Change language

Problem statements

Naboj Junior 2022

Zadatak 1

Godišnji
Godine 2012., na dan kada se prvi put održavao Náboj Junior, Barbara je zasadila stablo jabuke. Tog je dana stabalce bilo visoko \SI{5}{\deci\metre}. Svake je godine poraslo \SI{600}{\milli\metre} u visinu. Koliko je visoko Barbarino stablo jabuke u centimetrima na isti datum 2022. godine?

Rješenje

Rezultat:

650


2012. godine stablo jabuke bilo je visoko \SI{5}{\deci\metre} = \SI{50}{\centi\metre}. Svake od idućih deset godina naraslo je dodatnih \SI{600}{\milli\metre} = \SI{60}{\centi\metre}. Dakle, 2022. godine stablo jabuke visoko je \SI{50}{\centi\metre} + 10 \cdot \SI{60}{\centi\metre} = \SI{650}{\centi\metre}.

Statistics
1417
teams received
99.9%
teams solved
00:07:02
average solving time

Zadatak 2

Izgubljena u New Yorku
Ana se izgubila na ulicama New Yorka koje formiraju kvadratnu mrežu sa stranicama kvadrata duljine \SI{80}{\metre}. Izgubljena, Ana je šetala ulicama kao na slici. Koliko je metara prehodala?

image

Rješenje

Rezultat:

1600


Dovoljno je izbrojiti koliko je stranica kvadrata Ana prehodala - 20, što znači da je prošla 20 \cdot \SI{80}{\metre} = \SI{1600}{\metre}.

Statistics
1417
teams received
99.6%
teams solved
00:09:09
average solving time

Zadatak 3

Natprosječan Juraj
Juraj je jutros otišao trčati. Koristio je aplikaciju kako bi pratio svoju rutu. Nakon trčanja, u aplikaciji se pojavio graf ovisnosti puta o vremenu kao na slici. Kolika je prosječna brzina u kilometrima na sat kojom je Juraj jutros trčao?

image

Rješenje

Rezultat:

16


Prosječna brzina omjer je ukupne udaljenosti koju je Juraj pretrčao i vremena koje mu je za to bilo potrebno. Iz grafa možemo pročitati da je Juraj pretrčao udaljenost od \SI{16}{\kilo\metre} tijekom \SI{1}{\hour}, što znači da mu je prosječna brzina bila \SI{16}{\kilo\metre\per\hour}.

Statistics
1417
teams received
94.4%
teams solved
00:25:08
average solving time

Zadatak 4

NÁBOJ žeton
Danijel je nacrtao kvadratnu mrežu dimenzija 5 \times 5. Stavio je žeton na polje u gornjem lijevom kutu. Pomicao ga je duž polja ove mreže. Svaki je put pomaknuo žeton jedno polje udesno ili prema dolje. Na koliko načina Danijel može pomicati žeton iz polja u gornjem lijevom kutu ploče do polja u donjem desnom kutu ploče tako da putem skupi sva slova riječi NÁBOJ u pravilnom redoslijedu?

image

Rješenje

Rezultat:

5


Danijel najprije mora skupiti slovo N. Uzme li N koje se nalazi dva polja desno od početne pozicije žetona, mora nastaviti prema slovu Á s donje desne strane slova N. Odatle ne može doći do slova B krećući se samo prema dolje ili udesno. Dakle, Danijel mora skupiti slovo N neposredno ispod početne pozicije žetona.

Nadalje, ako želi skupiti slovo Á tri polja desno od skupljenog N, dolazi do istog problema sa slovom B kao u prethodnom odlomku. Iz tog razloga Danijel skuplja slovo Á odmah ispod skupljenog N.

Nastavi li dalje prema slovu B u donjem lijevom kutu ploče, samo na jedan način može doći do slova J u donjem desnom kutu. Budući da će, krećući se na taj način, putem skupiti i slovo O, ovo je jedno od mogućih kretanja žetona.

S druge strane, nastavi li Danijel prema slovu B u trećem retku i trećem stupcu ploče, ponovno ima dvije mogućnosti za skupiti slovo O. Odabere li O u posljednjem redu, samo na jedan način može stići do slova J. Međutim, odabere li desno O, postoje tri načina na koja može doći do J.

Svi su mogući putevi ucrtani na ploči ispod:

image

Dakle, uz zadana pravila Danijel može pomicati žeton na 5 načina.

Statistics
1417
teams received
98.7%
teams solved
00:30:22
average solving time

Zadatak 5

Gledaj gore
Petar stoji u kutu kvadratne sobe dimenzija \SI{3}{\metre} \times \SI{3}{\metre}. Svi su zidovi ove sobe prekriveni ogledalima. U kutu nasuprot Petra lebdi maleni balon. Petar je uperio lasersku zraku iz svog kuta prema suprotnom zidu kao što je prikazano na slici. Koliko će se puta laserska zraka reflektirati prije nego dođe do balona?

image

Rješenje

Rezultat:

2


Spominjani smjerovi odnosit će se na skicu. Zraka se odbija od desnog zida i pogađa lijevi nakon dodatnog 1 metra u visinu. Dakle, pogodit će lijevi zid 2 metra iznad mjesta s kojeg je poslana. Nakon toga, zraka se odbija od lijevog zida i pogađa desni dodatnih 1 metar iznad, tako da točno pogodi kut u kojem se nalazi balon. Putanja laserske zrake prikazana je na donjoj slici:

image

Zraka će se reflektirati 2 puta.

Statistics
1417
teams received
99.1%
teams solved
00:18:42
average solving time

Zadatak 6

Do škole
Laura je smislila novu mjernu jedinicu za duljinu. Nazvala ju je "doškole", pri čemu 1 doškole označava \SI{3}{\kilo\metre}, s obzirom da je to udaljenost koju Laura mora proći od kuće do škole. Čak je smislila i novu jedinicu vremena koju je nazvala "školskisat". Traje točno koliko i jedan školski sat - 45 minuta. Laura zna da vozi bicikl brzinom \SI{24}{\kilo\metre\per\hour}. Ipak, zanima ju sljedeće: kolikom brzinom vozi bicikl ako mjerimo u mjernoj jedinici doškole na školskisat?

Rješenje

Rezultat:

6


Laura na svom biciklu može prijeći 24 kilometra u jednom satu. Budući da su 3 kilometra 1 doškole, Laura u jednom satu biciklom može prijeći 24 : 3 = 8 doškola. Nadalje, jedan školskisat sastoji se od \frac{3}{4} sata. Ako Laura može prijeći 8 doškola u jednom satu, tada će u tri četvrtine sata (tj. u jednom školskisatu ) prijeći \frac{3}{4} \cdot 8 = 6 doškola. Dakle, Laura vozi bicikl brzinom 6 doškola na školskisat.

Statistics
1417
teams received
90.8%
teams solved
00:36:32
average solving time

Zadatak 7

Padajući brojevi
Alex je smislio novu vrstu prirodnih brojeva – padajuće brojeve. Kaže da je prirodan broj padajuć ako u zapisu nema znamenku veću od 2 i znamenke su mu poredane u strogo padajućem poretku. Koliko padajućih brojeva postoji?

Rješenje

Rezultat:

6


Podijelimo moguće brojeve po slučajevima ovisno o prvoj znamenki. Jedini broj koji počinje s nulom je 0, no on nije prirodan pa ga Alex ne smatra padajućim. Ako je prva znamenka 1, može ju slijediti 0 ili broj može biti jednoznamenkast. To nam daje brojeve 1 i 10. Ako broj počinje znamenkom 2, nakon nje mogu doći 1, 0 ili ništa. Dakle, mogućnosti su 2, 20, 21, 210. Konačno, ukupno postoji 2 + 4 = 6 padajućih brojeva.

Statistics
1417
teams received
88.8%
teams solved
00:46:52
average solving time

Zadatak 8

Dva kotača i dvije noge
Mate i Matko odlučili su se utrkivati. Pronašli su stazu dugu \SI{3}{\kilo\meter}. Matko je cijelu utrku trčao brzinom \SI{9}{\kilo\metre\per\hour}. Mate je vozio bicikl pa je, kako bi utrka bila poštena, krenuo 10 minuta kasnije. Cijelu je utrku vozio bicikl brzinom \SI{30}{\kilo\metre\per\hour}. Mate je pobijedio. Koliko je minuta nakon njega i Matko stigao do cilja?

Rješenje

Rezultat:

4


Matko je stazu od \SI{3}{\kilo\metre} pretrčao brzinom \SI{9}{\kilo\metre\per\hour}. To znači da je cijelu utrku pretrčao za \frac{\SI{3}{\kilo\metre}}{\SI{9}{\kilo\metre\per\hour}} = \SI[parse-numbers=false ]{\frac{1}{3}}{\hour} = \SI{20}{\minute}.

Mate je vozio bicikl brzinom \SI{30}{\kilo\metre\per\hour}, stoga mu je za cijelu duljinu staze trebalo \frac{\SI{3}{\kilo \metre}}{\SI{30}{\kilo\metre\per\hour}} = \SI[parse-numbers=false]{\frac{1}{10}}{\hour} = \SI{6 }{\minute}. Budući da je Mate Matku u početku dao 10 minuta prednosti, završio je utrku \SI{6}{\minute} + \SI{10}{\minute} = \SI{16}{\minute} nakon što je Matko počeo.

Dakle, Mate je završio \SI{20}{\minute} - \SI{16}{\minute} = \SI{4}{\minute} prije Matka.

Statistics
1417
teams received
92.2%
teams solved
00:25:37
average solving time

Zadatak 9

Kulturno uzdizanje
Matej je nedavno naručio ulaznice za kazališnu predstavu za sebe i svoje prijatelje. Po završetku narudžbe, shvatio je da su brojevi sjedala na svim ulaznicama dvoznamenkasti prosti brojevi. Međutim, nisu to bili obični prosti brojevi. Kad bi Matej zamijenio poredak znamenki u svakom broju, ponovno bi dobio neki dvoznamenkasti prost broj. Koliko je najviše ulaznica Matej mogao naručiti?

