dobro povezanih pojedinaca i čiji je koeficijent klasterovanja jednak nuli. Rast mreže se realizuje putem postepenog povezivanja pojedinaca iz različitih grupa, pri čemu smo dodatno razmatrali i efekat ostvarivanja novih poznanstava među pojedincima unutar početnih podgrupa logikom preferencijalnog povezivanjem, što znači da čvorovi koji imaju više linkova lakše ostvaruju nova povezivanja.

Cilj projekta je određivanje osobina mreža koje nastaju simulacijom ovih modela. Karakteristike koje se računaju uključuju koeficijent klasterovanja (broj koji opisuje koliko su često “moji prijatelji međusobno prijatelji”), srednji najkraći put, betweenness centrality (broj najkraćih puteva koji prolazi kroz taj čvor) i diameter (prečnik) (najveći među najkraćim putevima između proizvoljna čvora).

Na osnovu rezultata zaključujemo da struktura početnih podgrupa ne utiče na topološke karakteristike rezultujuće mreže u dugovremenskom limesu, već je važan samo ukupan broj ostvarenih veza.


Ispitivanje uticaja šuma na probabilističku detekciju kvantne spletenosti

Stefan Bukorović (2002)
učenik 3. razreda Šabačke gimnazije, Šabac

Mentorstvo:
Aleksandra Dimić, master, Fizički fakultet Univerziteta u Beograda

Jedan od većih savremenih problema u kvantnom računarstvu jeste detekcija korelacija kvantnog tipa između čestica koje se koriste kao osnovne jedinice u kvantnim računarima (kvantni bitovi eng. qubit). Najvažniji tip ovakvih veza jeste kvantna spletenost i pronalaženje efikasnih metoda za detektovanje ove veze je aktuelan problem. Cilj ovog projekta je konstruisanje probabilističkih metoda detekcije kvantnih spletenosti u sistemu sa 6 qubita kao i ispitivanje uticaja šuma na ove metode radi približavanja simulacija realnim uslovima. Posebno stanje sa kojim su vršena ispitivanja je klaster stanjem tipa H od 6 qubita. Probabilistička metoda konstruisana je iz “witness” operatora za ovo specifično stanje. Model šuma koji je korišćen u simulacijama je beli šum. Dobijeni rezulatati pokazuju da je moguće detektovati spletenost koristeći probabilističke metode sa više od 99% sigurnosti i sa prisustvom određenog nivoa šuma. Sa povećavanjem nivoa šuma, eksponencijalno raste broj kopija stanja koji je potreban za verifikovanje spletenosti u sistemu. Prednost korišćenja probabilističkih metoda u odnosu na klasične metode detekcije jeste mnogo manji broj kopija stanja potrebnih za verifikaciju postojanja spletenostii. Ova metoda ima značajne primene u svetu kvantnog računarstva.


Ispitivanje uticaja magnetnog polja na propagaciju ultrazvuka kroz magnetne fluide

Katarina Ninković (2001)
učenica 3. razreda XIII beogradske gimnazije, Beograd
Sanja Milosavljević (2001)
učenica 3. razreda VI beogradske gimnazije, Beograd

Mentorstvo:
Stefan Ilić, student osnovnih studija, Elektronski fakultet, Univerzitet u Nišu

Posmatrana je promena amplitude ultrazvuka frekvencije reda veličine kiloherca prilikom propagacije u fero- i magnetoreološkim fluidima (tzv. magnetni fluidi). U prvom delu eksperimenta varirano je rastojanje magneta od ultrazvučnih transdjusera. Primećen je porast amplitude ultrazvuka prilikom unošenja oba tipa smeša u magnetno polje. Kod ferofluida je zapažen nagli maksimum, što se slaže s pretpostavkom da do najvećeg pojačanja dolazi kada je najveći broj čestica orijentisan duž pravca magnetnog polja, kao i zbog samog unošenja u magnetnog polje. Urađen je i model profila magnentog polja, koji dodatno objašnjava dobijene rezultate. U drugom delu eksperimenta posmatrana je zavisnost amplitude ultrazvuka u odnosu na vreme koje su magnetni fluidi proveli u magnetnom polju, kao i pojava histerezisa. Pokazano je da se amplituda i sa vremenom povećava, pošto se čestice raspoređuju paralelno sa pravcem delovanja magnetnog polja, dostižući zasićenje. U oba dela eksperimenta magnetno polje se prostiralo u pravcu normalnom na pravac prostiranja ultrazvuka, a merenja su rađena i sa jednim i sa dva magneta.


