IPhO 2012 - Magnetisches Wasser und die Geburt von Sternen

Ein Bericht über die 43. Internationalen Physikolympiade 2012 in Tallinn und Tartu, Estland

In Linz beginnt´s

Am Montag, dem 9. Juli 2012, trafen Oliver Edtmair aus Villach, Christoph Weis aus Graz, Tobias Karg aus Villach, Martin Stadler aus Graz und Maximilian Ruep aus Wels im Sommerhotel in Linz ein, um mit Prof. Stütz und dem Autor dieser Zeilen das Spezialtraining für die 43. Internationale Physik-Olympiade-2012 zu beginnen.

Im Laufe der nächsten Tage knackten die Kandidaten diverse experimentelle und theoretische physikalische Nüsse, die zum Großteil aus den IPHOs der vergangenen Jahre stammten. Dabei lernten sie nicht nur mit Physik umzugehen, sondern loteten auch ihre eigenen Grenzen aus, versuchten persönliche Strategien, wie sie am besten mit Stress umgehen sollten, welche „Punkte-Fallen“ beim Verfassen von Protokollen vermeidbar sind und vor allem, wie man aus gegebenen längeren Texten ein physikalisches System und dessen Eigenschaften erkennen und diese physikalisch-mathematisch korrekt beschreiben kann.
Zum Abschluss beschäftigten sich die Schüler mit diversen Eigenschaften optischer Systeme und fertigten jeweils ein Hologramm an.

So gerüstet flogen sie am Sonntag, dem 15. Juli 2012 gemeinsam mit den Betreuern Engelbert Stütz und Helmuth Mayr nach Tallinn zur 43. Internationalen Physik-Olympiade-2012.

Bilder aus Tallinn finden sich in der Fotogalerie.
Die Aufgaben finden sich im Downloadbereich.

Tallinn  und  Tartu

In Tallin regnete es an diesem und dem nächsten Tag in Strömen, was der guten Stimmung aber keinen Abbruch tat. Die beiden Begleitlehrer wurden in einem anderen Hotel untergebracht als die Schüler, und am nächsten Tag gab es zunächst die Eröffnungsfeier.
Im so genannten „Nokia-Haus“ in Tallinn versammelten sich knapp 371 Schüler und Schülerinnen aus 86 Nationen und deren Betreuungslehrer und „guides“ sowie die wissenschaftliche und politische Spitze von Estland. Ein bemerkenswertes Rahmenprogramm estnischer Künstler sowie beachtenswerte Reden der anwesenden Honoratioren umrahmten die Begrüßung aller Delegationen. Die gesamte Eröffnungsfeier kann auf der Homepage der IPHO-2012 angesehen werden.
Anschließend reisten die „contestants“ in die im Süden von Estland gelegene Universitätsstadt Tartu, wo sie die kommenden Tage verbrachten.

Bewegungen, Kelvin-Wassertropfen und Sternentstehung

Die Leader hingegen trafen sich zur Besprechung und Übersetzung der theoretischen Aufgaben dieser Olympiade. (Die englischsprachige Original-Version dieser Aufgaben und deren Lösungen können auch auf obiger Homepage nachgelesen werden).
Die erste Aufgabe war eine Ansammlung mehrerer, teilweise voneinander unabhängiger „kleineren“ Aufgaben – in Summe aus drei Teilen bestehend - und war insgesamt maximal 13 Punkte wert. Es waren keineswegs elementare Bewegungen diverser Körper zu analysieren, das Strömungsverhalten von Luft zu verstehen und sowohl graphisch als auch mathematisch zu beschreiben und das magnetische Verhalten eines supraleitenden Rohres zu interpretieren und auch mathematisch zu erfassen.

In der zweiten Aufgabe wurde der so genannte Kelvinsche Wassertropf-Apparat thematisiert, bei dem tropfendes Wasser zum elektrischen Verhalten eines Systems führt. Diese Aufgabe war insgesamt maximal 8 Punkte wert.
In einer Fülle von Detail-Aufgaben war das Systemverhalten zu analysieren und nachzurechnen.

