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Materialien von Peter Breitfeld

Die hier angebotenen Materialien zu den verschiedenen Gebieten der Physik (Theorie und Aufgaben) sind auf die Anforderungen der Internationalen Physikolympiade und des »International Young Physicist Tournament (IYPT)« ausgerichtet. In allen Auswahlrunden werden oft Probleme aus diesen Gebieten behandelt. Mit der vorliegenden Zusammenstellung sollte ein interessierter Schüler in die Lage versetzt werden, die meisten IPhO-Probleme zu verstehen. Wenn er außerdem die entsprechenden Übungsaufgaben löst, sollte er am IPhO-Auswahlverfahren erfolgreich teilnehmen können.

Die wichtigste Erkenntnis bei der Bearbeitung der Theorie und vor allem der Aufgaben und Beispiele wird sein, dass man erkennt, die IPhO-Probleme sind keineswegs unlösbare »Hämmer«, die einen nur frustrieren, sondern Probleme, die tiefe Einblicke und eine umfassende Kenntnis klassischer Physik vermitteln.

Bei der Bearbeitung von Problemen im SFZ® wird ebenfalls häufig Material benützt, das viel Mathematik enthält. Die Skripte zu Mathematik sollen helfen, diese Artikel besser zu verstehen.

Inzwischen spielt der Computer eine immer herausragendere Rolle bei der Behandlung physikalischer Probleme, seien es Simulationen oder komplizierte Berechnungen. Deshalb werden auch Einführungen in C/C++ und Mathematica bereitgestellt.

Alle Materialien bieten wir im PDF-Format an. Eine Datumsangabe in der untenstehenden Aufstellung zeigt die letzte Änderung der jeweiligen Datei an. Diese kann inhaltlich, fehlerbereinigend oder nur typographisch sein. (Manchmal ist ein Skript neuer als die Datumsangabe zeigt, weil ich zwar geänderte Files in der Regel sofort hochlade, allerdings diese Seite dann nicht immer mit aktualisiere.)

Den Adobe® Acrobat® Reader gibts konstenlos hier: Acrobat-Reader

Über Anregungen und Verbesserungsvorschläge, aber auch – möglichst konstruktive – Kritik würden wir uns sehr freuen!

Postanschrift:
Störck-Gymnasium, OSR Peter Breitfeld, Liebfrauenstr. 1, 88348 Bad Saulgau
FAX: 07581 527551

Bisher bieten wir die folgenden Materialien an (eine Datumsangabe verweist auf die letzte Änderung):

• Typographie
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  • Hinweise zum Schriftsatz (pdf, 160K, 1.7.2008)
    Typographie-Hinweise zur Gestaltung von Seminararbeiten, JuFo-Arbeiten usw.
     
• Mechanik
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  • Mechanik (pdf, 388K, 26.2.2007)
    Punktmechanik und starrer Körper.
     
  • Mechanik Aufgaben (pdf, 104K, 26.2.2007)
    Diese Aufgaben sind zu obigem Mechanik-Skript.
  • Lösungen dazu (pdf, 180K, 13.9.2007)
     
  • Relativitätstheorie (pdf, 504K, 26.2.2007)
    Eine Einführung in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, wobei in der ART keine Tensoren, aber mehr Mathematik als sonst in populären Einführungen üblich, eingesetzt wird.
     
• Wärmelehre
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  • Wärmelehre (pdf, 344K, 26.2.2007)
    Hauptsätze, Entropie, kinetische Gastheorie, Statistik.
     
  • Aufgaben zur Wärmelehre (pdf, 64K, 26.2.2007)
    Diese Aufgaben sind zu obigem Wärmelehre-Skript
  • Lösungen dazu (pdf, 108K, 26.2.2007)
     
• Astronomie
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  • Astronomie GK von Richard Reindl (pdf, 964K, 2000)
    (Werdenfels-Gymnasium, Garmisch-Partenkirchen) Ein guter Einstieg in die Astronomie und Astrophysik.
     
  • Vermischte Themen aus der Astronomie (pdf, 900K, 10.11.2008) Themen aus der Mechanik, der Strahlungslehre und der Sternphysik.
     
• Elektrizitätslehre
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  • Elektrizitätslehre (pdf, 504K, 26.2.2007)
    Elektrisches und magnetisches Feld, Stromkreise, Induktion, Wechselstrom Maxwellsche Gleichungen, Kurzeinführung in komplexe Zahlen.
     
  • Elektrizitätslehre Aufgaben (pdf, 172K, 26.2.2007)
    Diese Aufgaben sind zu obigem Elektrik-Skript.
  • Lösungen dazu (unvollständig, pdf, 164K, 26.2.2007)
     
• Optik
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  • Geometrische Optik (pdf, 148K, 26.2.2007)
    Spiegel, Reflexion, Linsen, Brechung, Mikroskop, Fernrohr.
     
  • Geometrische Optik Aufgaben (pdf, 60K, 26.2.2007)
    Diese Aufgaben sind zu obigem Geometrische Optik Skript.
  • Lösungen dazu (unvollständig, pdf, 92K, 26.2.2007)
     
  • Wellen-Optik (pdf, 224K, 28.2.2007)
    Interferenz, Beugung, Doppelbrechung.
     
