Optimale Vorbereitung auf das Physikstudium mit dem Paretoprinzip

Die Freizeit zwischen Schule und Studium kann man sinnvoll nutzen. Allerdings sollte man sich nicht zu sehr befleißigen, denn Freizeit muss ja irgendwo auch Freizeit bleiben.

Nach dem Lesen dieses Artikels wirst du wissen, wie du dich optimal auf das Physikstudium vorbereiten kannst.

Dabei stelle ich die besten Ressourcen vor, die ich selbst ausprobiert und mithilfe des sogenannten Paretoprinzips ausgewählt habe.

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Jeder Wirtschaftstudent weiß über das sogenannte Paretoprinzip Bescheid: Mit
20% des Arbeitsaufwandes produziert man 80% der Ergebnisse. Die meisten Physikstudenten- und -studentinnen haben jedoch nichts davon gehört. Damit ist jetzt Schluss.

Als ich mich vor fünf Jahren auf das Physikstudium vorbereitete, habe ich sehr viel Zeit mit unnötigen Dingen vergeudet: Ich habe Tutorien auf Youtube geschaut,
Arbeitsbücher für Studienanfänger gelesen und zwei Vorbereitungskurse besucht
(einen für Physiker und einen für Mathematiker). Und hat das etwas gebracht?

Bestimmt. Aber gefühlte 20% meines Aufwandes lieferten 80% der Ergebnisse.
Meine Plage wäre mir erspart geblieben, hätte ich bloß früher vom Paretoprinzip gehört.

Aber so einfach ist das nicht. Denn woher hätte ich wissen
sollen, was diese magischen 20% sind?

Tja, das weiß man erst dann, wenn man mit dem Studium bereits fertig ist.

Ich gehe davon aus, dass dir deine Zeit sehr wichtig ist. Deswegen werde ich dir nicht empfehlen, gleich am Anfang LaTeX oder eine Programmiersprache wie C++ zu lernen – wie es hier vorgeschlagen wird. Nein. Stattdessen werde ich dir diese magischen 20% mitteilen: Also das, was wirklich wichtig ist.

Zuerst muss aber die Frage geklärt werden, ob ein Vorbereitungskurs für dich sinnvoll ist.

Es lohnt sich, den Kurs zu besuchen. Aber nicht aus dem Grund, dass solche Vorkurse dich optimal auf das Studium vorbereiten. Denn dies ist unmöglich in so einer kurzen Zeitspanne, in der sie normalerweise angeboten werden.
Du solltest den Vorkurs besuchen, weil du deine Kommilitonen kennenlernst und deinen Tutoren Fragen stellen kannst. Frage sie nach den besten Ressourcen,
worauf man bei bestimmten ProfessorInnen achten soll und allgemein nach nützlichen Tipps. Diese Information ist viel wichtiger als der Inhalt des Vorkurses selbst.

Wenn du denkst, mit einem der folgenden Punkte vertraut zu sein oder, wenn er in deinem Vorkurs behandelt wird, dann überfliege ihn. Verschwende keine Zeit.

Die folgende Liste mit 10 Punkten sind die herauskristallisierten 20%. Wenn du ganz entspannt für jeden Punkt einen Tag Zeit nimmst, dann erwarten dich im ersten Semester nicht so viele böse Überraschungen.

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  1. Ableitungen
  2. Integrale
  3. Vektoren
  4. Gradient, Divergenz, Rotation
  5. Polarkoordinaten
  6. Gauß-Verteilung
  7. Taylorreihe
  8. Gewöhnliche Differentialgleichungen
  9. Differentialgleichung der harmonischen Schwingung
  10. Grenzwerte

Ableitungen und Co.

Für die Punkte 1-6 empfehle ich dir ein einziges Buch – ein wirklich tolles Buch, das mein Leben viel einfacher gemacht hat: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler von Lothar Papula. Das Buch besteht aus drei Bänden.
Du solltest natürlich nicht alle drei Bände lesen, sondern einen Punkt aus der oberen Liste nehmen und das entsprechende Kapitel in einem der Bände bearbeiten.

