第六届全国周培源大学生力学竞赛团体赛比赛内容和规则.docx

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第六届全国周培源大学生力学竞赛团体赛比赛内容和规则

第六届全国周培源大学生力学竞赛团体赛

比赛内容和规则

第一轮比赛：

攻防对抗赛

一、内容

在一些描写古代战争的电影中，常可见到一方用抛石机抛掷石头攻击对方城堡的场面。

进攻者当然希望抛石机威力巨大；而防守者自然希望城堡固若金汤。

本次竞赛各队既要做出“抛石机”，又要造出“城堡”。

然后各队之间相互比较谁的“抛石机”威力大，谁的“城堡”更结实？

二、要求

●发射装置由各队事先准备好，应能由一名队员不借助工具搬动，且最大尺寸不超过2m。

●发射装置的动力方式不限，不限制初始释放的速度，但不能由人直接投掷，可以手扶发射装置以保持稳定。

●先确定一点为靶心，画一系列同心圆，每个半径增加20cm。

最里面的圆标100分，向外依次为80、60、40、20、0分。

●发射装置的出口距地面不超过1m（误差不超过10cm）。

●在距离靶心2.5m（误差不超过10cm）处有一横线，发射装置出口的投影不能超过该横线，最多可后退0.5m（限制最大发射距离不超过3m以保证安全）。

●利用组委会统一发放的工具和材料（牙签、棉签、木筷、胶水、纸张），设计制造保护装置，防止鸡蛋被对方击碎。

每个保护装置内部要能放置1枚生鸡蛋。

保护装置加鸡蛋的质量不超过250g。

每队设计制作3个保护装置用于比赛，并标明队名和号码。

●所发射重物由哑铃的圆盘组成，每次发射的重量限制在2kg至4kg之间，允许误差为0.1kg。

●发射时圆盘的具体的数目可自行决定。

多个圆盘可以绑在一起发生，如果发射时脱落导致多个落点，精度取成绩最差的一个，但是任意一片打碎鸡蛋均有效。

●直接击碎鸡蛋与落地后滚动击碎鸡蛋同样计分。

●障碍物基本处于保护装置与横线的中间位置，高约0.8米。

●某队发射时，操作者1－3人均可，其余人员应在发射口的后面。

图1攻防示意图

三、比赛规则与流程（约60min）

●17日中午抽签获得比赛用的鸡蛋。

准备设计制作保护装置。

并可在适当地方进行发射调试。

●比赛开始后，在10分钟时间内抽签分组，并测量保护装置加鸡蛋的重量，如果明显超重（超50％以上），将不能参加比赛。

●20个队分为10组。

抽到

与

的队为同一组（i＝1，2，…，10）。

两队并列排列，正式比赛前每队有5分钟进行调试。

●每队有3次机会攻击对方的鸡蛋，A先发射1次，B再发射1次，然后交替进行。

一队发射时，另一队把自己的保护装置放在靶心。

●每次发射前，裁判提醒并开始计时。

各队每次发射的时间不超过3分钟。

裁判在最后30秒时有义务提醒。

若超时而未发射，该次发射算0分。

●一队发射后，裁判应让另一队队员在30秒内把自己的保护装置拿开放在指定位置。

等本轮比赛结束后统一查看鸡蛋破损情况。

●比赛中，如果出现分歧，由裁判长进行最终判决。

四、评判标准

●本轮比赛根据鸡蛋的完好率和射击精度给分。

事先制定好表格，标明各项内容和评分值，由各组裁判负责纪录，比赛结束后裁判和队长要签字。

●如果装置的质量或尺寸不符合要求，（在每次发射中）每一项不合格扣10分。

●如果保护装置的质量或尺寸不符合要求，（在本次发射中）每一项不合格扣10分。

●在某次射击中，满分为200分。