Rješenje

Rezultat:

9


Mogu li brojevi sjedala sadržavati znamenke 2, 4, 5, 6, 8 ili 0? U tom bi slučaju broj sjedala ili obrnuti broj sjedala morao biti djeljiv s dva ili pet. Prema tome, željeni brojevi sjedala u zapisu ne mogu sadržavati navedene znamenke, već samo 1, 3, 7 ili 9. Sljedećih 16 brojeva zadovoljava taj uvjet:

11, 13, 17, 19, 31, 33, 37, 39, 71, 73, 77, 79, 91, 93, 97, 99

Od navedenih, ovi brojevi nisu prosti: 33 = 3 \cdot 11, 39 = 3 \cdot 13, 77 = 7 \cdot 11, 91 = 7 \cdot 13, 93 = 3 \cdot 31 i 99 = 3 \cdot 3 \cdot 11, stoga ih odbacujemo. Također odbacujemo broj 19 jer u obrnutom poretku dobivamo složen broj. Dakle, mogući brojevi sjedala su:

11, 13, 17, 31, 37, 71, 73, 79, 97

Zaključujemo da je Matej mogao nabaviti najviše 9 ulaznica.

Statistics
1417
teams received
94.5%
teams solved
00:28:01
average solving time

Zadatak 10

Tobogan
Na igralištu se nalazi tobogan. Dijete koje se spusti prijeći će 3 metra u horizontalnom smjeru i 4 u vertikalnom. Za spuštanje niz tobogan potrebne su 2 sekunde. Kolika je prosječna brzina djeteta koje se spušta niz tobogan mjerena u metrima u sekundi?

Rješenje

Rezultat:

\SI{2.5}{}


Pomoću Pitagorinog poučka možemo izračunati udaljenost koju dijete prijeđe spuštajući se niz tobogan. Ona iznosi \sqrt{(\SI{3}{\metre})^2 + (\SI{4}{\metre})^2} = \SI{5}{\metre}. S obzirom da je vrijeme potrebno za spuštanje \SI{2}{\second}, djetetova prosječna brzina je \frac{\SI{5}{\metre}}{\SI{2}{\second}} = \SI{2.5}{\metre\per\second}.

Statistics
1416
teams received
87.4%
teams solved
00:26:28
average solving time

Zadatak 11

Vrtna staza
Kristina ima vrt pravokutnog oblika s opsegom \SI{64}{\metre}. Želi napraviti stazu koja će podijeliti vrt na dva sukladna pravokutnika. To može učiniti na dva načina. Ako odabere jedan od ta dva načina, staza će biti duga \SI{13}{\metre}. Kolika će biti duljina staze ako Kristina odabere drugi način?

Rješenje

Rezultat:

19


Pravokutnik može biti podijeljen na dva manja pravokutnika samo dužinom paralelnom s dvjema stranicama velikog pravokutnika. Duljina te dužine jednaka je duljini stranica pravokutnika s kojima je paralelna.

U zadatku je rečeno da promatramo pravokutnik s opsegom \SI{64}{\metre} i jednom stranicom duljine \SI{13}{\metre}. Druga je stranica u tom slučaju duljine b tako da vrijedi jednakost 2 \cdot (\SI{13}{\metre} + b) = \SI{64}{\metre}. Iz toga slijedi da je b = \SI{32}{\metre} - \SI{13}{\metre} = \SI{19}{\metre}.

Prva rečenica ovog rješenja kaže da duljina stranice b mora odgovarati duljini staze koja dijeli vrt na dva sukladna pravokutnika. Dakle, ako Kristina odluči napraviti stazu na drugi način, ona će biti duga \SI{19}{\metre}.

Statistics
1411
teams received
96.4%
teams solved
00:16:12
average solving time

Zadatak 12

Iz mudre knjige
Mateo je u jednoj mudroj knjizi pročitao da se dva predmeta s masama M_1 i M_2 i centrima mase međusobno udaljenima za R, privlače gravitacijskom silom F_g = G \frac{M_1 \cdot M_2}{R^ 2}. U ovoj je jednakosti G gravitacijska konstanta vrijednosti G = \SI{6.67e-11}{\cubic\metre\per\kilogram\per\square\second}. Pomoću te relacije Mateo je saznao da ga Zemlja privlači silom od \SI{587}{\newton}. Koliko u njutnima iznosi gravitacijska sila kojom Mateo privlači Zemlju?

Rješenje

Rezultat:

587


Primjenjujemo zakon akcije i reakcije koji kaže da, ukoliko objekt A djeluje na objekt B silom F, tada objekt B također djeluje na A silom jednakog iznosa, ali suprotne orijentacije. Što se našeg zadatka tiče, Zemlja privlači Matea silom od \SI{587}{\newton}, stoga i Mateo mora djelovati na Zemlju gravitacijskom silom jednakog iznosa. Dakle, sila iznosi \SI{587}{\newton}.

Statistics
1408
teams received
66.8%
teams solved
00:38:08
average solving time

Zadatak 13

Stigli ste na svoje odredište
Sabina je vozila auto po autocesti konstantnom brzinom \SI{120}{\kilo\metre\per\hour}. Tijekom putovanja uzela je 30 minuta odmora, nakon čega je nastavila vožnju konstantnom brzinom \SI{120}{\kilo\metre\per\hour}. Nakon što je stigla na odredište, Sabina je vidjela da joj je prosječna brzina vožnje tijekom cijelog putovanja bila \SI{100}{\kilo\metre\per\hour}. Koliku je udaljenost u kilometrima Sabina prošla na putovanju?

Rješenje

Rezultat:

300


Označimo traženu udaljenost sa s. Da Sabina nije stala da se odmori, vrijeme potrebno da prijeđe udaljenost s iznosilo bi \frac{s}{\SI{120}{\kilo\metre\per\hour}}. Međutim, budući da je stala na 30 minuta, traženu je udaljenost prošla za \frac{s}{\SI{120}{\kilo\metre\per\hour}} + \SI{0,5}{\hour}. Iz tog je razloga Sabinina prosječna brzina bila \SI{100}{\kilo\metre\per\hour}, što nas dovodi do sljedeće jednadžbe: \begin{aligned}
s &= \left(\frac{s}{\SI{120}{\kilo\metre\per\hour}} + \SI{0,5}{\hour}\right) \cdot \SI{100}{\kilo\metre\per\hour} \\
s &= \frac{5}{6} s + \SI{50}{\kilo\metre} \\
\frac{s}{6} &= \SI{50}{\kilo\metre} \\
s &= \SI{300}{\kilo\metre}
\end{aligned} Dakle, Sabina je ukupno prevalila udaljenost od \SI{300}{\kilo\metre}.

Statistics
1402
teams received
60.9%
teams solved
00:36:28
average solving time

Zadatak 14

Loši u pogađanju
Ekipa od četiri natjecatelja prošle je godine sudjelovao na natjecanju Náboj Junior. Prije početka svaki je član ekipe pokušao pogoditi koliko će zadataka njihova ekipa uspjeti točno riješiti. Predviđanja su im glasila 10, 14, 21 i 29 zadataka. Nakon natjecanja shvatili su da nitko nije pogodio. Njihove su se prognoze od stvarnog broja točno riješenih zadataka razlikovale za 2, 5, 9 i 10, ne nužno u tom redoslijedu. Koliko je zadataka ova ekipa uspjela riješiti?

Rješenje

Rezultat:

19


Predviđanje koje se od točnog broja razlikuje za 10 mora biti najveće ili najmanje od svih. Kad bi bilo najmanje, točan broj riješenih zadataka morao bi biti ili 10 - 10 = 0 ili 10 + 10 = 20. Prva opcija ne dolazi u obzir jer bi se druga predviđanja razlikovala od točnog broja za više od 10. U drugom slučaju razlike preostalih pokušaja i rješenja bile bi 6, 1 i 9, što ne odgovara uvjetima zadatka.

Prema tome, član ekipe koji je predvidio 29 točno riješenih zadataka morao se prevariti za 10. Kao u prošlom razmatranju, predviđanje ne može biti 29 + 10 = 39, već 29 - 10 = 19. U tom su slučaju preostale razlike 9, 5 i 2, što se slaže s ostalim razlikama iz zadatka.

Dakle, ekipa je uspješno riješila 19 zadataka.

Statistics
1388
teams received
86.7%
teams solved
00:13:20
average solving time

Zadatak 15

Mafija
Šestero prijatelja igra Mafiju. Odabiru jednog od njih koji je policajac i izlazi iz sobe. Ostalih petero odabiru dvoje među sobom koji su mafija. Dok mafija uvijek laže, ostali konstantno govore istinu. Policajac se vraća u sobu i pokušava otkriti tko je mafija. Petero prijatelja ovako su odgovorila na njegova pitanja (broj u zagradi odgovara broju pridruženom svakoj osobi):

Ana (1): "Danijel je mafija."

Bruno (2): "Cvijeta nije mafija."

Cvijeta (4): "Bruno sigurno nije mafija."

Danijel (8): "Erik nije mafija."

Erik (16): "Bruno je mafija."

Koliki je zbroj brojeva pridruženih mafiji?

Rješenje

Rezultat:

24


Razmislimo što znači kada netko kaže da osoba jest ili nije mafija. Primjerice, Ana kaže da je Danijel mafija. Ako govori istinu (odnosno ako nije mafija), Danijel je mafija. Ako laže (tj. ona je mafija), Danijel nije mafija. Dakle, Ana i Danijel su sa suprotnih strana – jedno od njih je mafija, a drugo nije. Nadalje, pogledajmo što kaže Bruno. Ako govori istinu (tj. nije mafija), Cvijeta također nije mafija. Međutim, ako Bruno laže (odnosno ako je mafija), Cvijeta je također mafija. Prema tome, Bruno i Cvijeta ili su oboje mafija ili nijedno nije mafija. Slično, Danijel i Erik su također na istoj strani.

Pretpostavimo da je Ana mafija. Tada bi uz nju morali biti mafija ili Bruno i Cvijeta, ili Danijel i Erik. U tom bi slučaju najmanje troje prijatelja bilo mafija, što ne odgovara pravilima igre. Dakle, Ana svakako nije mafija pa govori istinu - Danijel je mafija. Prije smo zaključili da je Danijel na istoj strani kao i Erik, koji prema tome također mora biti mafija. Preostalo dvoje, Bruno i Cvijeta, nisu mafija.

Zaključujemo da su mafija Danijel i Erik s ukupnim zbrojem 8 + 16 = 24.

Statistics
1366
teams received
92.1%
teams solved
00:15:35
average solving time

Zadatak 16

Komprimirajuće
Mislav mora učitati datoteku na disk ovogodišnjeg natjecanja Náboj Junior. To može učiniti brzinom \SI{1}{\mega\byte\per\second}. Prije učitavanja, odlučio je datoteku komprimirati. Kompresija svaka \SI{4}{\mega\byte} datoteke traje 1 sekundu. Ipak, kompresija smanjuje veličinu datoteke na pola. Mislav je shvatio da bi učitavanje datoteke bez kompresije trajalo jednako kao da ju najprije komprimira pa krene učitavati 5 sekundi nakon završetka kompresije. Kolika je, u megabajtima, veličina Mislavove datoteke?

