I forrige uke var det studiestart, og i den anledning ble jeg spurt om jeg kunne holde et såkalt motivasjonsforedrag for de ferske studentene på Bachelor i fysikk. Jeg åpnet med å snakke litt om dannelse, og anbefalte dem å ta ex.phil. seriøst samtidig som jeg understreket at den naturvitenskaplige tenkemåten også burde være en del av dannelse, og at også personer med realfagsutdannelse burde kunne tilføre det offentlige ordskiftet noe bra. Videre tok jeg med noen erfaringer fra min egen studietid, spesifikt at de burde lære seg å programmere, og at de ikke burde slurve med lineær algebra, noe jeg underbygget ved å si at jeg tror livet mitt hadde vært 5-10% enklere om jeg hadde vært flinkere i lineær algebra.

Til slutt planla jeg å snakke om hvordan det er å jobbe som fysiker, og da satte jeg meg like godt fore å lære dem litt fysikk og litt programmering. Jeg begynte med å gjøre muffinsform-eksperimentet, som går omtrent slik:

En muffinsform er såpass lett, og har såpass stor overflate, at det er rimelig å si at den faller med konstant fart. Siden tyngekraften er konstant, og luftmotstanden er proporsjonal med kvadratet av farten, kan man lett vise at denne konstante farten vil være proporsjonal med kvadratroten av massen. Dermed er det slik at to muffinsformer inni hverandre, som altså har temmelig nøyaktig samme fasong, men dobbelt masse, av én muffinsform, vil falle roten av to ganger så fort. Dermed, om du slipper en muffinsform fra 1 m høyde, og en fra 1.41 meter høyde, vil de lande samtidig. Dette er et enkelt eksperiment å gjøre, og det viser seg å funke rimelig bra. Det funker litt dårligere med cupcake-former, siden de er tyngre og dermed ikke oppnår konstant fart like raskt som muffins-former, men greit nok.

Jeg tegnet og fortalte videre, og forklarte at oljedråper som stiger til overflaten i vann også vil bevege seg med konstant fart, som viser seg å være proporsjonal med kvadratroten av radien, siden oppdriften er proporsjonal med volumet, altså radien i tredje, og friksjonen med arealet, altså radien i andre. Jeg nevnte videre at når man har vind over vann får man en vinddrevet strøm som er sterkere nær overflaten. Disse to tingene til sammen gjør at et oljeflak som føres med vinden vil bli tykkest i front, siden de store dråpene stiger raskere, og dermed tilbringer mer tid i toppen av vannkolonnen der strømmen er sterkere.

Til slutt programmerte jeg dette problemet, med interaktivitet og demonstrasjon av hva de ulike delene av programmet gjør og greier, og jeg håper folk greide å henge med. Det var i allefall fire-fem stykker som nikket da jeg spurte, og fire-fem av førti er vel ikke så verst? Uansett, det viser seg at dette problemet kan programmeres på 24 linjer, inkludert plotting. Det er egentlig ganske kult, synes jeg, at man kan programmere en såpass god tilnærming til et ekte problem på så kort tid og så få linjer. For meg demonstrerer dette noe av verdien som ligger i å lære seg å programmere.

For å gjøre programmeringen foran studentene brukte jeg noe som kalles en iPython notebook, som er en ganske kul måte å kjøre python i nettleseren. Fordelen er at man lett kan gå tilbake og redigere ting og kjøre blokker med kode om igjen, samt at man får se plott direkte. Du kan se en statisk versjon her, men hvis du vil ha interaktivitet må du installere iPython på din egen maskin, tror jeg. Eventuelt kan du laste ned en kommentert .py-fil her.