计分包括落点成绩和鸡蛋破碎成绩：

如果未直接击中对方的保护装置，以落点的位置值为射击准确得分，压线时取两区域的平均分。

如果直接击中对方的保护装置，射击准确得分为100分。

如果多片圆盘分散落下，成绩以最差的计算。

对鸡蛋，不论是直接击中还是落地后滚动击中，计分情况如下：

鸡蛋未出现肉眼可见的裂纹，得0分。

鸡蛋出现肉眼可见的裂纹，但无液体流出，得50分。

鸡蛋有液体流出，得100分。

●如果本队队员人为损坏了已方的鸡蛋，对方按上述标准加分。

●每队取3次成绩中较好的2次进行排名，前12名将直接进入第三轮比赛，后8名则进入第二轮比赛争夺继续比赛的权力。

●对于第12名附近成绩相同的队，将根据全部的成绩进行排名。

如果根据成绩仍不能区分，考虑三个保护装置及鸡蛋的质量总和，轻者排名在前。

●如有争议，由裁判长负责解决。

第二轮比赛：

纸条拉力赛

一、内容

生活中我们经常可以看到，很多塑料包装袋上有个小切口，它可以方便撕开包装袋；但是如果手提袋上已经有了小切口，有什么办法尽量避免手提袋破坏呢？

下面就让参加比赛的队来回答吧。

用纸作为试件进行拉伸试验，但是试件上有缺陷。

二、要求

●试件只能由A4纸、2根筷子和胶水制作而成。

如图a所示，各队用一张A4纸，沿长边裁剪出3cm宽的纸条（允许误差为1mm），然后在两头用胶水与竹筷（非木筷）相连。

两筷子之间纸条长度至少为15cm，且不能涂胶水。

●将两筷子之间的纸张分为三等份，在中间一份的任意位置用裁纸刀划出垂直于纸条的一个切口（切口可以完全在纸中间，也可以一端与边接触），切口长度不小于1cm。

●试件做好后给裁判检查是否符合要求，符合要求的试件才能进行比赛。

参加本轮比赛的各队可多做几个试件备用，但比赛时只需要2个合格的试件。

●对于允许参加比赛的试件，各队不能再在试件上增加物质，但可以减少物质。

例如不能用胶水把切口再粘起来，但是可以挖去试件上适当的部分以降低应力集中。

2个试件处理方式可以不同。

●拉力试验如图b所示：

某队把试件的一端筷子放在固定物（如桌子）上，用胶带粘好。

把弹簧秤悬挂在试件的另一端筷子上，弹簧秤下端挂容器，逐渐向容器中注水或沙子。

在纸片断裂前弹簧秤的最大读数为该队的成绩。

●如弹簧接近最大值而试件未破坏，可在弹簧秤与筷子之间增加重物（如哑铃）。

图2a试件制作示意图

图2b拉力试验示意图

三、比赛规则与流程（约40min）

●在比赛开始前的休息时间内抽签分组分为4组，每组2个队。

弹簧秤也抽签选取。

各队自行检查弹簧秤，如有问题可找裁判员。

●比赛开始后，各队有5分钟时间同时进行调试准备。

●裁判示意后，各队同时开始操作。

各队要在30分钟内完成操作并得到两试件的最大承重量。

由裁判员负责记时和纪录成绩。

●裁判员示意后，队员可以向容器内加水（或沙）。

每个试件加注的次数最多为10次（在弹簧秤与筷子之间增加重物算1次），但每次的加注量由各队自行决定。

加注时手不能接触试件。

●某次加注结束后，队员可让裁判记下弹簧秤的读数（精确到最小刻度）。

本队队员可以在旁监测。

裁判员应在30秒内读出读数。

如有可能，队员可以利用数码相机拍下读数以节省时间，但是要注意读数应能清楚分辨。

裁判可在获得读数后允许队员继续加注。

●加注过程中试件如断裂，或者筷子与纸张脱落，成绩按加注前的成绩记。

●如果规定时间已到，或加注次数已满，而试件仍未破坏，以试件的当前加载量为该试件的成绩。