Rješenje

Rezultat:

20


Označimo veličinu Mislavove datoteke s x. Vrijeme za učitavanje bez kompresije iznosi \frac{x}{\SI{1}{\mega\byte\per\second}}. Ako ju odluči komprimirati, sama kompresija trajat će \frac{x}{\SI{4}{\mega\byte\per\second}}. Tada će veličina datoteke biti \frac{x}{2}. Nakon 5 sekundi Mislav kreće s učitavanjem datoteke na disk, što traje \frac{x}{2 \cdot \SI{1}{\mega\byte\per\second}}. Dakle, cijeli postupak s kompresijom traje \frac{x}{\SI{4}{\mega\byte\per\second}} + \SI{5}{\second} + \frac{x}{2 \cdot \SI{1}{\mega\byte\per\second}}. Zadatak navodi da je to jednako vremenu učitavanja bez kompresije, što dovodi do sljedeće jednadžbe, koju rješavamo ovako: \begin{aligned}
\frac{x}{\SI{1}{\mega\byte\per\second}} &= \frac{x}{\SI{4}{\mega\byte\per\second}} + \SI{5}{\second} + \frac{x}{2 \cdot \SI{1}{\mega\byte\per\second}} \\
4 x &= x + \SI{20}{\mega\byte} + 2 x \\
x &= \SI{20}{\mega\byte}
\end{aligned} Zaključujemo da je veličina Mislavove datoteke \SI{20}{\mega\byte}.

Statistics
1344
teams received
73.4%
teams solved
00:28:41
average solving time

Zadatak 17

9 cvjetnjaka
Katarina ima pravokutni vrt. Vrt je podijeljen na 9 pravokutnih cvjetnjaka između kojih su male ograde. Opseg nekih cvjetnjaka prikazan je na slici. Katarina bi htjela zamijeniti ogradu oko cvjetnjaka označenog upitnikom. Koliko metara ograde će Katarina trebati, ako je opseg vrta \SI{64}{\metre}.

image

Rješenje

Rezultat:

26


Primijetimo da je opseg cijelog vrta jednak zbroju opsega cvjetnjaka s opsezima \SI{18}{\metre} i \SI{20}{\metre} te cvjetnjaka s opsegom označenim upitnikom. To je zato što neke stranice ta tri cvjetnjaka mogu biti pomaknute do ruba vrta i tako tvoriti opseg cijelog vrta:

image

Slijedi da je opseg cvjetnjaka označenog upitnikom jednak \SI{64}{\metre} - \SI{18}{\metre} - \SI{20}{\metre} = \SI{26}{\metre}.

Statistics
1322
teams received
67.4%
teams solved
00:31:50
average solving time

Zadatak 18

Sto mu gromova jelenskih mi rogova
Adrijan je vozio automobil mase \SI{1000}{\kilogram} brzinom od \SI{15}{\meter\per\second}. Odjednom ugleda srndaća \SI{50}{\meter} ispred sebe. U nastojanju da izbjegne sudar, odmah je počeo kočiti. Kolikom najmanjom silom kočenja u Newtonima treba djelovati na automobila da ne udari srndača?

Rješenje

Rezultat:

2250


Što je veća udaljenost na kojoj Adrijan koči, manju silu treba primijeniti. Pretpostavimo da automobil koči na udaljenosti s = \SI{50}{\metre}. Da bi se zaustavio, automobil mora izvršiti rad kako bi savladao silu kočenja na račun svoje energije, u ovom slučaju svoje kinetičke energije.

Kinetička energija automobila mase m = \SI{1000}{\kilogram} i brzine v = \SI{15}{\meter\per\second} je E_k = \frac{1}{2} m v^2. Rad istog iznosa mora izvršiti sila iznosa F, kojom automobil svladava silu kočenja istog iznosa. Ova sila obavlja na putu s rad W = F s. Ovo dovodi do jednadžbe

\begin{aligned}
W &= E_k \\
F s &= \frac{1}{2} m v^2\\
F &= \frac{m v^2}{2 s}.
\end{aligned} Dakle, sila kočenja koja djeluje na automobil mora biti iznosa najmanje: F = \frac{m v^2}{2 s} = \frac{\SI{1000}{\kilogram} (\SI{15}{\meter\per\second})^2}{2 \cdot \SI{50}{\metre}} = \SI{2250}{\newton}.

Statistics
1272
teams received
19.3%
teams solved
00:38:12
average solving time

Zadatak 19

Skupa kupovina
U Kraljevstvu Náboj koriste se samo kovanice od 3 i 13. Jednoga dana, Maša je otišla u trgovinu. Tamo je shvatila da čak i da ima bilo koju količinu kovanica obje vrste, ne bi mogla platiti kupnju bez kusura od blagajnika. Koja je bila najveća moguća cijena Mašine kupnje?

Rješenje

Rezultat:

23


Cijena od 23 se ne može nikako platiti. Možemo koristiti 0 ili 1 kovanicu od 13, inače bismo premašili cijenu od 23. U oba slučaja ne možemo platiti ostatak s kovanicama od 3. Međutim, možemo platiti bilo koju cijenu veću od 23. Započnimo s cijenama od 24 (3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3), 25 (13 + 3 + 3 + 3 + 3) i 26 (13 + 13).. Ako možemo platiti ove tri cijene, možemo platiti i bilo koju višu cijenu – potreban nam je samo dovoljan broj kovanica u vrijednosti od 3. Dakle, najveća cijena koju Maša ne može platiti bez kusura je 23.

Statistics
1224
teams received
28.4%
teams solved
00:33:53
average solving time

Zadatak 20

Glina za modeliranje
Dvije identične kugle načinjene od gline za modeliranje klizale su se po horizontalnoj podlozi. Kugle su se sudarile te spojile u jedan objekt. Originalno, svaka od kugli imala je masu \SI{200}{\gram}. Također, prije sudara, svaka je od kugli imala brzinu iznosa \SI{20}{\meter\per\second} prema drugoj te temperaturu od \SI{20}{\degreeCelsius}. Kolika je temperatura, u Celzijevim stupnjevima, rezultantnog komada gline nakon sudara, kada se temperatura stabilizira? Pretpostavite da je sva toplina proizvedena tokom sudara iskorištena za zagrijavanje gline.

image

Rješenje

Rezultat:

\SI{20,25}{}


Cijela je situacija osno simetrična, s obzirom na os definiranu spojnicom obaju kugli. Ta će simetrija biti očuvana i nakon sudara, kada kugle oforme veće tijelo. Kada bi se to tijelo pomicalo lijevo ili desno, sustav više ne bi bio simetričan. Stoga, veće tijelo nastalo spajanjem dvaju manjih ostat će mirovati.

Tijekom sudara, svaka od kugli izgubi svoji kinetičku energiju, koja se, po pretpostavci zadatka, pretvara u toplinu. Toplina prelazi na novonastalo tijelo te se ono zagrijava. Svaka od kugli (mase m = \SI{200}{\gram} i brzine iznosa v = \SI{20}{\meter\per\second}) nosi kinetičku energiju E_k = \frac{1} {2} m v^2. Zajedno, kugle nose kinetičku energiju iznosa 2 E_k = m v^2. Ova energija prelazi na novonastalo tijelo u obliku topline. To tijelo ima masu 2 m (sadrži obje kugle, svaka mase m), specifični toplinski kapacitet c = \SI{800}{\joule\per\kilogram\per\degreeCelsius}, a temperatura će mu se promijeniti za \Delta t. Iz toga slijedi: \begin{aligned}
c \cdot 2 m \cdot \Delta t &= m v^2 \\
\Delta t &= \frac{v^2}{2 c}
\end{aligned} Ako je temperatura kugli prije sudara bila t = \SI{20}{\degreeCelsius}, tada će temperatura tijela nakon sudara biti: t + \Delta t = t + \frac{v^2}{2 c} = \SI{20}{\degreeCelsius} + \frac{(\SI{20}{\metre\per\second})^2}{2 \cdot \SI{800}{\joule\per\kilogram\per\degreeCelsius}} = \SI{20,25}{\degreeCelsius}

Statistics
1129
teams received
15.3%
teams solved
00:40:24
average solving time

Zadatak 21

Ekvilibrijum kocka
Dan je napravila klackalicu u svom vrtu. Klackalica je napravljena od jako duge, ali jako lagane daske. Dan je teška \SI{50}{\kilo\gram} i sjedi \SI{40}{\centi\metre} daleko od točke rotacije klackalice. Njezina prijateljica Nina počela je stavljati kocke mase \SI{1}{\kilo\gram} i duljine \SI{10}{\centi\metre} na drugu stranu klackalice. Prvu kocku je stavila tako da je početak te kocke točno na točki rotacije klackalice. Druge kocke je stavila neposredno nakon prethode (vidi sliku). Nakon nekoliko kocki, klackalica sa Danom i kockama bila je savršeno u ravnoteži. Koliko je kocki Nina stavila na klackalicu?

image

Rješenje

Rezultat:

20


Kako bi klackalica bila u ravnoteži, zakretni moment na obje strane klackalice moraju biti isti. Dan, koja ima masu m = \SI{50}{\metre}, sjedi na udaljenosti od r = \SI{40}{\centi\metre} od točke rotacije. Na nju djeluje gravitacijska sila F_g = m g i ona djeluje na klackalicu silom jednake veličine. Ta sila djeluje sa zakretnim momentom: M_1 = G r = m g r Kocke sa druge strane moraju djelovati sa jednakim zakretnim momentom. Pretpostavimo da je stavljeno n kocki. U zadatku je rečeno da je svaka kocka ima masu m_0 = \SI{1}{\kilogram} i duljinu a = \SI{10}{\centi\metre}. N kocki zajedno ima masu n m_0 i tvore pravokutnik duljine n a. Centar mase tog pravokutnika je u točki \frac{n a}{2} od točke rotacije klackalice, stoga je to udaljenost na kojoj gravitacijska sila pravokutnika (napravljenog od kocki) djeluje na klackalicu. Tada je zakretni moment kojim taj pravokutnik djeluje na klackalicu: M_2 = n m_0 g \frac{n a}{2} = n^2 \frac{m_0 g a}{2} Zakretni momenti M_1 i M_2 moraju biti jednaki. Izjednačavanjem gornje dvije jednadžbe dobivamo: \begin{aligned}
M_1 &= M_2 \\
m g r &= n^2 \frac{m_0 g a}{2} \\
n^2 &= \frac{2 m r}{m_0 a} \\
n &= \sqrt{\frac{2 m r}{m_0 a}} \\
\end{aligned} Dakle, broj kocki koje je Nina morala staviti na klackalicu je: n = \sqrt{\frac{2 m r}{m_0 a}} = \sqrt{\frac{2 \cdot \SI{50}{\kilogram} \cdot \SI{40}{\centi\metre}}{\SI{1}{\kilogram} \cdot \SI{10}{\centi\metre}}} = \sqrt{400} = 20

Statistics
1032
teams received
49.5%
teams solved
00:28:55
average solving time

Zadatak 22

Prosta braća
Simeon ima 8 karata sa znamenkama. Na kartama su zapisane znamenke 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 i 9. Njegov brat Josip želi iskoristiti ove karte kako bi složio 4 dvoznamenkasta prosta broja tako da se svaka karta iskoristi samo u jednom prostom broju. Kako među braćom uvijek postoji prijateljsko nadmetanje, bi također htio da tako dobiven prosti brojevi imaju najveću moguću sumu. Kolika je najveća vrijednost te sume?