In der dritten Aufgabe, die insgesamt maximal 9 Punkte wert war, musste die phasenweise Entstehung eines Sternes aus einer Gaswolke mit mehreren vorgegebenen Modellen schrittweise analysiert und modellmäßig berechnet werden.

Wie immer gab es lebhafte Diskussionen zu den einzelnen Aufgaben und deren Beurteilungsschemata, die bis etwa Mitternacht dauerten. Dann übersetzten die Leader diese Aufgaben in die entsprechenden Landessprachen und schickten sie per Computer nach Tartu, was bis tief in die Nacht dauerte.
Dort wurden die Texte entsprechend ausgedruckt und kuvertiert, sodass am Morgen für alle die richtige Version in dem wahrhaft babylonischen Sprachgewirr vorhanden war.
Pünktlich um 9 Uhr begann dann der Theoriewettbewerb, der fünf Stunden lang, also bis 14 Uhr, dauerte.
Nach einem erquickenden Mittagessen konnten sich die Teilnehmer/innen aus aller Welt in einem Adventure Park von den Strapazen erholen.

Magnetisches Wasser und eine Black Box

Der nächste Tag, der 18. Juli, war für die Kandidaten/innen ein Erholungstag im Raum von Tartu, während sich die Leader zur Besprechung der experimentellen Wettbewerb-Aufgaben trafen.
Statutengemäß gab es zwei unterschiedliche Experimente. Im ersten wurde das magnetische Verhalten von Wasser, das sich im Feld eines sehr starken Permanentmagneten befindet, untersucht und vermessen. Die durch das diamagnetische Verhalten von Wasser verformte Oberfläche musste mit einem schrägen Laserstrahl abgetastet und damit nicht nur die Verformung der Wasseroberfläche vermessen und berechnet werden, sondern auch die magnetische Suszeptibilität von Wasser.

Das zweite Experiment umfasste eine Black Box und zugehörige Messgeräte. In dieser Black Box befand sich u.a. ein nicht-linearer Baustein mit teilweise auffallender Charakteristik. Durch entsprechende Messreihen waren diverse elektrische Größen bis hin zu Schwingungseigenschaften dieser Anordnung zu bestimmen.

Natürlich gab es auch in diesem Fall – nach eingehendem Studium der zur Verfügung stehenden Anordnungen – lebhafte Diskussionen, die erst nach vielen Stunden beendet werden konnten. Die anschließende Übersetzung und deren Versendung per Computer dauerte bis zum Morgengrauen.

Für die Durchführung des experimentellen Wettbewerbes wurden die Schüler/innen in zwei Gruppen geteilt, von denen eine am Vormittag und eine am Nachmittag mit diesen Aufgaben konfrontiert wurde. Unsere Schüler empfanden es als angenehm in die Vormittagsgruppe eingeordnet worden zu sein, und so begannen sie am 19. Juli 2012 um 8 Uhr mit der Bearbeitung dieser beiden Aufgaben, die bis spätestens 13 Uhr fertig gestellt sein sollten. Es war ein schweißtreibendes Unterfangen, da wegen der vielen Messungen und deren Interpretationen die Arbeitszeit sehr knapp bemessen war.

Als dann um 20 Uhr auch die zweite Gruppe den Experimentalteil des Wettbewerbes abschließen konnte, hatten die Schüler/innen ihre Pflicht getan und konnten während der weiteren Zeit Exkursionen und Unterhaltungsprogramme genießen.