●在规定时间还差一分钟时，裁判员有义务提醒参赛队员。

●比赛结束后，读出相机中的成绩。

裁判和队长要签字。

●比赛中如有争议可找裁判长，裁判长的裁决为最终裁决。

四、评判标准

●事先制定好表格，标明各项内容和评分值，由裁判负责纪录。

●本轮比赛根据各队2个试件的承载量中较大者进行比较。

前4名进入第三轮比赛，后4名被淘汰退出比赛，获纪念奖。

●对于成绩相同的队，将根据另一根试件的成绩进行排名。

如果还不能区别，考虑试件的质量，轻者优先。

●如有争议，由裁判长负责解决。

第三轮比赛：

不倒翁

一、内容

设计制作一个不倒翁，要求其摇摆的频率尽量给定值。

二、要求

●利用组委会提供的工具和材料，或者自行购买部分材料，设计制作一个装置，类似不倒翁可以往复运动。

●最大尺寸要超过10cm为好，质量不限。

●外部可以有装饰。

●能在10次摆动后仍能明显看出较大的摆幅。

●尽量让摆动周期接近3s（比赛中将测10次摆动周期）。

●不倒翁上允许有移动装置用于调节摆动周期。

三、比赛规则与流程（约40min）

●在比赛前的休息时间进行抽签，16个队分为4组。

抽到A、B、C、D的队为同一组。

●比赛开始后，每队有5分钟进行调试，同时裁判可以试着计时。

●每队有2次机会，顺序为ABCDABCD。

每次摆动要在3分钟内完成。

●每次有8位裁判同时记时，队员示意开始，裁判负责计时。

各队让不倒翁运动起来，裁判测量10个周期并记录。

由于释放时间不易确定，记录从第2到第11个周期的时间。

1个周期定义为：

摆动时同一侧角速度两次为零的时间间隔。

●根据8位裁判的计时，去掉最大和最小的2个计时，把其余的计时进行平均，为某队的比赛成绩。

●比赛中如有争议可找裁判长，裁判长的裁决为最终裁决。

四、评判标准

●本轮比赛根据不倒翁的周期精度给分。

事先制定好表格，标明各项内容和评分值，由裁判负责纪录，比赛结束后裁判和队长要签字。

●在测周期时，幅度自行确定，以能明显看出并测量为准。

●每队取2次成绩中误差最小的1次进行排名。

●如有争议，由裁判长负责解决。

●根据第三轮比赛的成绩排名，前4名进入第四轮比赛争夺一等奖；第5－10名获第三等奖，后6名的队获纪念奖。

第三轮比赛II：

混合加载

（由于时间关系未进行）

一、内容

用A4纸设计制作一个装置，使其在承受压、弯、扭的载荷下不易破坏。

二、要求

●利用4张A4纸和胶水，设计制作一个装置，可以承受尽可能大的载荷。

●装置由OA、AB、BC三段组成，各段两两相互垂直，OA段可以粘在底板上且垂直于底板（底板统一由组委会提供，允许在其上挖孔）。

三段纵向尺寸均要大于等于20cm，径向尺寸均要小于等于3cm。

在接头处（O、A、B点）直径要小于等于4cm。

各段形式、重量不一定要相同。

●悬空的容器G通过2根细绳与装置相联，其中一根细绳要系在C端附近1cm的范围内，另一根细绳可系在AB、BC的任何位置上。

绳子系好后不能再移动。

两绳子长度均小于10cm。

●在加容器之前，装置的质量不超过4张A4纸总质量的20％。

●容器G内可以逐渐加沙子。

图3混合加载示意图

三、比赛规则与流程（40min）

●装置的尺寸和质量可以在比赛前一天称量，不合格者要重做，合格者可以与底部相连。

●按前一轮分组比赛。

●参赛开始，各队同时进行比赛，时间限制是30分钟。

