Krúžok FO kat. A na GJH

"The first principle is that you must not fool yourself and you are the easiest person to fool."

Kto?

Matej Badin, bývalý GJHák, vedúci FKS, aktuálne tretiak na Matfyze študujúci fyziku.

Kde?

Na GJH v 311.

Kedy?

Každý týždeň v utorok od 15.50 do 17.50.

Na GJH sa objavím väčšinou skôr okolo 14.00 a s niektorými budeme robiť numerické algoritmy vo fyzike.

Prečo?

Pretože súťažením medzi sebou sa toho naučíte viac a doma počítať aj tak nikto nebude.

Ciele alebo Čo budeme robiť?

Priblížiť postupne vybrané časti fyziky na úrovni strednej školy až bakalára, tak aby boli prijateľné pre Vás aj pre mňa :) Počítať príklady, ktoré ste ešte nevideli alebo nevedeli vyriešiť sami, na ktorých sa naučíme nové princípy, myšlienky a postupy a pripraviť vás tak, na CK FO a výberko, no sústredíme sa viac na IPhO. Keďže Tí piati ľudia čo sem chodia, majú celkom vysoké ambície, tak budeme pokojne počítať príklady odtiaľto, ktoré sú vykradnuté z prímačiek na PhD na MIT.

Na každý krúžok vytvorím sadu príkladov zo zdrojov uvedených nižšie, ktoré poslúžia ako akési modely, na ktorých si vysvetlíme postupy a princípy, občas prispejem vlastnou kreativitou. Keďže, ale nie je v mojich silách vám ukázať všetko zaujímavé, len počas krúžkov, tak spolu so sadou príkladov, ktoré budeme rátať na krúžku, sem budem dávať aj príklady, ktoré sa dotýkajú danej témy, no nemali sme už na ne čas. V každej sade sa budú nachádzať príklady rozličnej náročnosti.

Po dvoch rokoch som zistil, že nie je v mojich silách, tieto sady príkladov dávať do TeXu, takže sa na tejto stránke objaví maximálne (podrobnejší) zoznam tém, čo sme prešli.

V priebehu roka by som chcel prejsť cez tieto témy:
  • Mechanika a vlnenie
  • Termodynamika
  • Elektromagnetizmus
  • Optika - klasická, vlnová
  • Základy špec. teórie relativity a kvant. fyziky
  • Experiment a štatistika
  • Numerické metódy, simulácie
  • Mat. analýza & Základné veci z algebry

Stránky predcházajúcich ročníkov krúžku nájdete na 14/15 a 15/16. Vyrábať materiály ma prestalo baviť pred dvomi rokmi asi v polovici, keďže o to klesol záujem. Tento rok to bude snáď lepšie :).

Prečo to vyzerá takto?

Predchádzajúce dva roky ukázali, že takto nastavená náročnosť môže viesť k výsledkom, ak to myslíte naozaj vážne a riadite sa myšlienkou vyššie od R. P. Feynmana. Spomedzi 16 ľudí, ktorí sa niekedy objavili za posledné dva roky na tomto krúžku, štyria reprezentovali Slovensko na IPhO, šiesti na IYPT a siedmi už študujú fyziku na univerzitách v zahraničí (ako Cambridge, Oxford, ...) Darilo sa im aj v množstve iných fyz. súťažiach a oblastí.

Korelácia neznamená kauzalitu, ale minimálne bola na tomto krúžku atmosféra, kde bolo vítané na sebe pracovať.

Je pravdepodobné, že občas bude nejaká drobnosť náročnosťou nadstrelená, nikdy však nie je na škodu, sa k tomu vrátiť aj po krúžku. Ak to bude príliš náročné, viem Vás odkázať na niekoľko zdrojov, kde je to vysvetlené, na pre Vás, stráviteľnej úrovni.

Čo od Vás čakám?

Okrem toho, že budete chodiť na krúžok a riešiť FO :), očakávam, že budete vo svojom voľnom čase riešiť FKS a FX, a ak Vám ešte stále bude málo, tak môžete aj FYKOS.

Nezabúdajte, počas roka sú tu aj tímové súťaže ako Fyzikálny Náboj, česká verzia - Fykosí Fyziklání, či jeho obdoba Online Fyziklání.

A ešte existuje, na GJH (celkom) úspešné, TMF :).

V novembri je tu ešte online verzia Princeton University Physics Competition spolu so svojou on-site verziou, ktorá prebehne aj na Slovensku. Pre tých najambicióznejších je tu, vysokoškolská súťaž Rudolf Ortvay Competition in Physics.

