Hier finden sich Skripte, Ideen und vieles andere aus meinem Physik Studium.
Links 2007:
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Ein paar Lieder zu Physik u.ä. finden sich unter stichwort/filk.
Das ist ein altes Datei-Blog, das ich geschrieben habe, bevor ich das Blog hier sinnvoll nutzen konnte.
Es handelt von dem Versuch zur Fouriertransformation des AP2 (Physikalisches Anfängerpraktikum 2) der Uni Heidelberg und wurde geschrieben, während ich in den letzten Stunden des Auswertens war...
Ich habe den Originaltext komplett mit Tippfehlern und allem übernommen (nur Zeilenumbrüche korrigiert), da ich denke, dass sie ein Teil des Fourier-Erlebnisses sind... ;)
Viel Spaß beim Lesen! :)
#Blog über Versuch 233:Fouriersynthese des Physikalischen Praktikums IIA der Uni-Heidelberg.
Jetzt komme ich endlich zum Bloggen.
Status:
- Bisheriger Aufwand: 8h Vorbereitung +3h Durchführung + 14,5h Aufgabe 1 + 6h Aufgabe 2 + 4h Mathematik von Aufgabe 3 mit wxMaxima umsetzen, alles in allem bisher 35 Stunden arbeit und immernoch eineinhalb Aufgaben vor mir.
Woher ich mir die Zeit nehme, dieses Blog zu schreiben?
es ist halb drei nachts, morgen muss die Auswertung fertig und abgegeben sein und ich warte auf die Plots von wxMaxima.
Waren das Zeiten, als Programme noch auf Lochkarten kamen. Damals dauerte es eine Nacht, bis das Programm durch war. Heute sind mir schon 5 min Wartezeit auf recht lange Funktionen zu viel.
Aber ich wollte erzählen, wie ich Fourier überlebt... ich meine natürlich, wie ich Fourier gelöst habe.
Eigentlich sind die Aufgaben nicht ganz so übel, wie ich erwartet hätte, wenn ich gleich zu Anfang verstanden hätte, wie sie gehen und es nicht so eine verfluchte Arbeit wäre, Dinge verständlich und klar zu dokumentieren. Die reine Schreibarbeit bei Aufgabe 1 war 6 Stunden. Bei Aufgabe 2 waren es dann "nur noch" eineinhalb Stunden.
Aber da ich gerade bei Aufgabe drei bin:
- Ich benutze wxMaxima, weil es frei und GPL-lizensiert ist.
- Ich habe ein Gentoo-Linux auf meinem iMac, weil mir Apple zu nervig geworden
ist (nach einer Lebenszeit als MacUser, Infos: http://bah.draketo.de ).
- Um wxMaxima die 3 berechnen zu lassen, nehmt einfach cdie folgenden
Schritte:
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define(numerische_lsg_n1(y),sum((sin(2*m/20*%pi/104*104/2)/(2*m/20*%pi/104*104/2))*cos(2*m/20*%pi/104*y),m,1,20*1))
define(numerische_lsg_n2(y),sum((sin(2*m/20*%pi/104*104/2)/(2*m/20*%pi/104*104/2))*cos(2*m/20*%pi/104*y),m,1,20*2))
...
plot2d([104*%pi*numerische_lsg_n1(x)^2], [x,-104,104], [plot_format, gnuplot], [gnuplot_preamble, "set grid"], [nticks,100])$
...
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Nullstellen müsst ihr hier leider graphisch suchen. Wenn ihr was besseres findet, nutzt das. Newton hat mich verlassen *schnüff* :)
Um das mittlere Maximum auszublenden, fang das addieren einfach nach dem ersten Max erst an (statt startwert 1, startwert 20*1).
Nebenbei dazu: Ich hatte keine Lust, aber als ich dann plötzlich gesehen habe, dass es ganz einfach ist, habe ich es halt doch gemacht.
2. Aufguss Grüntee steht an. Der erste zog nur 30s (30 mal Teebeutel ins Wasser und wieder raus), der nächste braucht wohl eine Minute. Der dritte wird
dann wohl bitter... naja, die Nacht muss noch jung gehalten werden. Eigentlich wollte ich dieses Blog schon bei Aufgabe 1 anfangen :)
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Wenn euch übrigens Maxima abstürzen sollte, könnt ihr es mit einem einfachen pkill -9 lisp.run abschießen. Dann hört der lisp.run Prozess auf jegliche Systemkapazität zu fressen (was übrigens die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems seltsamerweise kaum beeinträchtigt, um es anders zu sagen: Ich habe es nie bemerkt).
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Das war's.