Ispitivanje elektronskih karakteristika nanoporoznog grafena

Bogdan Popović (2001)
učenik 3. razreda Elektrotehničke i građevinske škole "Nikola Tesla", ?

Mentorstvo:
dr Jakša Vučićević, Institut za fiziku, Beograd
dr Jelena Pajović, Fizički fakultet, Univerzitet u Beogradu

Sinteza idealnog grafena koristeći savremene metode je moguća u veoma malim količinama. Pri sintezi veće količine grafena dolazi do pojave pora. Cilj ovog projekta je ispitivanje uticaja pora na elektronske karakteristike grafena. Za numeričku simulaciju sistema koristi se model jakih veza. Transportne karakteristike se izračunavaju koristeći neuravnotežene Grinove funkcije (engl. nonequilibrium Green’s functions) u kombinaciji sa teorijom funkcionala gustine (engl. density functional theory) (NEGF-DFT). U ovom projektu ispitivani su sistemi raznih dimenzija i pozicija pora. Ispitivana je zavisnost transmisije i refleksije elektrona od poluprečnika pore i broja pora u sistemu. Takođe su ispitivane zavisnosti struje i otpornosti od napona dovedenog na suprotne krajeve grafena. Na osnovu oblika pora, sistemi su svrstani u nekoliko kategorija. Rezultati pokazuju da čak i mala pora prouzrokuje promenu disperzione relacije, a samim tim i elektronskih karakteristika ispitivanog sistema. Zaključeno je da poluprečnici pora i broj pora značajno utiču na elektronske karakteristike grafena, dok međusobna udaljenost između pora ima zanemarljivo mali uticaj.


Ispitivanje tečno-čvrstog kontakta TM jonskih tečnosti i kristalne podloge metodom molekularne dinamike

Aleksandar Filipović (2002)
učenik 2. razreda Prve kragujevačke gimnazije, Kragujevac
Matej Vučković (2002)
učenik 2. razreda Treće beogradske gimnazije, Beograd

Mentorstvo:
dr Miljan Dašić, Institut za fiziku, Beograd

U ovom projektu je ispitan uticaj određenih faktora na tečno-čvrsti kontakt jonske tečnosi i podloge. Za jonsku tečnost korišćen je TM model koji se sastoji od anjona i katjona povezanog sa neutralnim repom. Jednoslojna podloga je ima kristalnu strukturu pravilne FCC 111 rešetke. Faktori koji su ispitani su asimetrija unutar jonske tečnosti, uticaj međusobne LJ (Lennard-Jones) interakcije između kristalne podloge i tečnosti kao i uticaj početnog oblika kapljice jonske tečnosti. Posmatrana su dva početna oblika (sfera i kocka). Podloga je elektroneutralna i Kulonova interakcija ne utiče direktno na tečno-čvrsti kontakt. Inderektni uticaj Kulonove interakcije je kroz interakciju anjona i katjona unutar same tečnosti. Uticaj ovih faktora se izražava kroz promenu kohezije i adhezije. Ova promena se demonstrira promenom ugla kvašenja pomoću kog su i izvedeni zaključci o uticaju ispitanih faktora. 


Simulacija idealnih detektora gravitacionih talasa

Dušan Cvijetić (2000)
učenik 4. razreda Gimnazije “Uroš Predić”, Pančevo
Maja Stošić (2000)
učenica 4. razreda Gimnazije u Čačku, Čačak

Mentorstvo:
dr Marko Vojinović, Institut za fiziku, Beograd

Nakon prvog direktnog detektovanja gravitacionog talasa 2015. godine, istraživanja gravitacionih fenomena stekla su pažnju šire javnosti. Proučavanje polarizacije gravitacionih talasa može se iskoristiti za proveravanje valjanosti različitih metričkih teorija gravitacije, od kojih je najvažnija Ajnštajnova Opšta teorija relativnosti. U radu je uveden analitički model za opisivanje ravnog monohromatskog gravitacionog talasa male amplitude pomoću promenljive metrike Rimanovih prostora, prvo za talas koji se prostire duž koordinatne ose, a zatim je model uopšten za talas bilo kakvog pravca prostiranja. Zatim je ispitivana interakcija između detektora i talasa. Data su dva modela idealnog detektora. Prvo je razmatran slučaj ravanskog detektora u obliku kružnice, koji je zatim uopšten do trodimenzionalnog sfernog idealnog detektora. Utvrđene su veze između ponašanja detektora, matrica polarizacije i same polarizacije gravitacionih talasa. Dalje proučavanje analitičkih rezultata izvršeno je korišćenjem dve simulacije. Prva prati ponašanje idealnog sfernog detektora koji intereaguje sa gravitacionim talasom. Druga prati ponašanje sistema idealnih detektora raspoređenih po Zemlji analogno stvarnim detektorima. Predložene su mogućnosti za dalji razvoj i implementaciju modela u određivanju preciznosti merenja sistema detektora.