  • Wellen-Optik Aufgaben (pdf, 60K, 26.2.2007)
    Diese Aufgaben sind zu obigem Wellenoptik-Skript.
  • Lösungen dazu (pdf, 112K, 26.2.2007)
     
• Mathematische Hilfsmittel für den Naturwissenschaftler
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  • Geometrie (pdf, 292K, 26.2.2007)
    Einige in der Schule selten bis gar nicht behandelte Sätze der ebenen Geometrie.
     
  • Fehlerrechnung (pdf, 200K, 28.11.2007)
    Theorie und Durchführung der Fehlerrechnung bei Versuchen incl. einer Übersicht über häufig vorkommende Verteilungen
     
  • Mathematische Grundlagen (pdf, 468K, 26.2.2007)
    Kegelschnitte, Differentialrechnung, Integralrechnung, Taylorreihen, Differentialgleichungen (vor allem lineare DGL). Numerische Integration und numerische Lösung von DGL.
     
  • Vektorrechnung (pdf, 288K, 26.2.2007)
    Skalarprodukt, Vektorprodukt, mehrfache Produkte, Raumkurven, Kurvenintegrale, Potential, Gradient, Divergenz, Rotation, Sätze von Gauss, Stokes und Green, Nabla-Kalkül.
     
  • »Sammelsurium« zur Mathematik (pdf, 560K, 21.10.2007)
    Matrizen und Determinanten, Ko- und Kontravariante Basen und Koordinaten, Tensorrechnung in krummlinigen Koordinatensystemen mit einem Ausblick auf Riemannsche Räume, Tensoren als lineare Abbildungen, Eigenwerte, Hauptachsentransformation, Drehungen, Tensoren in der Physik (Trägheitstensor, Verzerrungstensor, Spannungstensor), Extrema von Funktionen mehrerer Veränderlicher, Variationsrechnung, Lagrange-Formalismus.
     
  • Fourierreihen und Fouriertransformation (pdf, 252K, 26.2.2007)
    Entwicklung von Funktionen in Fourierreihen. Die Fouriertransformation, diskrete Fouriertransformationen.
  • LaTeX Source zu obigem Skript (ohne Bilder)
    Wer mal sehen will, wie man diese Skripte mit LaTeX setzt, möge sich diese Datei ansehen.
     
  • Auszüge der Analysis und Funktionentheorie (pdf, 660K, 13.7.2007)
    Wesentliche Sätze und Definitionen der reellen Analysis, Differentialrechnung von Funktionen mehrerer Variablen; Funktionentheorie: Grundlegende Funktionen, Differenzierbarkeit, Integrale, Cauchyscher Integralsatz und Cauchysche Integralformel und ihre Folgerungen, Residuensatz, Berechnung von Integralen mit dem Residuensatz, Analytische Fortsetzung, Weierstraßscher Produktsatz, Satz von Mittag-Leffler.
     
  • Über spezielle Funktionen (pdf, 464K, 28.11.2007)
    Eine »kommentierte« Formelsammlung zu speziellen Funktionen und ihnen zu Grunde liegenden Differentialgleichungen.
     
• Informatik
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  • Das Wichtigste in C (pdf, 248K, 27.1.2008)
    Eine kommentierte Befehlsammlung für C.
     
  • Zeigerprog (pdf, 124K, 26.2.2007)
    Beispielprogramm zu Zeigern und Dateiverwaltung in C.
     
  • C++ als Erweiterung von C (pdf, 152K, 27.1.2008)
    Die wesentlichen Neuerungen in C++ gegenüber C.
     
  • Make und Makefiles (pdf, 52K, 7.11.2007)
    Aufbau von einfachen Makefiles.
     
• Formelsammlungen
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  • Kleine physikalische Formelsammlung (pdf, 140K, 15.6.2007)
     
• Mathematica
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  • Einstieg in Mathematica (nb, 1.4M, 15.5.2011)
    Eine Anleitung für Mathematica ab Version 6 bis Version 8.
     
  • Lösungen zu den Übungsaufgaben im obigen Einstieg (nb, 76K, 23.1.2008)
     
  • Messwerte.txt und MesswerteDelim.txt
    Zwei kleine Datendateien, die von obiger Anleitung zur Erläuterung der Verarbeitung externer Daten benützt werden. Sie sollten ins $HOME-Verzeichnis kopiert werden.
     

Links

Eine nahezu unerschöpfliche Quelle zu Mathematik und Naturwissenschaften sind Eric Weisstein's Seiten auf http://scienceworld.wolfram.com/

Eine schöne Seite zur Optik, insbesondere der physiologischen Aspekte (optische Täuschungen) sowie eine wunderschöne Visualisierung von Fouriertransformationen findet man auf der Seite des Instituts für Augenoptik in Aalen.

Für LaTeX-Nutzer könnte auch meine eigene Homepage von Interesse sein (siehe unten)

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