Computerteil für *argl* Was sind das für Spitzen beim ausblenden des zentralen Maximums!!!
Wie auch immer. Computerteil für Aufgabe 3 abgeschlossen. jetzt wird nur noch Mit Papier, Stift und Taschenrechner gearbeitet.
Sobald mein Mitbewohner aus der Falle gekommen ist und ich seinen Drucker wieder benutzen kann.
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Also komme ich zur 4 (in meiner internen Zählung übrigens die 5. Mein KWord hat die Überschriftenzählung mit 1 angefangen und ich wollte in der handschriftlichen Vorbereitung die Zählung der Überschriften nicht ändern *gg* .
Die Mathematik der 4 lässt sich in fast derselben Art lösen.
Einfach Formel ersetzen.
Version für Doppelspalt:
define(numerische_lsg_doppel_n1(y),sum((cos(2*m/20*%pi/116*283/2)/(2*m/20*%pi/116*116/2))*sin(2*m/20*%pi/116*116/2)*cos(2*m/20*%pi/116*y),m,1,20*1))
Zum Plotten:
plot2d([2*116/%pi*numerische_lsg_doppel_n1(x)^2], [x,-300,300], [plot_format, gnuplot], [gnuplot_preamble, "set grid"], [nticks,100])$
Und passt auf, dass ihr auch ..._n1(x)^2 nehmt und nicht ..._n1(y)^2. Im letzteren Fall läuft euch nämlich Maxima aka lisp.run amok, heißt, ihr dürft es abschießen und in der History von wxMaxima zurückgehen, definitionen wiederholen.
Jetzt das ganze mal allgemeiner:
define(numerische_lsg_doppel_n1(y),sum((cos(2*m/20*%pi/d*g/2)/(2*m/20*%pi/d*d/2))*sin(2*m/20*%pi/d*d/2)*cos(2*m/20*%pi/d*y),m,1,20*1)
plot2d([2*116/%pi*numerische_lsg_doppel_n1(x)^2], [x,-300,300], [plot_format, gnuplot], [gnuplot_preamble, "set grid"], [nticks,100])$
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2006-03-06 04:41:27: Jetzt sind auch alle Rechnungen und Entwürfe für die 3 abgeschlossen. Noch knapp eine Stunde zum sorgfältigen Dokumentieren. aber das mache ich, nachdem ich die 4 gerechnet habe.
Ach ja: Das graphische Auslesen habe ich jetzt mit Geodreieck am Bildschirm gemacht :)
Zum Glück kann man bei den Plots zumindest ein halbwegs laufendes Raster einblenden (ist aktiviert in dem Code, "set grid").
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2006-03-06 04:45:59: Hiermit sind auch die Bilder des Doppelspaltes abgespeichert (vorher lagen sie "nur" als angezeigte Plots vor, jetzt habe ich sie mit "import ", dem Bildschirmfoto-Befehl von imagemagick, abgespeichert. Für die Dokumentation ziehe ich sie noch in Scribus und gebe ihnen Titel und Lizenztag (cc Arne Babenhauserheide
- http://draketo.de
- Lizenz: att-nc-sa
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Bei der 4 habe ich natürlichgerade völlig unsinnigerweise in meiner Freude das es geht unwichtige Bilder erzeugt. Ich brauche sie nicht für die Auswertung.
Egal. Hat Spaß gemacht :)
Jetzt habe ich gerade den Teiler der Funktion auf 500 erhöht, um eine feinere Auslösung schmaler Spalte zu haben. So kann ich wirklich in die Funktionen schauen. Merkt man, dass ich etwas müde bin? :)
Natürlich verhackstücke ich mir damit jegliche Intensitätsmessungen. es gibt nur noch qualitative Betrachtungen, aber den Wert für n kann ich damit finden.
500 war eine blöde Wahl. Ich geh auf 200. Mehr als 100 Teile stellt wxMaxima nicht dar, also kann ich mit 500 nicht mit hoch genugem n ( >0.2 ) Plotten.
Ich hoffe ich erinnere mich an die Plots. erst 200n05, dann 200n04, dann 200n03, 200n025,200n02... Laaangsam! zum Glück habe ich Musik im Hintergrund, die dank mpd nur 1% Prozessorlast verursacht.
Zwischen 025 und 03, da irgendwo habe ich den Übergang von 2 Hubbeln auf einen, auf nur noch die Spaltfunktion.0.275 ist nahe dran! 0.27 näher!Und näher kann ich mit dieser Einstellung nicht.
YAPP! DONE! DIE!