Ispitivanje efekta kafene mrlje

Katarina Petrović (2002)
učenica 2. razreda Prve kragujevačke gimnazije, Kragujevac
Marija Brkić (2001)
učenica 3. razreda XIII beogradske gimnazije, Beograd

Mentorstvo:
Luka Blagojević, student master studija, Fizički fakultet Univerziteta u Beogradu

Pri isparavanju kapi koloidnog rastvora sa površine, prvobitno ravnomerno raspoređene čestice se većinom skoncentrišu na obodu, obrazujući prstenastu strukturu – efekat kafene mrlje. Usled sile kapilarnosti, ove čestice se kreću ka obodu kapi kako bi nadoknadile zapreminu vode koja je isparila. Na fenomen utiče i Marangoni tok koji je slabo izražen u kapi koloidnog rastvora.

U ovom projektu je ispitan raspon koncentracije kafe za koji se efekat javlja, a zatim i zavisnost oblika kafene mrlje od koncentracije. Takođe su ispitane dve metode suzbijanja efekta. Prva metoda suzbijanja efekta zasniva se na dodavanju surfaktanta u rastvor kafe, dok druga podrazumeva premazivanje površine slojem silikonskog ulja. 

Sva ispitivanja su eksperimentalno sprovedena, a daljom obradom podataka su dobijeni rezultati koji kvantitativno potvrđuju efekat. Posmatran je intenzitet boje duž prečnika kapljice, kao i njen oblik čime je pokazano je da je pri manjim koncentracijama efekat jasnije izražen, a uspešnim su se pokazale obe metode suzbijanja efekta.


Simulacija vrtložnog brzinomera metodom konačnih elemenata

Strahinja Nikolić (2002)
učenik 3. razreda Matematičke gimnazije, Beograd
Tara Stepanović (2002)
učenica 2. razreda Gimnazije "Vuk Karadžić", Loznica

Mentor:
Daniel Silađi, master, IRIF, Université de Paris (Francuska)

U ovom radu je predstavljena numerička simulacija interakcije magnetnog dipola i beskonačnog tankog provodnika metodom konačnih elemenata (Finite Element Method). Finite Element Method je numerički način rešavanja parcijalnih diferencijalnih jednačina. Zasniva se na deljenju početnog sistema na više delova (elemenata) koji su lakši za rešavanje. Ovaj problem je odabran kao pojednostavljen model vrtložnog brzinomera (Lorentz Force Velocimetry-LFV). LFV je metoda korišćena najčešće u metalurgiji za beskontaktno određivanje brzine provodnika. Zasniva se na izlaganju provodnika spoljašnjem magnetnom polju i merenjem sile koja deluje na izvor magnetnog polja. U slučaju ispitivanja zavisnosti sile od brzine, sila je razložena na tri komponente: x-komponenta (vučna sila), koja deluje u pravcu kretanja provodnika, y-komponenta (transverzalna sila) i z-komponenta (sila levitacije). Za vučnu silu se dobija da u određenom opsegu brzina linearno zavisi od brzine provodnika, dok se za veće brzine zavisnost menja. Dobijene vrednosti za transverzalnu silu su 2 do 3 reda veličine manje od vrednosti druge dve komponente, tako da se ona može zanemariti. Za silu levitacije dobijeno je da sporo raste pri malim brzinama, dok se za veće brzine ponaša nalik vučnoj sili. Takođe, pokazano je da je vučna sila obrnuto srazmerna trećem stepenu rastojanja između provodnika i dipola. Dobijene zavisnosti se kvalitativno poklapaju sa prethodno izvedenim eksperimentima i simulacijama koje zahtevaju 3D simuliranje ili ne uvode aproksimaciju tankog provodnika. 


Rukovodioci programa: Dušan Drobnjak, Marija Šindik

WordPress Appliance - Powered by TurnKey Linux