Nezaškodí, a pri riešení fyzike sa občas zíde, si potrénovať aj matematickú kreativitu - KMS, či schopnosť algoritmicky myslieť - KSP a OI. Na GJH prebiehajú aj prílušné krúžky - matematické [vedú KMSáci], či informatické [vedú KSPáci].

Ďalšie fyzikálne aktivity (nielen) na GJH

  • TMF prebiehajúce v pondelok a piatok 14.30 - 16.00 pod vedením Borisa Vavríka a mňa.
  • Krúžok FO kat. B, C pod vedením Vlada Blštáka v stredu 15.00 - 16.30.
  • Krúžok FO kat. D pod vedením Adam Škrlca - prvé stretnutie v stredu o 15.00.

Neprepadajte panike!

Možností je naozaj veľa. Určite nie je najlepšou stratégiou robiť všetko, ale nič poriadne! A to platí aj pre zdroje úloh, ktoré sú nižšie! Z vlastnej skúsenosti viem, že namáhavá duševná činnosť musí byť kompenzovaná namáhavou fyzickou činnosťou, čo si samozrejme vyžaduje čas :P

Čo sme robili a čo nás čaká

# Dátum Téma Popis
01 27.09.2016 Intro Očakávania a ako to bude vyzerať
02 04.10.2016 Matematika I Lineárne dif. rovnice
03 11.10.2016 Mechanika Lineárny harmonický oscilátor
04 18.10.2016 Mechanika Budený tlmený harmonický oscilátor
05 25.10.2016 Mechanika Vlastné módy a viazané sústavy
06 01.11.2016 - Jesenné prázdniny
07 08.11.2016 Mechanika Vlastné módy & Fourierova analýza
08 15.11.2016 Mechanika Vlnová rovnica & koeficienty prechodu
09 22.11.2016 Mechanika Disperzia
10 29.11.2016 Vlnová optika Interferencia a difrakcia
11 06.12.2016 Vlnová optika Interferencia a difrakcia II
12 13.12.2016 Vlnová optika Elektromagnetické vlny
13 20.12.2016 Mechanika Metóda virtuálnych prác & Poruchový počet

Študijné materiály

Zaujímavé príklady, problémy a metódy zväčša vykrádam odtiaľto.

Introduction on Classical Mechanicsa

Mechanika

Jednou z najlepších učebníc klasickej mechaniky spolu s výborným úvodom do kinematiky a dynamiky v špeciálnej relativite je určite Introduction on Classical Mechanics od Davida Morina.

Z ďalších knižiek a materiálov by som odporúčal:
Electricity and Magnetism

Elektromagnetizmus

Výborný a prístupný prehľad základného elektromagnetizmu možno nájsť v Electricity and Magnetism od Edwarda Purcella.

Z ďalších knižiek a materiálov by som odporúčal:
Feynman Lectures

Termodynamika

Pri termodynamike sa oplatí začať Feynmanom, konkrétne 39. kapitlou prvého dielu.

Z ďalších knižiek a materiálov by som odporúčal:
Spacetime Physics

Relativita

Na rozdiel od Feynmana by som pri úvode do špeciálnej teórii relativity siahol od neuveriteľne prístupnej knižne Spacetime Physics z dielne popredného svetového fyzika Johna Archibalda Wheelera.

Z ďalších knižiek a materiálov by som odporúčal:
Optics

Optika

Pri optike by som siahol po Feynmanovi alebo doslova nasledujúcej kanonickej učebnici Optics z dielne Eugena Hechta.

Mathematical Methods for Physics and Engineering: A Comprehensive Guide

Matematika

Dobrým a prehľadným úvodom do mnohých oblastí matematiky je Mathematical Methods for Physics and Engineering: A Comprehensive Guide z dielne K. F. Rileyho , M. P. Hobsona a S. J. Bence.

Ako ďalší vhodný materiál môže poslúžiť:
Počítačové simulácie

Počítačové simulácie

Ako vhodný učebný materiál poslúžia slidy k prednáškam P. Markoša Pokročilé programovanie a Počítačové modelovanie vo fyzike.

Ďalšie materiály

Prípajam niekoľko mojích materiálov, ktoré sa mi podarilo vyprodukovať na niektoré moje prednášky na akciách Trojstenu, FO alebo pre minuloročné krúžky.