●各队需要把容器挂上，然后在容器内加沙子（为方便测量，把沙子包在纸内成为沙包，可准备多个沙包，可以事先准备，也可以临时准备）。

●每次加载要经过裁判同意。

但是最多允许加载10次，每次增加沙包的数码不超过2个。

●如果装置被破坏，称量容器及重物的质量W。

装置破坏定义为：

C点的垂直位移变化超过2cm。

●如果绳子断而装置未坏，允许换绳子重新开始。

●如果时间已到，或者加注次数已到，而装置未坏，以当时的重量计算。

●如果装置C点的垂直位移未达2cm时已失稳破坏，以破坏前的质量计算。

●由各队自行称量沙包质量，并由裁判记录。

如有泄漏，自行负责。

四、评判标准

●本轮比赛根据容器及重物的质量W给分。

事先制定好表格，标明各项内容和评分值，由裁判负责纪录，比赛结束后裁判和队长要签字。

●如果载荷相同，改由高精度天平测量。

若再相同，可根据装置重量，轻者优先。

●如有争议，由裁判长负责解决。

第四轮比赛，姜太公钓鱼

一、内容

姜太公钓鱼的故事人人皆知。

我们今天就来学学姜太公，看看谁能钓到最多的鱼。

今天的鱼就是空啤酒瓶，而“姜太公”有四位，谁是真正的姜太公呢？

二、要求

●利用组委会提供的工具和材料，制作一个钓鱼台，同时制作钩钓装置。

●钓鱼台的形状不限制，但台面应高于1米。

钓鱼台与地面接触处应在半径为1米的圆周内（该圆称为本队的得分区），其它部分的投影不限制是否一定要在圆周之内。

●钓鱼台的台面上至少能容纳1名队员，各队自行决定上钓鱼台的人数。

●鱼杆及具体的垂钓装置的尺寸和质量不限制。

●5个空啤酒瓶在另一半径为0.3m的圆周内（该圆称为本队的钓鱼区）。

如图放置。

●在各队钓鱼区的中间为公共钓鱼区，放10个瓶子。

图4各队位置及瓶子分布示意图

三、比赛规则与流程（2小时）

●各队抽签决定位置。

●首先把各队的酒瓶放置好，然后各队同时开始进行设计制作。

●某队可以开始垂钓的必要条件是：

钓鱼台能承受至少一位队员的重量。

且要经过裁判同意。

裁判如认为尺寸不合要求，有义务指出。

●队员应在钓鱼台面上进行垂钓，本队其他队员可以提供一些帮助，如保护、遮阳、平衡等。

●某队首先在本队的钓鱼区内钓鱼，并放在自己的得分区。

如果本钓鱼区已无鱼可钓，可到公共钓鱼区中钓。

如果本钓鱼区和公共钓鱼区已无鱼，可到他队的钓鱼区中去钓（但不能去他队的得分区中钓）。

●如果在钓的过程中瓶子倒地且在得分区内，裁判可以把瓶子立起来。

●如果在钓的过程中瓶子倒地且在得分区外，裁判将把瓶子撤走。

●如果某队在比赛过程中钓鱼台倒塌，该队将停止垂钓，至到修好钓鱼台为止。

●垂钓过程中允许队员替换，也允许重新放置钓鱼台的位置。

但是裁判要重新测量台面的高度。

●当所有的鱼都被钓完后，或者比赛已经超过了2小时，结束比赛。

●在钓鱼时，如果某队已经在钓某个瓶子，其他队不能进行干扰。

●故意干扰者，裁判第一次提出警告，以后每次要扣分。

●无故放弃者，或恶意捣乱者，将做降级处理，由后续队补上，并且其平台和所钓成果直接转给补进的队。

四、评判标准

●当比赛结束后，统计各队得分区的瓶子数目。

●如果钓鱼台的尺寸不符合要求，台面每低10cm扣1个瓶子。

不足10cm时四舍五入。

●如有其他犯规（如先钓他队的鱼、故意干扰等等），第一次裁判应提醒，再犯时扣0.2个瓶子。

●将各队的实际瓶子数目减去扣除的数目，最多者获一等奖，其他获二等奖。

●如果一等奖数目超过2名，比较钓鱼台台面的高度，高者获胜。

●如有争议，由裁判长负责解决。