Teein... sag jemand was über legale Drogen ;)
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2006-03-06 05:39:18: Die Notizen zur 4 sind auch fertig. Wenn nicht noch irgendwas fehlt.
"Morgen" wird mein Mitbewohner nochmal gelöchert, das heißt: Sobald er halbwegs aufgestanden ist.
Verdammt, ich muss noch vorbereitung fertig machen. 2 schon geplante Seiten _schön_ schreiben. In meinem Zustand. Pfft.
Körper verlangt Leben... argl...
In dem zustand sollte man vielleicht nicht unbedingt Subway to Sally hören.
*egg* (aka *evil giggle*, wobei ja eigentlich *evil gamemasters grin*. Dann also: *eggg* aka *evil gamemasters giggle*! :) )
Wir haben ein Problem, für das wir eine Näherung kennen, die aber nur für Abschnitte gilt, die klein gegenüber dem Gesamtproblem sind.1
Also teilen wir das Problem in unendlich viele, unendlich kleine Teile, die jeweils garantiert viel kleiner sind, als das Gesamtproblem. Auf die Art wissen wir, dass wir jeden einzelnen Teil linear nähern dürfen (da x² nun unendlich viel kleiner ist als x, verschwindet es völlig).2
Dann addieren wir die Teile und erhalten so eine neue, exakte Gleichung. Sie ist zwar an unendlich vielen Punkten genähert, aber der durch das ignorieren von x² entstehende Fehler ist nun unendlich klein:
Gesamtfehler durch Näherung
≈ Einzelfehler • Anzahl Abschnitte
= ∞⁻² • ∞ = ∞⁻¹ = 0
PS: Keine Gewähr.
Das ist ein Muster, das ich mir letzten Semester selbst für die Struktur der HEAS Übungsgruppen geschrieben habe.
Ich habe es verwendet, um sicher zu sein, dass ich nicht irgendwas vergesse, und um den Fluss der Übungsgruppen zu verbessern.
Ich hoffe, dass ich das geschafft habe.
Um das Muster zu verwenden, habe ich sie mir vor jeder Übungsgruppe vorgenommen und zu jedem Punkt, bei dem was auszuarbeiten ist, ein paar Sätze aufgeschrieben (und sie mir oft auch vorgestellt, oder einfach mal vorgesprochen, damit ich wusste, dass sie funktionieren).
Bei den Sachen, die ich selbst ausgearbeitet habe, war es teilweise auch etwas mehr Vorbereitung, um mir das Thema nochmal wirklich zu vergegenwärtigen (und wie ich es präsentieren will).
Und ich hatte das Gefühl dass die Übungsgruppen dadurch sowohl für die Leute als auch für mich sehr viel angenehmer und nützlicher waren.
Wenn ihr Anmerkungen oder Ideen dazu habt, würde ich mich freuen, wenn ihr einen Kommentar hinterlassen würdet.
Das Muster für die Übungsgruppe
Wenn ihr Anmerkungen oder Ideen zu dem Muster habt, würde ich mich freuen, wenn ihr einen Kommentar schreiben würdet. Ich bin nicht perfekt, und ich möchte, dass dieses Muster für Übungsgruppenleiter so hilfreich wie möglich ist.
Ich habe es mir übrigens (gekürzt) auf einen kleinen Pappstreifen geschrieben, um es immer dabei zu haben (und um in der Übungsgruppe mental abhaken zu können).
- Arne Babenhauserheide
Ich habe am 21.4.2009 mit Stephan Flock einen Seminarvortrag zum Elektronik-Versuch (E01) des Fortgeschrittenen-Praktikums der Uni Heidelberg gehalten.
Mein Teil war dabei die Theorie, und ich habe mich entschieden, im Theorieteil das dranzubringen, was im Praktikum wirklich wichtig war: Was haben wir?, Wie können wir das kombinieren? und Wie können wir das prüfen?, dazu noch eine Beispiel-Dimensionierung.
Anmerkung: Die Präsentation des Theorieteils dauert etwas zu lang (30 min statt 20min) und ich habe die Ergebnisse rausgelassen (unklare Urheberrechtslage). Diese Präsentation ist damit unvollständig, aber wenn ich etwas auf meiner Seite veröffentliche, will ich auch dazu stehen können.
Viel Spaß beim Lesen!
PS: Alle Quelldaten des Praktikums sind in einem Mercurial-Repository verfügbar. Die zip-Datei im Anhang enthält die Version aus der das PDF erstellt wurde.
PPS: Der Vortrag und alle enthaltenen Dateien sind unter der GPLv3 or later und einigen anderen freien Lizenzen freigegeben.