Rješenje

Rezultat:

190


Razmislimo o znamenkama koje mogu biti na mjestu jedinice. Znamenke 2, 4 i 6 ne mogu biti na mjestu jedinice jer bi tada brojevi bili djeljivi s 2 i ne bi bili prosti. Slično tako znamenka 5 ne može biti na mjestu jedinice jer bi tada broj bio djeljiv s 5. Stoga znamo da će znamenke 2, 4, 5 i 6 biti na mjestima desetica a ostale znamenke (1, 3, 7 i 9) će biti na mjestu jedinica. Znači, jedina, i stoga je najveća moguća suma ta 4 prosta broja jednaka 20 + 40 + 50 + 60 + 1 + 3 + 7 + 9 = 190.

Napomena: Od karata se stvarno mogu napraviti prosti brojevi, primjerice: 23, 41, 59 and 67.

Statistics
928
teams received
75.0%
teams solved
00:15:35
average solving time

Zadatak 23

Dora i pravci
Dora je nacrtala kružnicu na papiru i označila 7 različitih točaka na kružnici koje zajedno tvore pravilni 7-erokut. Ona bi htjela nacrtati dva pravca tako da svaki prolazi kroz dvije od 7 označenih točaka na kružnici. Također, želi da se pravci ne sijeku. Na koliko načina može Dora nacrtati ta dva pravca?

Rješenje

Rezultat:

21


Pravci u ravnini, koji se ne sijeku u nijednoj točki, moraju biti paralelni. Dakle, cilj je prebrojati broj parova paralelnih pravaca zadanih sa tih 7 točaka. Označimo te točke sa A, B, C, D, E, F i G. Prvo ćemo naći sve pravce zadane sa neke dvije točke koji su paralelni pravcu AB. To su pravci CG i DF, zato što je pravilni 7-erokut ABCDEFGH simetričan s obzirom na simetralu dužine AB. Zbog te simetrije, pravci AB, CG i DF su okomiti na simetralu pravca AB, i stoga su paralelni. Na taj način dobijemo 3 para paralelnih pravaca. Ponavljajući istu ideju za pravce BC, CD, DE, EF, FG i AG, dobijemo 3 para paralelnih pravaca u svakom od tih slučajeva. Svaki pravac zadan točkama od A do G je paralelan jednom od pravaca AB, BC, CD, DE, EF, FG ili AG (ovih 7 pravaca se u parovima sjeku). Dakle, na taj način dobijemo sve parova paralelnih pravaca.

image

Sveukupno, Dora može nacrtati par pravaca na 7 \cdot 3 = 21 način.

Statistics
849
teams received
47.7%
teams solved
00:27:20
average solving time

Zadatak 24

Servis
Serena igra tenis sa lopticom mase \SI{60}{\gram}. Baca lopticu u zrak vertikalno prema gore s visine od \SI{1}{\metre} brzinom \SI{4}{\metre\per\second} i pusti ju da padne na pod. Koja je brzina loptice u metrima po sekundi u trenutku prije nego dodakne pod?

Rješenje

Rezultat:

6


Potencijalna energija loptice kad je bačena iznosi E_p = m g h, gdje je m = \SI{60}{\gram} njezina masa, h = \SI{1}{\metre} je visina s koje Serena baca lopticu i g je gravitacijsko ubrzanje. Ako sa v = \SI{4}{\metre\per\second} označimo brzinu, onda kinetička energija loptice kad je bačena iznosi E_k = \frac{1}{2} m v^2. Tijekom cijelog gibanja, ukupna energija loptice ostaje ista. Stoga je suma E_p + E_k konstantna u svakom trenutku, pa tako i neposredno prije dodira sa zemljom. U tom trenutku, visina loptice je nula pa joj i potencijalna energija iznosi nula. Zbog toga je ukupna energija loptice u tom trenutku jednaka kinetičkoj energiji. Ako sa u označimo brzinu loptice neposredno prije nego dodirne zemlju, dobijemo jednadžbu: \begin{aligned}
m g h + \frac{1}{2} m v^2 &= \frac{1}{2} m u^2 \\
g h + \frac{1}{2} v^2 &= \frac{1}{2} u^2 \\
2 g h + v^2 &= u^2 \\
u &= \sqrt{v^2 + 2 g h}
\end{aligned} Brzina loptice u trenutku prije nego dodirne zemlju stoga iznosi: u = \sqrt{v^2 + 2 g h} = \sqrt{(\SI{4}{\metre\per\second})^2 + 2 \cdot \SI{10}{\metre\per\second\squared} \cdot \SI{1}{\metre}} = \SI{6}{\metre\per\second}

Statistics
749
teams received
34.0%
teams solved
00:27:52
average solving time

Zadatak 25

Nesretni pronalazak
Fran je našao sve prirodne brojeve koji su 13 puta veći od zbroja svojih znamenki. Koliki je zbroj svih brojeva koje je Fran našao?

Rješenje

Rezultat:

468


Jedini jednoznamenkasti broje koji je 13 puta veći od zbroja svojih znamenki je 0. Čak i da smatramo nulu prirodnim brojem (u nekim granama matematike 0 se smatra prirodnim brojem, u nekima ne), ona ne bi promijenila krajnji zbroj svih brojeva koje je Fran našao.

Ako postoji dvoznamenkasti broj koji zadovoljava uvjete zadatka, bio bi oblika 10 A + B, gdje su A i B njegove znamenke. Međutim, kada ovaj broj pomnožimo sa 13 dobijemo broj oblika 13 (A + B), a 13 (A + B) = 13 A + 13 B > 10 A + B. Zaključujemo da ne postoji dvoznamenkasti broj 13 puta veći od zbroja svojih znamenki

Nastavimo s troznamenkastim brojevima, od kojih se svaki može zapisati u obliku 100 A + 10 B + C. Sigurno vrijedi A \geq 1. Kada upotrijebimo uvjet zadatka, dobijemo: \begin{aligned}
100 A + 10 B + C &= 13 A + 13 B + 13 C \\
87 A &= 3 B + 12 C \\
29 A &= B + 4 C
\end{aligned} Ako A = 1, imamo tri mogućnosti za znamenke B and C. Za vrijednosti (B, C) dobijemo (1, 7), (5, 6) i (9, 5), što pridružujemo brojevima 117, 156 i 195. Nemamo više mogućnosti za A jer, pošto je A \geq 1, za A \geq 2 bismo dobili 29 A \geq 58, a znamo za desnu stranu jednadžbe da vrijedi B + 4 C \leq 9 + 4 x 9 =45. Drugim riječima, nema brojeva za koje bi vrijedilo 29 A = B + 4C. Time smo riješili slučaj za troznamenkaste brojeve.

Za četveroznamekaste brojeve najveći zbroj njihovih znamenaka iznosi 4 \cdot 9 = 36, pa bi to pomnoženo sa 13 svakako bilo manje od 13 \cdot 36 < 20 \cdot 50 = 1000 (naravno, mogli smo izračunati i 13 \cdot 36, ali čak i ovakvo grubo zaokruživanje može nas dovesti do sljedećeg zaključka). Stoga, možemo reći da kada zbroj znamenki četveroznamenkasnog broja pomnožimo sa 13, rezultat sigunro neće biti četveroznamekasti broj. Pa tako Fran nije mogao naći ni jedan takav broj, kao ni broj sa više znamenaka od 4.

Zbroj svih brojeva koje je Fran našao iznosi 117 + 156 + 195 = 468.

Statistics
631
teams received
37.1%
teams solved
00:22:04
average solving time

Zadatak 26

Glavna cesta
Dok je vozio svoj auto, Jakov je u jednom trenutku primijetio znak za glavnu cestu. Odmah mu je palo na pamet ovo pitanje: "Ako je širina kvadratnog znaka \SI{12}{\dm}, a žuti dio zauzima \frac{8}{9} površine znak"a,koja je duljina stranice žutog znaka u decimetrima?

image

Rješenje

Rezultat:

8


Dijagonale kvadrata su jednake duljine te međusobno okomite. Znamo da je duljina dijagonale znaka \SI{12}{\dm}. Svaka dijagonala dijeli kvadrat na dva sukladna trokuta čija je visina polovica druge dijagonale. Takav trokut ima površinu \SI{12}{\dm} \cdot \SI{6}{\dm} : 2 = \SI{36}{\square\dm}. Cijeli znak se sastoji od dva takva trokuta pa je površina znaka 2 \cdot \SI{36}{\square\dm} = 72 dm2.

Žuti dio zauzima \frac{8}{9} cijelog znaka pa je žuta površina \frac{8}{9} \cdot \SI{72}{\square\dm} = \SI{64}{\square\dm}. Stranica žutog kvadrata je tada dugačka \sqrt{\SI{64}{\square\dm}} = \SI{8}{\dm}.

Statistics
506
teams received
62.1%
teams solved
00:11:53
average solving time

Zadatak 27

Igra sa pokretnom stazom
Matija je odletjela u Sloveniju. Kad je bila na aerodromu, primijetila je pokretnu stazu i odlučila izmjeriti njezina svojstva. Kad bi Matija stala na početak staze, došla bi na njezin kraj za \SI{30}{\second}. Kad šeta pored staze, da dođe od početka do kraja treba joj \SI{20}{\second}. Onda je odlučila hodati na stazi u istom smjeru u kojem se kreće staza, a potom i u suprotnom smjeru. Koliko više sekundi treba Matija da prođe cijelu stazu kada ide u smjeru suprotnom od njezina gibanja u odnosu na vrijeme koje joj treba kada ide u istom smjeru?

