Internationale PhysikOlympiade 2023

Toller Erfolg für Niko Krebs. Der Schüler aus der JG2 erhält eine Urkunde für die souverän bestandene erste Runde.

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Da wirft ein Badmintonspieler voller Wut seinen Schläger im weiten Bogen von sich. Physiker interessieren dann nicht die disziplinarischen Konsequenzen, sondern wie der Schläger fliegt. Nur der Schwerpunkt macht eine Wurfparabel, der Rest rotiert gleichzeitig um den selbigen. Nikos Bearbeitung lässt den korrigierenden Lehrer ganz schön grübeln. Stimmen denn diese Ansätze, ist das mathematisch erlaubt, was Niko da über mehrere Seiten hinweg akribisch ausgeführt hat? Und nachdem ein paar Nächte darüber geschlafen wurde, besteht kein Zweifel: Alles ist korrekt.

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Viele Schüler erinnern sich noch an Fukushima, das AKW, das 2011 durch einen Tsunami zerstört wurde. Vier Erdbebenwarten haben Signale des Bebens aufgezeichnet. Gar nicht so einfach, aus diesen Daten den Ursprung des Bebens zu bestimmen. Auch das gelingt unserem HCG-Schüler. Und die restlichen beiden Aufgaben löst er ebenso bravourös.

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Er landet damit im obersten Viertel aller bundesweit teilnehmenden Schülerinnen und Schüler. Herzlichen Glückwunsch!

Der Ph-LK der Jg2 lernt bei Bosch wie eine Maschine lernt

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Der Forschungsstandort von Bosch in Renningen öffnete am Mo den 20.6.2022 die Tore für den Ph-LK der Klassenstufe 13. Durch die erfolgreiche Teilnahme bei Physik im Advent 2021 hatte der Kurs dies als Preis gewonnen. Und der Abschluss der Schulzeit war ein idealer Zeitpunkt für den Besuch.

Forschung kommt vor Entwicklung und Produktion. In Renningen geht es um Grundlegendes. Die drei Physiker Michael, Martin und Simon (in der Forschung ist man schnell per du) nahmen sich des Kurses an und vermittelten ihnen, was man unter AI (künstlicher Intelligenz) und neuronalen Netzen versteht und wie das funktioniert, wenn eine Maschine lernt. Künstliche Intelligenz, das hört sich zu Beginn geheimnisvoll an. Wie war das nochmal mit der AI Skynet in der Terminator-Reihe? Genauer betrachtet entpuppt sie sich als ein Paket aus Mathematik und Informatik, abgeschaut an einer einfachen Vorstellung vom Aufbau des menschlichen Gehirns. Das Grundprinzip ist gar nicht so kompliziert, aber durch die Schnelligkeit und Winzigkeit der Grundbausteine erstaunlich effektiv.

Eines wurde bei dem Besuch klar: Grundlage für das Lernen sind immer Daten. Ohne Daten kann keine AI etwas lernen. Und damit ist auch klar, warum Daten heute so wertvoll und Google & Co so erpicht darauf sind.

20220620 131114Nach der Theorie kam die Praxis: Ein fahrfähiger Roboter wurde mit einer einfachen AI ausgestattet und dann per Fernsteuerung einer weißen Linie entlanggeführt. Dabei wurden in zwei, drei Minuten die Daten kreiert, die das Fahrzeug braucht. Sind die verarbeitet, kann der Roboter selbständig der Linie folgen (zumindest solange ihn niemand durcheinanderbringt). Das alles ist erstaunlich schnell erledigt.

Wie weit man bei einer Bachelorarbeit kommen kann, zeigt eine vierfüßige Spinne, die selbstgelernt, wackelig, aber erfolgreich über den Boden stakt. Und wie weit man mit jahrzehntelanger Forschung kommt, kann man hier und hier nachschauen.
Beide Roboter könnt ihr in diesen Videos auch in Aktion sehen: https://youtu.be/poLufthviZghttps://youtu.be/9ZE7AV6TXBk 

Natürlich gab es auch eine kurze Besichtigungstour durch den schön gelegenen Standort und - immer wichtig - ein leckeres Mittagessen. Und die Werbetrommel für MINT-Berufe wurde natürlich auch kräftig gerührt.