Es gibt immer mal wieder Leute, die sagen „unser Universum könnte gar nicht nur durch Zufall so entstanden sein. Es gibt so viele Möglichkeiten, wie es funktionieren könnte. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Gesetze so sind, dass wir darin leben können, ist so gering, dass es gar kein Zufall sein kann“.
Sie machen dabei einen ganz einfachen Fehler: Sie vergessen, dass wir dieses Universum beobachten, und dass daher die Wahrscheinlichkeit genau 1 ist, dass das beobachtete Universum auf Grundlagen aufbaut, die unser Leben ermöglichen.
Eine richtige Argumentation ist: „Wenn ich tief unter Wasser nur in einem U-Boot überleben kann, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass ich in einem U-Boot bin, während ich mir das Meer anschaue, eben genau 1: Wäre ich nicht in dem U-Boot, dann könnte ich das Meer nicht beobachten (denn ich würde nicht leben)“.
Die falsche Argumentation ist: „Die Wahrscheinlichkeit, dass irgendjemand in einem U-Boot ist, und nicht irgendwo anders in dem riesigen Ozean, ist so gering, dass alleine die Tatsache, dass er in einem U-Boot ist, bedeutet, dass die ganze Welt kein Zufall sein kann“.
Um das noch genauer zu widerlegen: Wenn auf diesem U-Boot ein Brot anfängt zu schimmeln, heißt das nicht, dass das U-Boot für den Schimmel gemacht wurde. Es war nur der einzige Ort (in der Nähe), an dem eine Brotschimmel-Kolonie ihre Existenz beginnen konnte, daher ist die Umgebung, die ein Brotschimmel in dem Beispiel-Meer vorfindet, mit absoluter Sicherheit das U-Boot (wenn jetzt jemand sagt „aber es gibt doch Schimmel, der im Meer leben kann“: Ich meine den anderen Schimmel, der das nicht kann). Es gab dann nicht zwingend einen Schimmelgott, der das U-Boot so geschaffen hat, dass es dem Schimmel alles bietet, das er zum Leben braucht.
Ein Schimmel kann das U-Boot nur beobachten, wenn das Boot seiner Existenz zuträglich ist, daher ist jede Umgebung, von der aus irgendein Schimmel irgendetwas beobachten kann, der Existenz des Schimmels zuträglich. Das ändert aber nichts daran, dass es sehr viele Orte gibt, an denen kein Schimmel existieren oder entstehen kann.
Dass wir hier leben können sagt nichts darüber aus, ob es einen Gott gibt. Denn wenn wir von einem Ort aus beobachten, bedeutet das automatisch, dass wir an diesem Ort leben können, sonst könnten wir von dort aus nicht beobachten.
Anders gesagt: Ja, unsere Existenz kann einfach ein riesengroßer Zufall sein (was uns zur Physik zurückbringt). Und das ist gut so. Wir müssen die Entstehung von Leben nicht als zwingende Bedingung an ein Universum stellen. Es genügt, dass Leben entstehen kann. Den Rest übernimmt einfache Logik: Leben wird immer in einem Universum sein, in dem es entstehen konnte → Auswahlkriterium der Universen, die von Leben beobachtet werden können.
Ich habe mein Studium mit dem festen Vorsatz begonnen, genau so viel zu machen, wie ich kann, und damit möglichst effizient zu studieren.
Und das hieß auch: Niemals mehr als 3 große Vorlesungen gleichzeitig hören.
Meine erste Migräne, viel Stress und einiges an verbogenen Nerven hat mir deutlich gezeigt, dass ich mich daran hätte halten sollen.
Also habe ich jetzt endlich einen realistischen Studienplan entworfen, nach dem ich mich hätte richten sollen, und der mit Bachlor zwar etwas veraltet sein mag, neuen Studenten aber vielleicht trotzdem noch hilft.
Einen weiteren Schritt auf dem Weg findet ihr in meinem Lied Studier im Rhythmus.
-> Hier das Info-Vordiplom
-> Vordiplom in theoretischer Physik
-> In der Vorlesungsfreien Zeit: Anfängerpraktikum 1
-> Mathe Vordiplom
-> Experimentalphysik-Vordiplom
-> Vordiplom fertig.
-> Diplomprüfung Theoretische Physik
-> Diplomprüfung Nebenfach
-> Diplomprüfung Wahlpflichtfach vor Ende des Semesters
-> Diplomprüfung Experimentalphysik vor Ende des Semesters
(Begründung: Wenn eine fehlschlägt, kann man sie als nicht existent werten und ohne Nachteile wiederholen).
-> Diplom abgeschlossen.