Tartu als Capital of Physics  -  „Thinking is dangerous“

Am 20. Juli fanden sich alle Teilnehmer/innen und Leader und viele weitere Personen am Hauptplatz von Tartu ein, wo mit einer feierlichen Zeremonie diese altehr-würdige Universitätsstadt für diesen Tag zum „Capital of Physics“ erklärt wurde. Es wurde gesagt, dass die Universität von Tartu die erste Universität Europas gewesen sei, in der die Newtonsche Physik bereits zu einer Zeit gelehrt wurde, in der im sonstigen Europa noch die Aristotelische Naturphilosophie das akademische Denken beherrschte.
Nach diesem Festakt, an dem auch eine große Anzahl Schaulustiger – Einheimische und Touristen - teilgenommen hatte, wurden für die Allgemeinheit allerlei Workshops und Informationsveranstaltungen abgehalten, die eine große Zahl an Interessierten anzog.

Zum krönenden Abschluss hielt der Nobelpreisträger Sir Harold Kroto (der die Fullerene entdeckt hatte) einen fulminanten, mit humorigen Einlagen gespickten Vortrag über die Rolle von naturwissenschaftlichem Denken in unserer Gesellschaft, der durch den im Titel zitierten Satz charakterisiert werden kann. (Dieser Vortrag ist auf der IPHO-homepage als Video abrufbar).

Korrekturen und „moderations“

Wir Leader bekamen die Kopien der Arbeiten unserer Schüler und hatten diese dem vereinbarten Punkteschlüssel entsprechend zu korrigieren. Gleichzeitig machte sich ein Team von Korrektoren daran, alle Arbeiten der Teilnehmerinnen und Teil-nehmer unabhängig von uns zu korrigieren.
Dann fanden die so genannten „moderations“ statt. Das heißt, dass sich die Leader mit jenen Korrektor-Teams trafen, die die Arbeiten ihrer Schüler korrigiert hatten, um sich auf eine für alle faire Punkteanzahl zu einigen. Da im Vorfeld die gegenseitigen Punkteeinschätzungen per Computer übermittelt wurden, waren diese Punkteverhandlungen im Allgemeinen in geraffter Zeit möglich.

Triumph !

Das heurige österreichische Team war so erfolgreich wie noch kein anderes vor ihm: Alle fünf Schüler errangen eine Medaille !

	Oliver EDTMAIR	15 Jahre/Kärnten	Silber
	Christoph WEIS	18 Jahre/Steiermark	Bronze
	Tobias KARG	19 Jahre/Kärnten	Bronze
	Martin STADLER	18 Jahre/Steiermark	Bronze
	Maximilian RUEP	17 Jahre/Oberösterreich	Bronze

Herzliche Gratulation !

Preisverleihung

Die feierliche Preisverleihung (-> Video) fand wieder im so genannten Nokia Haus statt. Wiederum quoll der riesige Festsaal über von Teilnehmerinnen und Teilnehmern, Leadern, Staff und der wissenschaftlichen und politischen Spitze von Estland sowie dem Nobelpreisträger Sir Harold Kroto.

Im Vorfeld überreichte der Verfasser dieser Zeilen in seiner Eigenschaft als Präsident der World Federation of Physics Competitions den „Federation-Award-2012“ an die langjährige „IPHO-secretary“ Dr. Maija Ahtee aus Finnland für deren Verdienste im Bereich der „physics education“ im Allgemeinen und ihr Engagement für die Internationale Physikolympiade im Besonderen.
Anschließend wurden die Honourable Mentions sowie die Bronze-, Silber- und Gold-Medaillen von Honoratioren der wissenschaftlichen Spitze überreicht, wobei die Übergabe der Goldmedaillen durch Sir Harold Kroto erfolgte.

Wir österreichische Teamleader waren sehr stolz und zufrieden ansehen zu können, wie alle unsere Schüler – mit kräftigem Applaus bedacht - ihre Medaillen in Empfang nahmen !


Ich bin sicher, dass diese IPHO allen Beteiligten nicht nur in lebhafter Erinnerung bleiben wird, sondern dass u.a. auch unsere Schüler einen wichtigen Schritt zur Gestaltung ihres weiteren Lebens gemacht haben.

Wien, im Juli 2012
Bericht von Helmuth Mayr