Rješenje

Rezultat:

48


Označimo duljinu staze sa d. Iz slušaja kada Matija samo stoji na stazi možemo saznati brzinu staze. Matija treba t_1 = \SI{30}{\second} da dođe s jednog kraja na drugi, pa je brzina staze v_{staza} = \frac{d}{t_1}. Slično, iz slučaja gdje Matija hoda pored staze možemo pronaći njenu brzinu. Treba joj t_2 = \SI{20}{\second}, stoga joj je brzina v_{Matija} = \frac{d}{t_2}.

Kad Matija hoda u smjeru suprotnom stazi, njena brzina je v_{Matija} - v_{walkway}. Pa joj do kraja staze treba: t_3 = \frac{d}{v_{Matija} - v_{staza}} = \frac{d}{\frac{d}{t_2} - \frac{d}{t_1}} = \frac{t_1 t_2}{t_1 - t_2} = \frac{\SI{30}{\second} \cdot \SI{20}{\second}}{\SI{30}{\second} - \SI{20}{\second}} = \SI{60}{\second} U slučaju kada Matija hoda u smjeru kao u staza, brzina joj je v_{Matija} + v_{walkway}. Do kraja staze treba joj: t_4 = \frac{d}{v_{Matija} + v_{walkway}} = \frac{d}{\frac{d}{t_2} + \frac{d}{t_1}} = \frac{t_1 t_2}{t_1 + t_2} = \frac{\SI{30}{\second} \cdot \SI{20}{\second}}{\SI{30}{\second} + \SI{20}{\second}} = \SI{12}{\second} Iz ovoga zaključujemo da kada Matija hoda na stazi u smjeru suprotnom od gibanja staze, treba joj više vremena koje iznosi: t_3 - t_4 = \SI{60}{\second} - \SI{12}{\second} = \SI{48}{\second}

Statistics
433
teams received
45.0%
teams solved
00:14:33
average solving time

Zadatak 28

Apsolutno maksimalna sreća
Mihaela je nacrtala dva skupa A i B. U skup A je smjestila sve točke (x, y) u ravnini za koje vrijedi |x| + |y| = 3, a u skup B sve točke (x, y) u ravnini za koje vrijedi \text{max} \{ |x|, |y| \} = 2. Koliko točaka je istovremeno u skupu A i u skupu B? Napomena: Funkcija |a| je jednaka a ako je a \geq 0, a jednaka -a ako je a < 0. Funkcija \text{max} \{ a, b \} je jednaka većem između a i b.

Rješenje

Rezultat:

8


Opišimo prvo kako izgledaju skupovi A i B. Funkcija |a| (znana još i kao apsolutna vrijednost broja) "briše" predznak ispred broja a.

Rastavimo slučajeve za skup A, tj. jednadžbu |x| + |y|=3. Ako je x \geq 0 i y \geq 0, vrijedi |x| + |y| = x + y. Uvjet |x| + |y| = 3 je tada ekvivalentan x + y = 3, dakle y = 3 - x, što je pravac koji prolazi točkama (3, 0) i (0, 3). S obzirom da je ovo rješenje samo za slučaj x \geq 0 i y \geq 0, zanima nas samo dužina koja spaja te dvije točke. Razmatranjem svih mogućnosti predznaka x i y dobivamo da A sadrži dužine između parova točaka (3, 0) i (0, 3), (0, 3) i (-3, 0), (-3, 0) i (0, -3) te (0, -3) i (3, 0). To jest, skup A je kvadrat s vrhovima u točkama (0, 3), (3, 0), (0, -3) i (-3, 0).

Nastavimo sa skupom B koji je opisan relacijom \text{max} \{ |x|, |y| \} = 2. Da bi vrijednost funkcije \text{max} \{ |x|, |y| \} bila 2, barem jedan od brojeva |x| i |y| mora biti jednak 2, dok drugi mora biti manji od 2. Ako |x| = 2, tada je x = 2 ili x = -2. U tom slučaju mora vrijediti i |y| \leq 2, to jest -2 \leq y \leq 2. Za x = 2, ovo zadovoljavaju točke na dužini s vrhovima u (2, 2) i (2, -2), dok za x = -2 to zadovoljavaju točke na dužini s vrhovima u (-2, 2) i (-2, -2). Sličnim obrazloženjem rješavamo slučaj |y| = 2. Ovaj slučaj dodaje skupu B dužinu s vrhovima u (-2, 2) i (2, 2) i dužinu s vrhovima u (-2, -2) i (2, -2). To jest, skup B je isto kvadrat, ali s vrhovima u točkama (2, 2), (-2, 2), (-2, -2) i (2, -2).

Skupovi A i B su nacrtani na slici ispod:

image

Iz slike možemo vidjeti da se skupovi A i B sijeku u 8 točaka, što znači da 8 točaka leži istovremeno u skupu A i skupu B.

Statistics
356
teams received
33.4%
teams solved
00:21:24
average solving time

Zadatak 29

Sastavnice
Nina se igra s otpornicima otpora \SI{3}{\ohm}. Složila je strujni krug koji se sastoji od dvije paralelne grane tako da su neki otpornici spojeni serijski u svakoj grani. Primijetila je da je otpor cijelog strujnog kruga 10 puta manji od otpora desne grane. Koliko se puta više otpornika nalazi u desnoj grani u odnosu na lijevu granu?

Rješenje

Rezultat:

9


Neka se u desnoj grani nalazi a otpornika, a u lijevoj grani b otpornika. Trebamo izračunati \frac{a}{b}. Ukupni otpor otpornika u desnoj grani je a R, gdje je R = \SI{3}{\ohm} otpor jednog otpornika. Ukupni otpor u lijevoj grani je b R. Tada je ukupni otpor cijelog strujnog kruga R^\prime: \begin{aligned}
\frac{1}{R^\prime} &= \frac{1}{a R} + \frac{1}{b R}\\
R^\prime &= \frac{a b R^2}{a R + b R} = \frac{a b}{a + b}R
\end{aligned} U zadatku je zadano da je ovaj otpor 10 puta manji od otpora a R otpornika u desnoj grani. Iz ovoga dobivamo jednadžbu iz koje možemo dobiti vrijednost \frac{a}{b}: \begin{aligned}
10 R^\prime &= a R \\
10 \frac{a b}{a + b} R &= a R \\
10 \frac{b}{a + b} &= 1 \\
10 b &= a + b \\
9 b &= a \\
\frac{a}{b} &= 9
\end{aligned} U desnoj se grani nalazi 9 puta više otpornika nego u lijevoj grani.

Statistics
292
teams received
35.6%
teams solved
00:17:00
average solving time

Zadatak 30

Dugačak kamen
Hrvoje je našao veoma intrigantan kamen mase \SI{5}{\kilogram}. Oblika je dugačke trostrane prizme kojoj bazu čini jednakostranični trokut visine \SI{60}{\centi\\m}. Kamen leži na svojoj duljoj strani i homogen je, što znači da ima jednaku gustoću u svakoj točki. Hrvoje je odlučio odgurati kamen kući, no onda je naišao na zid, koji je za \SI{2}{\metre} viši od centra mase kamena. Hrvoje sada mora podići kamen preko zida. Koji rad (u džulima) mora uložiti Hrvoje kako bi to napravio?

Rješenje

Rezultat:

110


Hrvoje će uložiti rad kako bi podigao kamen mase m=\SI{5}{\kilogram} dovoljno visoko da je cijeli kamen iznad zida. Dakle, moramo izračunati kolika je najmanja visina na koju moramo podići centar mase kamena. Težište trokuta dijeli težišnicu na dva dijela u omjeru duljina 2 : 1, gdje je dulji dio onaj dio bliži vrhu iz kojeg smo povukli težišnicu. U jednakostraničnom trokutu, svaka težišnica je jednake duljine kao i visina trokuta, što znači da je težišnica duljine \SI{60}{\centi\metre}. Dakle, udaljenost težišta od bilo koje stranica trokuta je \SI{60}{\centi\metre} : 3=\SI{20}{\centi\metre}. To znači da je težište udaljeno od bilo koje točke na stranici trokuta za bar \SI{20}{\centi\metre}. U trenutku kad je težište trokuta (i time centar mase kamena) direktno iznad zida, postoji točka na nekoj od stranica trokuta koja dodiruje zid. U slučaju da to nije tako, mogli bi pomaknuti cijeli kamen prema dolje i tako bi Marianne morala uložiti manji rad. Ta točka (koja dodirauje zid) je barem \SI{20}{\centi\metre} udaljena od centra mase kamena. To znači da ukoliko želimo podići cijeli kamen preko zida, centar mase kamena mora biti barem \SI{20}{\centi\metre} iznad zida. Ako se pitamo je li moguće na taj način podići kamen preko zida, vidimo da je, ukoliko je jedna od duljih strana kamena paralelna sa zidom. To znači da, kako bi podigao kamen preko zida, Hrvoje mora podići centar mase kamena za \SI{2}{\metre} do vrha zida i onda još za \SI{20}{\centi\metre} kako bi cijeli kamen mogao proći preko zida. Sveukupno, mora podići centar mase kamena za \Delta h = \SI{2}{\metre} + \SI{20}{\centi\metre} = \SI{2,2}{\metre}, što znači da će se potencijalna energija kamena povećati za \Delta E_p = m g \Delta h = \SI{5}{\kilogram} \cdot \SI{10}{\newton\per\kilogram} \cdot \SI{2,2}{\metre} = \SI{110}{\joule}. Rad je promjena energije, što znači da rad koji Marianne izvrši je jednak potencijalnoj energiji koju kamen dobiva, dakle rad koji Marianne mora izvršiti je \SI{110}{\joule}.

Statistics
233
teams received
27.0%
teams solved
00:20:23
average solving time

Zadatak 31

Aritmetika
Andrej je na ploču napisao dva različita jednoznamenkasta broja. Također je i napisao njihov zbroj i njihovu pozitivnu razliku. Primjetio je da ta 4 broja može poredati na ploči tako da tvore aritmetički niz. Na koliko načina je Andrej mogao odabrati parove brojeva. Napomena: Niz je aritmetički ako se dva uzastopna broja niza razlikuju za isti broj d. Primjerice, niz 3, 7, 11, 15 je aritmetički niz.