# Dátum Miesto Popis Príklady
01 25.09.2014 Krúžok FO Rár fyzikálnych hlavolamov (pdf)
02 02.10.2014 Krúžok FO Derivácie, (ťažšie) príklady z kinematiky (pdf)
03 16.10.2014 Krúžok FO Statika, Zákony zachovania (pdf)
04 06.11.2014 Krúžok FO Termodynamické vety, tepelné kapacity (pdf)
05 13.11.2014 Krúžok FO Modely atmosfér, Carnotov stroj (pdf)
06 20.11.2014 Krúžok FO Carnotov stroj, Clausius-Clapeyron, Van-der Waals (pdf)
07 27.11.2014 Krúžok FO Ako si odvodiť rovnicu kmitov? (pdf)
08 11.12.2014 Krúžok FO Tlmené a nútené oscilácie. Komplexné čísla. (pdf)
09 18.12.2014 Krúžok FO Ako efektívne využívať komplexné čísla pri riešení úloh? (pdf)
10 25.-31.01.2015 Prednáška na sústredenie FKS Zákony zachovania (pdf)
11 28.03.-03.04.2015 Prednáška na Jarnú školu FX Termodynamika (pdf)
12 10.-12.06.2015 Prípravko pred IPhOm 2015 Elektromagnetizmus a Termodynamika (pdf)
13 09.-12.06.2016 Prípravko pred IPhOm 2016 Elektromagnetizmus a Termodynamika (pdf)

Kde sa môžem ešte zlepšovať?

Na rozdiel od informatikov, fyzici nemajú testovače a súťaže typu ACM, UvA Online Judges, ..., preto som sa pokúsil, zhrnúť fyzikálne súťaže, ktorých zadania a riešenia sú prístupné zväčša v angličtine. Uvádzam aj tie, ktoré v angličtine nie sú, no pokladám ich za kvalitné. Ak by chcel niekto archívy týchto súťaží mať všetky pekne u seba, kontaktujte ma.

Na úspech v FO, ale určite nie je potrebné všetko prerátať, aj tak by ste to ani nestihli ;).

Fyzikálne olympiády
Slovenská
Biela knižka (Zbierka úloh)
Česká (CZ)
Kratšie a väčšinou ľahšie príklady ako slovenské, ale výborné študijné texty.
Poľská (PL)
Veeľa príkladov ...
Estónsko-Fínska (ENG)
Ťažké príklady, slúži ako Estónske a Fínske výberko.
USAPhO (ENG)
Ukážte im, že sme lepší.
Hong-Kong (ENG)
Ako na to idú v Ázii.
Ruské (RUS)
Moskovská, St.Petersburská, Celoštátna
Bieloruská (RUS)
Ťažké a dlhé príklady.
...a mnohé ďalšie.
Korešpondenčné semináre a časopisy
FKS
Najlepší korešpondenčný seminár!
FX
Ak máte FKS vyriešené za pár hodín.
Fykos (CZ)
Kvalitné seriály a príklady!
KöMaL (HUN/ENG)
Najstarší korešpondečný seminár na svete (1894).
Kvant (RUS)
Časopis vydávaný od roku 1970.
Vedecké časopisy, kde sa občas nájdu články prístupné stredoškolákom
AJP
Najstarší z pomedzi týchto troch
The Physics Teacher
Určený primárne pre učiteľov fyziky
EJP
Európska obdoba AJP
Medzinárodné súťaže
IPhO
Čo viac dodať?
APhO
Náročnejšie príklady, vyššia potrebná znalosť matematiky ako pri IPhO.
WoPhO
Dlho nevydržala (3 roky), doplatila na to, čo bolo najväčším lákadlom. Sponzori a financie.
PRDPhO
Delta rieky Pan je zjavne produktívna na fyz. talenty...
Physics Cup 2012
Súťaž podobná WoPhO, organizovaná organizátormi IPhO 2012
BAUPC
Mŕtva súťaž. Niečo ako náboj pre undergraduates org. Harvardom.
HPoW
Matematicko-fyzikálna súťaž, mŕtva. Jeden týždeň, jeden problém.
Rudolf Ortvay Contest
Vysokoškoláci. 10 dní, 20 úloh, vyberieš si do 10 a ...
PLANCKS
Nová súťaž (2014), obdoba vysokoškolského fyz. náboja, 10 príkladov
Predsa jeden testovač existuje
Brilliant.org
Odstupňované úrovne, do ďalšieho vás pustí, ak už ste vyriešili dosť z toho aktuálneho, väčšinu príkladov ste už ale videli ...
Prieskum trhu súžaží a aktivít
TalentHub.sk
Ak ešte neviete čo chcete robiť, chcete vedieť čo všetko sa dá na Slovensku robiť alebo sa chcete inšpirovať, toto je tá správna adresa.

Kde sa naučím viac?

Nájsť kvalitný materiál v slovenčine, je takmer nemožné, preto znovu ide o materiály v angličtine, aj keď nájdu sa výnimky ;) Toto je asi skoro všetko, čo poznám, no zďaleka nie detailne, skôr viem, že také existuje ..., možno sa vám niečo z toho raz zíde. Čím idete nižšie tým náročnosť a nepoznanosť mnou rastie (Platí pre sekcie aj ich obsah).