Danke an Michael, Martin und Simon für den eindrücklichen Tag.

You-Tube-Links:

https://www.youtube.com/watch?v=tF4DML7FIWk

https://www.youtube.com/watch?v=fn3KWM1kuAw

Ph-LKs gewinnen bei "Physik im Advent"

Seit Jahren schon bietet die Universität Göttingen in der Adventszeit einen etwas anderen Adventskalender. Jeden Tag wird ein Versuch vorgestellt. Und immer ist die Frage: Was gibt es hier zu beobachten? Manchmal kann man sich’s mit etwas Gefühl für die Natur der Dinge denken, oftmals aber muss man Hand anlegen und selbst ausprobieren. Was passiert mit einer Tomate im Wasserglas, wenn man zwei Esslöffel Zucker einfüllt? Das kann auch schon mal im Unterricht für Abwechslung sorgen und erprobt werden. Ein Tischtennisball hüpft auf einer harten Unterlage auf und ab. Klar, die Ballhöhe nimmt ab, aber wie sieht es mit dem prozentualen Energieverlust aus? Wird der bei jedem Aufprall mehr oder weniger oder bleibt er gar gleich? Dazu muss man messen und das geht mit dem Smartphone erstaunlich einfach.

Beide Ph-LKs waren auch dieses Jahr wieder dabei – und dieses Jahr haben beide Preise gewonnen. Für die Klasse 12 gab es im Klassensatz ein Buch über das Verschlüsseln von Nachrichten, in unserer Zeit der zunehmenden Digitalisierung kein uninteressantes Thema. Und die Klasse 13 ist eingeladen von der Firma Bosch. Am Standort Renningen wird sie sich im Mai einen Tag lang mit künstlicher Intelligenz beschäftigen.

Die Hartnäckigkeit beim täglichen, geduldigen Türchenöffnen in einer Zeit, in der Klausuren drängen, hat sich gelohnt. Nächstes Jahr sind wir wieder dabei.

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Erfolgreiche Teilnahme an der Internationalen Physik Olympiade 2021/2022

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Ob man nun die vorher nicht bekannte Boltzmann-Konstante durch zufälliges Anordnen der Ergebnisse mehrerer Teilrechnungen zu völlig verschiedenen Themenbereichen herleiten oder die Stabilität sowie das Kippen von Eisbergen statisch und energetisch mit Hilfe unter anderem des Metazentrums beschreiben und mit der Sprengkraft von Dynamit vergleichen soll.

Oder ob man die Bewegung eines fahrenden Schlittens mechanisch als annähernde gedämpfte harmonische Schwingung beschreiben oder den Brechungsindex von Wackelpudding experimentell bestimmen soll.

All das findet sich nur als Aufgaben in der jährlich stattfinden Internationalen PhysikOlympiade.

Ende der diesjährigen Sommerferien habe ich, Dennis Schäfer, 17 Jahre alt und zurzeit in der Jg1, an dieser Internationalen Physik Olympiade 2021/2022 teilgenommen.

Die Olympiade besteht aus insgesamt fünf Runden, wobei die ersten vier hiervon stufenweise aufsteigende deutschlandweite Qualifikationsrunden für die eigentliche Olympiade – die fünfte Runde – im veranstaltenden Land, dieses Mal Belarus, sind.

Hierbei findet die erste Auswahlrunde im Jahr vor der eigentlichen Olympiade von April bis Mitte September statt. Es werden insgesamt fünf Aufgaben aus der klassischen Physik gestellt, die in vielen Schulen öffentlich aushängen (z.B. im Physikbereich am HCG) und im Internet veröffentlicht werden. Die fünfte ist hierbei „lediglich“ eine Junioraufgabe für jüngere Schüler, ich durfte diese also nicht mehr bearbeiten.