Rješenje

Rezultat:

3


Pretpostavimo da je Andrej uzeo brojeve A i B, onda su na ploči bili napisani i brojevi A+B i A-B. Kada bi jedan od njih bio nula, uzmimo A=0, aritmetički niz bi imao brojeve 0, B, B, B. B i B su dva uzastopna broja i trebali bi se razlikovati za B-B=0. Odnosno, svi brojevi u nizu bi bili isti, stoga bi bilo B=0. Ali ovaj slučaj se ne može dogoditi jer su A i B različiti brojevi. Možemo dalje pretpostaviti da s A i B veći od 0. Možemo također uzeti da je A>B (inače bi mogli samo zamjeniti oznake od A i B). S obzirom na ovo, možemo reći da je najveći broj na ploči A+B, a drugi najveći A. Kako se brojevi u aritmetičkom nizu moraju ili uvijek uvećavati ili uvijek smanjivati, a A+B i A su dva uzastopna broja u ovom nizu. Stoga se svaka dva uzastopna broja moraju razlikovati za (A+B)-A što je jednako B. Stoga treći broj u ovom nizu mora biti A-B, broj koji je za B manji od A. Zadnji broj je B, koji treba biti manji za B od A-B. To nam daje uvjet: \begin{aligned}
(A-B)-B &=B\\
A&=3B
\end{aligned} Ako Andrej na početku odabere brojeve B i 3B, nakon što napiše njihov zbroj i pozitivnu razliku dobit će aritmetički niz B, 2B, 3B, 4B. Preostaje samo provjeriti u koliko parova A=3B i B su A i B jednoznamenkasti brojevi. Lako se provjeri da A, B mogu jedino biti parovi (3,1), (6,2) i (9,3). Andrej je na tri načina mogao odabrati parove brojeva.

Statistics
177
teams received
62.1%
teams solved
00:10:38
average solving time

Zadatak 32

Brza kolotura
Juraj je pronašao zanimljiv sustav kolotura kako visi na stropu tavana, kao što je prikazano na slici. Zainteresirano je počeo potezati uže u smjeru strelice konstantnom brzinom od \SI{20}{\centi\metre\per\second}. Koliko je, u centimetrima u sekundi, iznosila brzina sustava u trenutku kad je masa pričvršćena za sustav bila podignuta?

image

Rješenje

Rezultat:

4


Nakon potezanja užeta, koloture koje nisu privezane za strop zajedno s pričvršćenom masom počinju se kretati prema gore. Tijekom tog procesa, dio užeta oko nepričvršćenih kolotura nestaje, dok se povećava dio koji Juraj povlači. Na slici je prikazano što se događa kada su koloture podignute od donje isprekidane linije do gornje - dio užeta jednake veličine nestaje sa svakog od pet dijelova koji se nalazi između isprekidanih linija. Prema tome, povuče li Juraj uže za određenu udaljenost, masa pričvršćena za koloture giba se prema gore za petinu te udaljenosti kako bi ukupna duljina užeta koja nestaje oko pričvršćenih kolotura bila jednaka duljini užeta koje je Juraj povukao prema sebi. Dakle, ako Juraj uže povlači konstantnom brzinom od \SI{20}{\centi\metre\per\second}, masa se podiže brzinom \frac{\SI{20}{\centi\metre\per\second}}{5} = \SI{4}{\centi\metre\per\second}.

image

Statistics
143
teams received
42.7%
teams solved
00:11:42
average solving time

Zadatak 33

Najveći
Tomislav je napisao par prirodnih brojeva. Rekao nam je, da je umnožak ta dva prirodna broja 37800 i da je njihov najmanji zajednički višekratnik 42 puta veći od njihovog najvećeg zajedničkog djelitelja. Tomislav nam je također rekao da od svih takvih parova prirodnih brojeva, njegov par ima najveću sumu? Koja je suma Tomislavovih brojeva?

Rješenje

Rezultat:

1290


Prisjetimo se kako računamo najmanji zajednički višekratnik i najveći zajednički djelitelj. Prvo trebamo naći rastav brojeva na proste faktore. Radimo sljedeće za svaki prosti broj: Iz toga dobijemo da \text{NZV} (a, b) \cdot \text{NZD} (a, b) = a \cdot b mora vrijediti za sve prirode brojeve a, b. \begin{aligned}
42 \cdot \text{NZD}(a, b) \cdot \text{NZD}(a, b) &= 37800 \\
\text{NZD}(a, b) \cdot \text{NZD}(a, b) &= 900 \\
\text{NZD}(a, b) &= 30
\end{aligned} Oba broja a i b su višekratnici broja 30 pa ih možemo zapisati kao a = 30 A i b = 30 B za neke prirodne brojeve A i B. Stoga određivanje najvećeg zbroja od a + b = 30 A + 30 A = 30 (A + B) je isto kao i traženje prirodnih brojeva A i B za koje je zbroj A + B najveći. Kako je 30 najveći zajednički djelitelj brojeva 30 A i 30 B, najveći zajednički djelitelj brojeva A i B je 1. Još znamo da vrijedi: A \cdot B = \frac{a}{30} \cdot \frac{b}{30} = \frac{a \cdot b}{900} = \frac{37800}{900} = 42 Zbroj dva broja za koja znamo umnožak je najveći kada se brojevi razlikuju za što je više moguće. Njihova je razlika najveća ako su A = 42 i B = 1 (možemo i zamjeniti A i B). U ovom slučaju imamo da je \text{NZD}(42, 1) = 1 i da ova dva broja imaju najveći mogući zbroj A + B. Kada to uvrstimo natrag u a i b dobijemo da je zbroj Tomislavovih brojeva a + b = 30 (A + B) = 30 (42 + 1) = 30 \cdot 43 = 1290.

Statistics
114
teams received
27.2%
teams solved
00:15:12
average solving time

Zadatak 34

Čvrsti lanci
U Kraljevstvu Náboj postoji pokretni most. Pokretni most je \SI{3}{\metre} dugačak i ima masu \SI{400}{\kilo\gram}. Na jednoj je strani pričvršćen s dva lanca koji su pričvršćeni za zid \SI{4}{\metre} iznad vrata. Na drugom kraju imaju fleksibilnu spojnicu. Kolika je sila napetosti koja djeluje na lance u njutnima?

image

Rješenje

Rezultat:

1250


Pogledajmo kako djeluju sile u ovom zadatku. Na most djeluje sila teža u centru mosta s magnitudom F_G = m g = \SI{400}{\kilogram} \cdot \SI{10}{\newton\per\kilogram} = \SI{4000}{\newton}. Osim toga, također postoji sila kojom lanci djeluju na most. Ako se most ne pomiče, ne rotira se. Uvjet za to da se most ne rotira je to da je zbroj svih momenata sila koje djeluju na njega nula. Sila teža djeluje na udaljenosti od r = \SI{1,5}{\metre} i djeluje momentom sile M = F_G r = \SI{4000}{\newton} \cdot \SI{1,5}{\meter} = \SI{6000}{\newton\metre}. Vertikalna komponenta sile kojom lanci djeluju na most na udaljenosti od r^\prime = \SI{3}{\metre} mora djelovati na most momentom sile M = \SI{6000}{\newton\metre}. Dakle, magnituda te sile mora biti F_2 = \frac{M}{r^\prime} = \frac{\SI{6000}{\newton\metre}}{\SI{3}{\metre}} = \SI{2000}{\newton}. Budući da su dva lanca, vertikalna komponenta sile koja djeluje na svaki je F_1 = \frac{F_2}{2} = \frac{\SI{2000}{\newton}}{2} = \SI{1000}{\newton}.

image

Znamo vertikalnu komponentu sile koja djeluje na lance. Ali kako ćemo odrediti silu u smjeru lanaca? Primijetimo da je trokut kojeg čine lanac, vrata i zid sličan onome kojeg čine \vec{F}, \vec{F_1} te spojnica njihovih vrhova. Dakle, omjer magnituda F_1 i F je jednak omjeru visine vrata i duljine lanca. Duljinu lanca možemo izračunati pomoću Pitagorinog poučka: \sqrt{(\SI{3}{\metre})^2 + (\SI{4}{\metre})^2} = \SI{5}{\metre}. Nadalje: \begin{aligned}
\frac{F_1}{F} &= \frac{\SI{4}{\metre}}{\SI{5}{\metre}} \\
F &= \frac{5}{4} F_1
\end{aligned} Dakle, na svaki lanac djeluje sila: F = \frac{5}{4} F_1 = \frac{5}{4} \cdot \SI{1000}{\newton} = \SI{1250}{\newton}

Statistics
93
teams received
12.9%
teams solved
00:21:52
average solving time

Zadatak 35

Dom za 1
Čisteći stari ormar, Marija je naišla na stari memorijski ključić oblika kuće. Zanimalo ju je što je na njemu pohranjeno pa ga je priključila u računalo. Ključić je sadržavao samo jednu datoteku: "Slika u binarnom". Bila je znatiželjna pa je otvorila datoteku. U njoj je Marija našla 2022 nasumičnih znamenaka, od kojih je svaka 1 ili 0. Mariju sad zanima odgovor na sljedeće pitanje: Koja je vjerojatnost u postotku da je broj znamenaka 1 u datoteci djeljiv s 4?