Warum ist das Buch so großartig? Weil man das mathematische Handwerk erlernt. Jede Physik- oder Mathematikstudentin kann dir sagen, was
ein Differentialquotient und ein Integral ist. Aber nicht jede Studentin beherrscht die Kunst des Differenzierens und Integrierens (OK, Differenzieren ist keine Kunst). Dieses Buch füllt das trockene und graue theoretische Gitter der Mathematik mit lebendigen und farbenfrohen Inhalten. Ein tolles Buch. (Und nein, ich wurde nicht bezahlt, das Buch positiv zu bewerten)

Eine weitere wunderbare Ressource für die Punkte 1-6 sind inzwischen klassisch gewordene Vorlesungen von Professor Jörn Loviscach. Mit diesem einfachen Trick wirst du zum Beispiel das Kreuzprodukt immer richtig berechnen. Ebenso
wird die Gaußverteilung in diesem Video wunderbar erklärt.

Es ist bewundernswert, dass Professor Loviscach Kommentare auf seinen Youtube-Videos schneller zu beantworten scheint als durchschnittliche Professoren ihre
E-Mails. Daumen hoch.

Die Taylorreihe

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Die Taylorreihe ist omnipräsent im Physikstudium: Von der einfachsten Fehlerabschätzung bis zu den quantenmechanischen Operatoren erstreckt sich
die Macht der Taylor-Entwicklung. Es gibt keine bessere Erklärung der Taylorreihe
als dieses Video von Tutor Jens auf onlinetutorium.com.

Gewöhnliche Differentialgleichungen

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Am Anfang hatte ich enorme Schwierigkeiten, das Konzept der Differentialgleichungen (DGL) zu begreifen. Nachdem ich Kapitell IV im Band 2 von Papula gelesen und die darauffolgenden Aufgaben gelöst hatte, war der Kampf vorbei und der Spaß fing an. Noch mehr Spaß hatte ich mit der:

Differentialgleichung der harmonischen Schwingung

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Die harmonische Schwingung ist nicht nur wichtig – sie ist fundamental. Die DGL legt den Grund für alle Standardmodelle in der Physik: das mathematische und physikalische Pendel, gekoppelte Schwingungen, die Bewegung in der Nähe eines Potentialminimums, die Fourier-Analyse, die Gitterschwingungen in Festkörpern, der quantenmechanische harmonische Oszillator, Polymerketten, Quantenfelder
– und die Liste geht noch weiter.

Eine sehr gute und verständliche Behandlung des harmonischen Oszillators findest du im „Grundkurs Theoretische Physik 1“ von Wolfgang Nolting – dem deutschen Richard Feynman – im Kapitel 2 „Mechanik des freien Massenpunktes“.

Grenzwerte

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Der Grenzwert oder der Limes ist für dich überlebenswichtig. Denn die größte Hürde am Anfang des Physikstudiums ist die Mathematik. Und dort bildet man gerne Grenzwerte von links, von rechts oder beidseitig.

Auch bei der Erklärung des Grenzwertes (Kapitel 4 und 5) glänzt der Tutor Jens mit seinen didaktischen Fähigkeiten.

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Ich habe schon im allerersten Post erwähnt, wie wichtig es ist, wirklich gute Ressourcen zu nutzen. Im darauffolgenden Artikel habe ich jedoch vor Zu-viel-Lesen gewarnt. Dieser Post vereint beide Ideen.

Denn alle erwähnten Ressourcen (und noch viel mehr) habe ich selbst ausprobiert und nur die besten vorgestellt. Dabei dient das Paretoprinzip als ein Filter, der alles Nebensächliche und Unnötige herausfiltert.

Ich hoffe, dass dieser Artikel dir helfen wird und freue mich über jedes Feedback.

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