Študijné texty a výbery príkladov
Študijné texty českej FO
Najprístupnejšie, veľmi kvalitné, zachádzajúce nad úroveň strednej školy.
Bzdušove prípravká pred IPhOm
Bzdušove výbery príkladov, ktoré slúžili ako príprava na IPhO.
FO krúžok Jura Tekela
Texty z krúžku Jura Tekela na GJH.
Estonian Study Guide for IPhO(ENG)
Na stránke Jaana Kaldu možno nájsť okrem iných skvelých vecí, aj tieto študij. texty.
Maďarská príprava na FO(HUN)
Výbery príkladov, ktoré používali maďarskí vedúci FO ako prípravu na FO na podobnom krúžku ako je ten náš.
Predchádzajúce ročníky: 13/14, 14/15 a 15/16.
Recommended list of problems by Jaan Kalda
Výber príkladov Jaana Kaldu, Estónca, ktorý bol zaplatený, aby trénoval Saudskú Arábiu na IPhO :).
Prednášky z univerzít a iných inštitúcií
Slovenský Matfyz
TM, TEMPO, Kvantovka a ďalšie fajn veci.
Český Matfyz
STR, super poznámky z analýzy a algebry, treba sa trošku pohrabať.
ETH Zurich
Veľa prístupného materiálu z kurzov Inštitútu teorecikej fyziky
 
 
OCW MIT
Veľa prístupných kurzov aj s domácimi úlohami, testami a poznámkami z prednášok
The Theoretical Minimum
Prednášky z rôznych oblastí fyziky od Leonarda Susskinda
Class Central
Zoznam všetkých existujúcich! MOOC kurzov - Coursera, edX, Udacity, iversity, FutureLearn, ...
OCE Consorcium
Predtým OCW Consorcium - teraz Open Education Consorcium, jedno z pôvodných poskytovateľov záznamov z prednášok
CERN
CERN Document Server
Perimeter Insitute
Ďaleko za hranicou bakalára. Spolu z unikátnym programom Perimeter Scholars International
Nordita
Nordic Institute for Theoretical Physics ... taktiež pekné prednášky a kurzy ...
Ďalšie užitočné zdroje
Physics Examples and other Pedagogic Diversions by K. McDonald
Kopa Case studies od jedného z profesorov na Princeton.
Knihy a prístupné poznámky z prednášok (Zoznam zoznamov)
How to become GOOD theoretical physicist
Nositeľ Nobelovej ceny Gerard 't Hooft sa rozhodol vytvoriť zoznam kníh a kurzov, z ktorých sa človek vie sám stať teoretickým fyzikom.
A Physics Booklist
Ďalší zoznam kníh tento raz z archívov sci.physics
How to Learn Math and Physics
John Baez, celkom známy fyzik vytvoril podobný zoznam ...
Best Sets of Physics Lecture Notes and Articles
Na Physics StackExchange možno nájsť mnoho zaujímavých vecí pod tagmi resource-recommendations, big-list, soft-question, etc.
Book Recommendations
Knihy ...
Free Math & Physics Resources
Zoznam online dostupných prednášok z rôznych kurzov matematiky a fyziky
MathPages.com
Rôzne eseje na témy z matematiky a fyziky
Cambridge Physics Handbook
Čo robia a používajú na Cambridgi ...
Chicago Undergraduate Physics Bibliography
Čo používajú v Chicagu ...
Ako sa dájú získať tieto knihy vám prezradím, ak sa spýtate ;)
Knihy s príkladmi
Zbierka FX
Is a must!
200 Puzzling Physics Problems
Od ľudí stojacimi za maďarskými súťažami
Selected Problems in Physics
A Guide to Physics Problems
Mechanics, Relativity and Electrotynamics a Thermodynamics, Statistical Physics, and Quantum Mechanics
Physics by Example
Solved Problems in Classical Mechanics
Solved Problems in Lagrangian and Hamiltonian Mechanics
Pekné príklady, na ktorých sa dá naučiť tento matematický aparát...
Irodov Problems in General Physics
Ruská klasika.
Cambridge Problems of Physics
Cavendish Problems in Classical Physics
Chicago Graduate Physics Problems
Princeton Problems in Physics
Problems and Solutions on ... Series
Pekná séria kníh ...
1000 Solved Problems in Modern Physics
... a mnohé iné.
Zoznamy (fyzikálnych) univerzitných kurzov
Cambridge
MIT
Princeton
Harvard
Chicago
Caltech
ETH
University of Edinburgh
MFF CUNI CZ