Rješenje

Rezultat:

25


Odredimo najprije vjerojatnost da je broj znamenaka 1 u datoteci paran broj. Neka su prvih 2021 znamenaka proizvoljne. Dakle, mogu sadržavati ili paran ili neparan broj znamenki 1. Posljednja znamenka je ili 0 ili 1. Ovisno o posljednjoj znamenki, parnost broja znamenki 1 u prvih 2021 znamenki se ili promijeni ili ostaje ista. Hoće li se ili neće promijeniti ovisi samo o posljednjoj znamenci, a nju biramo nasumično s jednakom vjerojatnošću za oba izbora, dakle vjerojatnost je 0,5 da će se parnost promijeniti i 0,5 da neće.
Promotrimo sada samo one skupove znamenaka koji imaju paran broj znamenaka 1. Koliko takvih ima broj znamenaka djeljiv s 4? Ako je broj znamenaka 1 paran, moguća su dva slučaja - ili je djeljiv i s 4 ili pri dijeljenju s 4 daje ostatak 2. Razmotrimo sada 2 skupa, A i B. U skup A stavit ćemo sve slučajeve u kojima je broj znamenaka 1 djeljiv s 4, a u skup B sve slučajeve s ostatkom 2. Primjetimo da sada možemo izabrati slučaj iz skupa A i zamijeniti sve znamenke 0 s znamenkama 1 i obrnuto. Ako je broj znamenki 1 u početnom slučaju bio 4n, a broj znamenki 2022 - 4n, tada će nakon zamjene broj znamenki 1 biti 2022-4n, a broj znamenki 0 4n. Međutim, ostatak pri dijeljenju 2022-4n s 4 je 2. Dakle, zamijenjeni slučaj pripadat će skupu B. Ponovnom zamjenom ponovno dobivamo slučaj iz A, odnosno početni slučaj. Na ovaj način možemo podijeliti slučajeve u parove, jedan iz skupa A, drugi iz skupa B. Svaki slučaj mora pripadati jednom paru, zato skupovi A i B moraju sadržavati jednako mnogo slučajeva. Ovo sada znači da od slučajeva s parno mnogo znamenaka 1, broj slučajeva s brojem znamenaka 1 djeljivim s 4 zauzima polovicu slučajeva. Dakle, vjerojatnost da je broj zapisanih znamenki 1 djeljiv s 4 je 0.5\cdot 0.5=0.25=25\%

Statistics
69
teams received
68.1%
teams solved
00:07:58
average solving time

Zadatak 36

Gledaj gorije
Petar ponovo stoji u kutu kvadratne sobe dimenzija \SI{3}{\metre} \times \SI{3}{\metre}. Svi su zidovi ove sobe prekriveni ogledalima. U kutu nasuprot Petru lebdi maleni balon. Petar je ponovo uperio lasersku zraku iz svog kuta prema nekom zidu, ali je ovaj put pogodio zid kao što je prikazano na slici. Koliko će se puta laser reflektirati dok ne pogodi balon?

image

Rješenje

Rezultat:

20


Ako jednostavno pokušamo nacrtati prvih nekoliko refleksija zrake shvatit ćemo da je potrebno relativno puno. Svaki put, moramo izračunati gdje se zraka točno reflektira, što nije toliko jednostavno. Zato, isprobat ćemo malo drugačiji pristup.

Umjesto da reflektiramo zraku preko linije okomite na zid u točki refleksije, prebacit ćemo je preko zida u koji je udarila. Pretpostavimo da je desno od naše sobe identična takva soba koja je preokrenuta tako da dijele zid. Dakle, kada zraka produži u novu sobu, putovat će jednako u njoj kao da smo ju odbili u početnoj. Slično, tako možemo nastaviti dodavati nove sobe koje će oponašati početnu sobu. Od prve refleksije, znamo kako zraka putuje \SI{3}{\metre} desno i \SI{1,4}{\metre} gore. Nakon nekog vremena, udarit će neki od kuteva pomoćnih soba, i sa malo sreće, balon će se nalaziti baš u tom kutu!

Zraka će udariti kut ako su udaljenosti proputovane udesno i gore višekratnici od \SI{3}{\metre}. Očito će udaljenost proputovana udesno biti višekratnik, zato je dovoljno promatrati za koje će cijele brojeve k također i k\cdot\SI{1,4}{\metre} biti cijeli broj. Kako je \SI{1,4}{\metre}=\frac{7}{15}\cdot\SI{3}{\metre} cijeli broj, onda najmanji takav k očito mora biti k=15. Ta situacija je skicirana ispod:

image

Iz ove skice možemo vidjeti da zraka zaista udara u kut s balonom. Sada samo treba pobrojati broj refleksija koje su se dogodile. Prema našem pristupu, svaki put kad smo zraku reflektirali smo ušli u novu sobu. Dakle, iz skice se vidi da je zraka prošla u novu sobu 20 puta prije nego što je udarila balon.

Slika dolje pokazuje točno kako se zraka odbila 20 puta:

image

Statistics
61
teams received
37.7%
teams solved
00:16:21
average solving time

Zadatak 37

Plutajuće brašno
Tijekom kuhanja, Jakov se igra s čašama. Ima dvije čaše u obliku valjka - prva ima površinu baze \SI{10}{\square\cm}, a druga ima površinu baze \SI{30}{\square\cm}. Jakov je natočio vodu u veću čašu i stavio manju čašu nju. Manja čaša je počela plutati u većoj. Kada se je površina vode smirila, situacija je izgledala kao na slici dolje. Tada je Jakov stavio \SI{45}{\gram} brašna u manju čašu. Nakon dodavanja brašna, manja je čaša i dalje plutala. Kolika je razlika između visina vode u velikoj čaši prije i nakon dodavanja brašna?

image

Rješenje

Rezultat:

\SI{1,5}{\cm}


Nakon dodavanja brašna mase m = \SI{45}{\gram} u čašu s površinom baze S = \SI{10}{\square\cm}, sila teža koja djeluje na čašu se povećala za \Delta F_G = m g. Da bi čaša i dalje plutala, sila uzgona se morala povećati za isti iznos. Sila se uzgona mogla povećati jedino zbog povećanja dijela čaše uronjenog u vodu. Za ovu promjenu, koristimo Arhimedov princip \Delta F_{vz} = \Delta V^\prime \rho_{water} g gdje je \Delta V^\prime promjena volumena uronjenog dijela čaše. Nadalje, dobivamo: \begin{aligned}
\Delta F_G &= \Delta F_{vz} \\
m g &= \Delta V^\prime \rho_{water} g \\
\Delta V^\prime &= \frac{m}{\rho_{water}}
\end{aligned} Da bi se volumen uronjenog dijela povećao, dno manje čaše mora potonuti dublje i približiti se dnu veće čaše za neku visinu h^\prime. Usporedno tome, čaša potiskuje volumen vode S h^\prime, koja se otići negdje. Otići će oko male čaše. Tamo će uzrokovati povećanje u površini vode za h. Volumen vode koja je otišla sa strana male čaše je (S_0 - S) h, gdje je S_0 = \SI{30}{\square\cm} površina baze veće čaše. Dakle, dobivamo: S h^\prime = (S_0 - S) h Visina uronjenog dijela čaše se ovim putem poveća za h + h^\prime, te dobivamo: \Delta V^\prime = S (h + h^\prime) Kombiniranjem ovih jednadžbi dobivamo: \begin{aligned}
S_0 h &= S h + S h^\prime = \Delta V^\prime \\
h &= \frac{\Delta V^\prime}{S_0} = \frac{m}{\rho_{water} S_0}
\end{aligned} Dakle, visina površine vode u čaši se povećala za h = \frac{m}{\rho_{water} S_0} = \frac{\SI{45}{\gram}}{\SI{1}{\gram\per\cubic\cm} \cdot \SI{30}{\square\cm}} = \SI{1,5}{\cm}

Statistics
44
teams received
34.1%
teams solved
00:12:29
average solving time

Zadatak 38

Hrpa devetki
Snježana je napisala brojeve 9, 99, 999, 9999... Završila je s brojem koji ima 2022 devetki. Zbrojila je svih tih 2022 broja. Koji je zbroj znamenki broja koji je Snježana dobila nakon zbrajanja?

Rješenje

Rezultat:

2043


Bilo bi teško zbrojiti toliko devetki. Stoga ćemo pokušati pronaći drugi način. Primjetimo da ako dodamo 1 svakom broju dobit ćemo broj koji počinje s 1 i sve ostalo ima nule. Zbroj 9 + 99 + 999 + 9999 + \dots možemo stoga zapisati kao (10 - 1) + (100 - 1) + (1000 - 1) + (10000 - 1) + \dots

Kada zbrojimo sve -1 dobijemo -2022. Ostale pribrojnike zbrojimo u 11 \ldots 110 u kojem ima 2022 jedinica. Broj koji je Snježana dobila je ovaj veliki broj umanjen za 2022.

Kako ovaj broj izgleda? Oduzimanjem 2022 utječe samo na zadjih 5 znamenki tog velikog broja, i one postanu 11110 - 2022 = 9088. Ostalih 2018 znamenki ostaju nepromijenjene. Zbroj znamenki Snježaninog zbroja je 2018 \cdot 1 + 9 + 0 + 8 + 8 = 2043.

Statistics
35
teams received
22.9%
teams solved
00:13:37
average solving time

Zadatak 39

Bob Graditelj i njegova cigla
Bob Graditelj ima ciglu gustoće \SI{2400}{\kilogram\per\cubic\meter}. Kada ciglu stavi na horizontalnu podlogu na tri različita načina, tlak cigle na podlogu iznosi redom \SI{2400}{\pascal}, \SI{3200}{\pascal} i \SI{4800}{\pascal}. Koja je masa Bobove cigle u kilogramima?

Rješenje

Rezultat:

\SI{6,4}{}


Pretpostavimo da su dimenzije cigle a, b, c i da joj je masa m. Tada tlakove p_1 = \SI{2400}{\pascal}, p_2 = \SI{3200}{\pascal} i p_3 = \SI{4800}{\pascal} možemo izraziti na sljedeći način: \begin{aligned}
p_1 &= \frac{m g}{a b} \\
p_2 &= \frac{m g}{b c} \\
p_3 &= \frac{m g}{c a}
\end{aligned} Nakon što pomnožimo sve jednadžbe dobijemo: p_1 p_2 p_3 = \frac{m^3 g^3}{a^2 b^2 c^2} Međutim, a b c je volumen V cigle, pa se prethodna jednadžba može zapisati i kao: p_1 p_2 p_3 = \frac{m^3 g^3}{V^2} Preostalo je uočiti da je \frac{m}{V} gustoća cigle \rho = \SI{2400}{\kilogram\per\cubic\metre}. Koristeći ovo možemo naći masu cigle: \begin{aligned}
p_1 p_2 p_3 &= m g^3 \rho^2 \\
m &= \frac{p_1 p_2 p_3}{g^3 \rho^2} = \frac{\SI{2400}{\pascal} \cdot \SI{3200}{\pascal} \cdot \SI{4800}{\pascal}}{(\SI{10}{\newton\per\kilogram})^3 \cdot (\SI{2400}{\kilogram\per\cubic\metre})^2} = \SI{6,4}{\kilogram}
\end{aligned} Masa Bobove cigle je \SI{6,4}{\kilogram}.

Statistics
29
teams received
24.1%
teams solved
00:21:27
average solving time

Zadatak 40

Lucijin trapez
Lucija nosi novčanik u obliku trapeza ABCD s osnovicama AB and CD. Stranice trapeza imaju sljedeće duljine: |AB|=\SI{100}{\centi\metre}, |BC|=\SI{24}{\centi\metre}, |CD|=\SI{75}{\centi\metre}, |AD|=\SI{7}{\centi\metre}. Lucija želi znati kakve novčanice može staviti u novčanik. Koju površinu u centimetrima kvadratnim ima novčanik?

