Fermiho úlohy

Fermiho problémy – základní informace

Co jsou Fermiho problémy?

Úlohy pojmenované po italském fyzikovi Enrico Fermim, který byl známý pro svou neobvyklou schopnost jednoduchým a rychlým způsobem řádově odhadnout fyzikální veličiny.

Enrico Fermi

(29. 9. 1901 – 28. 11. 1954)

Nobelovu cenu získal v roce 1938 za objev umělých radioaktivních prvků vyrobených neutronovým ozářením. Fermiho problémy (otázky) jsou blízké realitě všedního života a na první pohled se zdá, že jsou bez zadání dalších potřebných informací neřešitelné. Při řešení nejde o to hledané výsledky přesně vyčíslit, ale jen řádově správně odhadnout s pomocí jednoduchých fyzikálních vztahů, zkušeností z každodenního života a trochou zdravého rozumu. Výsledky se dají v mnoha případech snadno prověřit a většinou odhad překvapivě dobře souhlasí se skutečnou hodnotou. Podstatou řešení Fermiho problému je správně odhalit jádro daného problému a rozdělit jej na jednotlivé dílčí kroky. Ke správné hodnotě dospějeme kladením vhodných otázek. Zpravidla existuje více způsobů řešení daného problému, které jsou různě obtížné, např. některé údaje můžeme odhadnout srovnáním s tabulkovými hodnotami nebo je třeba určit experimentálně. Struktura kladených otázek, pomocí nichž nalezneme řešen, není předem dána.

Naše soutěž

V naší soutěží se neomezujeme jen na fyzikální tématiku, ale hledáme souvislosti s jinými předměty. Předkládáte řešení zadaných úloh, kritériem úspěšnosti je přesnost odhadu výsledné hodnoty, počet dílčích kroků (doplňujících otázek), originalita, využití mezipředmětových vztahů. Odděleně jsou hodnoceni jednotlivci a soutěžící kolektivy v kategoriích pro základní školy a střední školy.

Příklad úlohy a řešení

Zadání úlohy: Kolik ladičů pian žije v New Yorku?

Řešení: Kladení doplňujících otázek

1. Jaký je počet obyvatel New Yorku? 10 000 000
2. Má každý z nich klavír? NE
3. Může mít rodina klavír? ANO
4. Kolik rodin připadá na 10 000 000 obyvatel? Asi 2 miliony
5. Má každá z těchto rodin klavír ? Ne
6. Kolik rodin vlastní klavír? Odhadem asi každá pátá tj. 400 000
7. Jak často se ladí klavír? Někdo ladí každý měsíc, někdo vůbec ne. Odhadneme, že asi 1x do roka.
8. Kolik klavírů je schopen naladit 1 člověk? Pokud pracuje tak, že naladí 4 klavíry denně a pracuje 200 dnů v roce, potom naladí asi 800 klavírů za 1 rok
9. Kolik ladičů je potřeba? 400 000 / 800 = 500

Odhadem je potřeba pro město New York 500 ladičů klavírů.

Kritéria hodnocení

1. Přesnost výsledného odhadu.
2. Počet doplňujících kroků k vyřešení úlohy - doplňkové otázky a hledání odpovědí na ně.
3. Originalita.
4. Způsob prezentace výsledků řešení.