Die Aufgaben werden zu Hause bearbeitet und anschließend von dem betreuenden Fachlehrer (am HCG ist das Herr Haug) korrigiert sowie an die Veranstalter weitergeleitet. Jedes Jahr nehmen bundesweit etwa 800 Schüler an der ersten Runde teil.

Kurz vor den Sommerferien erhielten ein paar 11er-Schüler von Herrn Haug und Herrn Fröhlich die entsprechenden Unterlagen zur Teilnahme sowie die Aufgaben. Wer Interesse hatte, konnte die Aufgaben versuchen zu bearbeiten und eventuell abgeben.

Aus Zeitmangel in den Ferien (Führerschein, Urlaub, usw.) konnte ich erst in der vorletzten Woche der Sommerferien mit der Bearbeitung der Aufgaben beginnen.

Hierbei stellte sich recht schnell heraus, dass die Aufgaben sehr komplex und umfangreich gestaltet waren. Außerdem musste ich feststellen, dass ich mit meinen bisherigen Physik-Kenntnissen Stand 11. Klasse nicht einmal ansatzweise alles wissenschaftlich korrekt und ausführlich bearbeiten oder überhaupt verstehen könnte.

So musste ich mich zwangsweise zunächst in verschieden klassischen Bereichen der Physik selbstständig einarbeiten und mir die einzelnen Themen inklusive Formeln, Konstanten usw. selbst beibringen.

Letztendlich konnte ich „just in time“ am letzten möglichen Abgabetermin meine 26-seitigen Erarbeitungen erleichtert bei Herrn Haug zur Kontrolle abgeben.

Und siehe da: Die kraftraubende Arbeit in den Ferien hatte sich gelohnt. Etwas später erhielt ich nämlich von Herrn Haug die Rückmeldung, mit 30 von 40 Punkten die erste Runde bestanden und mich für die zweite Runde, dem letzten Landesentscheid, qualifiziert zu haben.

Die zweite Auswahlrunde findet an einem Tag im November als dreistündige Klausur an der Schule statt und wird von einem Fachlehrer beaufsichtigt. Etwa 150 Schüler nehmen hier bundesweit jährlich teil.

Nach langer Überlegung und häufigem Hin und Her habe ich mich dann letztendlich dazu entschieden, bei der zweiten Runde nicht teilzunehmen. Kurz vorher erhielt ich von der IPhO eine Liste mit den vorausgesetzten Prüfungsthemen. Diese beinhalteten zahlreiche weitere Bereiche der Physik, die teilweise erst bis Ende der JG2 oder gar nicht an der Schule behandelt werden. Für eine selbstständige Erarbeitung wie bei der 1. Runde fehlte aufgrund der laufenden Schule und dem ohnehin kurzen Zeitraum vor der Prüfung schlichtweg die Zeit.

Die Teilnahme an der Internationalen PhysikOlympiade war eine sehr fordernde und dennoch tolle Erfahrung, durch die ich viele weitere physikalische Kenntnisse selbstständig erwarb, welche ich in der Zukunft sicher gut brauchen kann. Außerdem half sie mir bereits, genau die Selbstständigkeit im Lernen und Erarbeiten von Themen zu erlangen, die bei einem späteren Studium unabdingbar ist.

Ich kann jedem Physik-Interessierten eine Teilnahme an der IPhO während der Schullaufbahn nur empfehlen und wünsche jedem dabei viel Erfolg!

Dennis Schäfer, JG1

Das Fach Physik

WarumBandgenerator klein

Im Physikunterricht erfahren die Schüler, wie man mit Hilfe von Experimenten Fragen an die Natur beantwortet und so die Gesetze entdeckt, die die Natur bestimmen.

Die Inhalte der einzelnen Klassenstufen: 

Lehrplan 8/9

Lehrplan 10/11

Lehrplan Jg 1/2