Rješenje

Rezultat:

588


Neka je P sjecište pravaca AD i BC. Budući da su pravci AB i CD usporedni, trokuti PAB i PDC su slični. Omjer pripadajućih stranica ovih trokuta je \frac{\SI{75}{\centi\metre}}{\SI{100}{\centi\metre}} = \frac{3}{4}. Iz ovoga slijedi: \begin{aligned}
\frac{|PD|}{|PA|} &= \frac{3}{4} \\
\frac{|PC|}{|PB|} &= \frac{3}{4}
\end{aligned} Međutim, znamo |PA| = |PD| + |AD| = |PD| + \SI{7}{\centi\metre} i |PB| = |PC| + |BC| = |PC| + \SI{24}{\centi\metre}. Koristeći ove dvije jednadžbe dobijemo: \begin{aligned}
\frac{|PD|}{|PD| + \SI{7}{\centi\metre}} = \frac{3}{4} \qquad &\Rightarrow \qquad |PD| = \SI{21}{\centi\metre}\\
\frac{|PC|}{|PC| + \SI{24}{\centi\metre}} = \frac{3}{4} \qquad &\Rightarrow \qquad |PC| = \SI{72}{\centi\metre}
\end{aligned} U trokutu PCD vrijedi jednakost (\SI{21}{\centi\metre})^2 + (\SI{72}{\centi\metre})^2 = (\SI{75}{\centi\metre})^2, pa upotrebom Pitagorinog poučka zaključujemo kako se radi o pravokutnom trokutu sa pravim kutom u točki P. Stoga je i trokut PAB također pravokutan. Površina trapeza jednaka je razlici površina ovih dvaju trokuta.

Katete trokuta PCD duge su \SI{21}{\centi\metre} i \SI{72}{\centi\metre}, pa je površina \SI{21}{\centi\metre} \cdot \SI{72}{\centi\metre} : 2 = \SI{756}{\square\centi\meter}. Trokut PAB ima katete duljina \SI{21}{\centi\metre} + \SI{7}{\centi\metre} = \SI{28}{\centi\metre} i \SI{72}{\centi\metre} + \SI{24}{\centi\metre} = \SI{96}{\centi\metre}, pa mu je površina \SI{28}{\centi\metre} \cdot \SI{96}{\centi\metre} : 2 = \SI{1344}{\square\centi\metre}.

Stoga je površina trapeza ABCD jednaka \SI{1344}{\square\centi\metre} - \SI{756}{\square\centi\meter} = \SI{588}{\square\centi\meter}.

Statistics
18
teams received
11.1%
teams solved
00:16:51
average solving time

Zadatak 41

Tez i segmenti
Tez je nacrtala krug na papiru, te je označila 13 različitih točaka. Htjela bi nacrtati dvije linije segmenta čije će krajnje točke biti prethodno označene točke. Nadalje, želi segmente nacrtati tako da oni međusobno nemaju zajedničkih načina (niti krajnje točke). Na koliko načina Tez može nacrtati dva segmenta?

Rješenje

Rezultat:

1430


Riješimo lakši problem, u kojem je Tez označila samo 4 točke, prvo. Označimo ih sa A, B, C i D tako da one po redu leže na krugu. Nacrtani segmenti ne smiju imati zajedničke točke, uključujući i krajnje točke.

Dakle, jedan segment mora imati krajnje točke u jednom paru označenih točaka, a drugi segment u drugom paru točaka. Zbog navedenoga se dva segmenta mogu nacrtati na tri načina:

  1. segment AB a CD,

  2. segment AC a BD,

  3. segment AD a BC.

U drugom slučaju, segmenti se presjeku, dok u ostalima ne. Zbog toga, u slučaju kada imamo 4 točke, imamo 2 načina da nacrtamo segmente. Sada se možemo vratiti problemu zadatka, u kojem Tez ima 13 točaka i krug. Krajnje točke parova segmenata nalazit će se u 4 različite točke. Nakon odabira tih 4 točaka, primijenimo što smo saznali iz problema sa 4 točke. Nadalje, nakon izabranih točaka, imati ćemom 2 načina za nacrtati segmente.

Preostaje nam izračunati broj načina na koji možemo izabrati 4 točke. Za prvu točku imamo 13 opcija, za drugu 12, za treću 11 i za posljednju 10 opcija.

Čineći to, uključili smo svaku četvorku u broj načina više puta. Točnije, uključili smo ga jednom za svaki mogući redoslijed bodova u njemu.

Za prvu poziciju, od svih, imamo 4 mpgućnosti, za drugu 3, za treću 2 i za zadnju 1. Broj načina na koji možemo izabrati 4 točke je onda (13 \cdot 12 \cdot 11 \cdot 10) : (4 \cdot 3 \cdot 2 \cdot 1) = 715. Zajedno sa činjenicom da za svaku četvorku točaka imamo 2 načina da nacrtamo segmente, dobijemo da Tez može nacrtati segmente na 2 \cdot 715 = 1430 načina.

Statistics
12
teams received
8.3%
teams solved
00:01:32
average solving time

Zadatak 42

Vrlo zanimljiv sistem
Majo je osmislio vrlo zanimljiv sistem. Možete ga vidjeti na skici ispod. Sistem se sastoji od tri kvadra masa redom \SI{500}{\gram}, \SI{900}{\gram} and \SI{2}{\kilogram}. Navedena tijela povezana su užadima, koje su prebačena preko kolotura. Koeficijent trenja između kvadara i između najdonjeg kvadra i tla jednak je i iznosi \SI{0,2}{}. Majo provuče najdonji kavadar. Koliko iznosi najveća sila u Newtonima kojom Majo može djelovati na navedeni kvadar, tako da sistem ostane u mirovanju?

image

Rješenje

Rezultat:

\SI{14.4}{}


Označimo mase kvadara sa m_1 = \SI{500}{\gram}, m_2 = \SI{900}{\gram}, m_3 = \SI{2}{\kilo\gram} i koeficijent trenja sa f = \SI{0,2}{}. Pogledajmo kako odgovarajuće sile djeluju na odgovarajuće kvadre. Ponašaju se kao na navedenim skicama:

image

Sile \vec{F_{G_1}}, \vec{F_{G_2}} i \vec{F_{G_3}} su gravitacijske sile koje djeluju na kvadre. Kako svaki od gornja dva kvadra djeluje sa silom na kvadar ispod njega, nastaju normalne sile \vec{F_{N_{12}}} i \vec{F_{N_{23}}}. Najgornji kvadar djeluje silom jačine F_{N_{12}} na srednji kvadar te je ona orijentirana prema dolje. U isto vrijeme, zbog akcije i reakcije, srednji kvadar djeluje silom istog iznosa, ali suprotnog smjera na njemu gornji kavadar. Nadalje, srednji i njemu donji kvadar međudjeluju silom iznosa F_{N_{23}}. Sile koje djeluju u horizontalnom smjeru su sile \vec{F}, kojom Majo djeluje na najdonji kvadar, te sile \vec{T_1} i \vec{T_2}, koje djeluju zbog napetosti užeta. Napokon, zadnje sile su sile trenja. Na najgornji kvadar, kojeg bi htjeli pomaknuti udesno, djeluje sila \vec{F_{t_{12}}} ulijevo. Opet, iz akcije i reakcije, srednji kvadar mora djelovati na njemu gornji sa silom jačine F_{t_{12}}. Sile trenja na srednji i njemu donji kvadar djeluju slično. Također, tlo djeluje na najdonji kvadar sa silom trenja \vec{F_{t_3}}.

Da bi naš sustav bio u mirovanju, rezultanta navedenih sila mora biti jednaka nula u svim dimenzijama. Za vertikalne sile dobivamo jednadžbe: \begin{aligned}
F_{G_1} &= F_{N_{12}} \\
F_{G_2} + F_{N_{12}} &= F_{N_{23}} \\
F_{G_3} + F_{N_{23}} &= F_{N_3}
\end{aligned} Dok u horiznotalnom smjeru dobijemo: \begin{aligned}
T_1 &= F_{t_{12}} \\
T_2 &= T_1 + F_{t_{12}} + F_{t_{23}} \\
F &= T_2 + F_{t_{23}} + F_{t_3}
\end{aligned} Gravitacijske sile se mogu izračunati iz relacije F_G = m g, gdje je g gravitacijska akceleracija. Kada Majo djeluje maksimalnom mogućom silom, sile trenja također moraju biti maksimalne - vrijedi da kada bi Majo djelovao malo većom silom, cijeli bi se sustav pomaknuo te bi jačina sile trenja bila maksimalna. Iznos navedenih sila možemo dobiti iz jednadžbe F_t = f F_N. Ostaje nam izraziti nepoznate veličine pomoću prethodnih šest jednadžbi, od kojih dobijemo: \begin{aligned}
F_{N_{12}} &= F_{G_1} = m_1 g \\
F_{N_{23}} &= F_{G_2} + F_{N_{12}} = m_2 g + m_1 g = (m_1 + m_2) g \\
F_{N_3} &= F_{G_3} + F_{N_{23}} = m_3 g + (m_1 + m_2) g = (m_1 + m_2 + m_3) g \\
T_1 &= F_{t_{12}} = f F_{N_{12}} = m_1 g f \\
T_2 &= T_1 + F_{t_{12}} + F_{t_{23}} = T_1 + f F_{N_{12}} + f F_{N_{23}} = m_1 g f + m_1 g f + (m_1 + m_2) g f = (3 m_1 + m_2) g f \\
F &= T_2 + F_{t_{23}} + F_{t_3} = T_2 + f F_{N_{23}} + f F_{N_3} = (3 m_1 + m_2) g f + (m_1 + m_2) g f + (m_1 + m_2 + m_3) g f = (5 m_1 + 3 m_2 + m_3) g f
\end{aligned} Dakle, maksimalna sila, kojom Majo može djelovati, iznosi: F = (5 m_1 + 3 m_2 + m_3) g f = (5 \cdot \SI{0,5}{\kilogram} + 3 \cdot \SI{0,9}{\kilogram} + \SI{2}{\kilogram}) \cdot \SI{10}{\newton\per\kilogram} \cdot \SI{0,2}{} = \SI{14,4}{\newton}

Statistics
6
teams received
50.0%
teams solved
00:12:19
average solving time