Physics Olympiad Study Guidelines

ফিজিক্স অলিম্পিয়াডের গাইডলাইনের ব্যাপারে আমাদের ব্লগের প্রথম পোস্টটা লিখেছে আরিয়ানা ডালিয়া ভ্লাদ। আরিয়ানা রোমানিয়া দলের হয়ে IPhO-19 এ সিলভার এবং APhO-19 এ বোঞ্জ মেডেল অর্জন করে। অচিরেই ও হার্ভাড বিশ্ববিদ্যালয়ে যোগদান করতে যাচ্ছে  (ক্লাস অফ ২০২৪)। বাংলাদেশে এখনো পর্যন্ত কেউ APhO তে ব্রোঞ্জ পায়নি, (তবে তোমরা নিশ্চয়ই পাবে!), তাই আমি তাকে অনুরোধ করেছিলাম আমাদের জন্য একটা গাইডলাইন হিসেবে একটা একটা ডকুমেন্ট বানিয়ে দিতে। আমাদের অনুরোধের পর সে অনেক খাটা-খাটনি করে এত বড় এবং অসাধারণ একটা লেখা তৈরি করে ফেলেছে। কাজেই এই লেখাটা পড়ার আগে আরিয়ানাকে একটা ধন্যবাদ দিয়ে নাও। 

ওর মূল লেখায় দুই একটা ব্যাপারে যেখানে ছোট খাটো ব্যাখ্যা দেওয়ার দরকার ছিলো, আমরা বাংলায় সেটা পাশে লিখে দিয়েছি। যাই হোক তোমরা এবার পড়া শুরু কর। আর সাথে একটা খাতা কলম নিয়ে বসে নোট নিতে থাকো এগুলোর কোনটাকে তুমি কিভাবে কাজে লাগাতে পারবে।

আরিয়ানার আসল লেখাটা এখান থেকেঃ

If I am to start listing rules and to-do lists for physics Olympiads preparations, I should start with a mantra offered by most renowned Richard Feynman: 

“The first principle is that you must not fool yourself and you are the easiest person to fool.”

 While preparing for a competition, as it happens in most life’s long-term commitments, one should take the time to both enjoy the journey and asses their situation – no guideline will ever do more than show basic, general steps in achieving something, so from time to time it is important to customize the pieces of advice you have received and add the ones you learned from experience. 

Every medal in an Olympiad is a matter of 20% talent and 80% practice, so one of the most important things one can do in achieving it is focus on the latter. The work one does in order to qualify for an international olympiad and earn a medal there usually starts at the very beginning of high school. I don’t think I can offer a special formula for success in physics olympiads,  but I did write down 10 “laws” that have helped me through my journey. Hopefully, you can find them useful as well.

1. Thoroughly Learn the Theory

And I don’t mean memorize the formulas – although I can’t claim that isn’t something a physics Olympic has to do. At some point during our preparation, all of us have had to face each topic for the first time. When I was in the position to learn classical mechanics and thermodynamics as a freshman (ফ্রেশম্যান মানে ক্লাস নাইন), I made a great mistake in my approach: I focused on blindly applying formulas on specific exercises rather than spend time comprehending the phenomena. The price to pay for that is that you have to repeat the learning process later – which leads to ineffective use of time. To avoid that, I would suggest focusing on theory and theory alone for some time in the beginning. That doesn’t necessarily imply reading pages of explications that lack a single formula, but rather looking over college lectures or courses by your teachers that dive deeper into the phenomena than a formula (এই বাক্যটা বাংলাদেশের প্রেক্ষাপটে অনেকটা অসম্ভব; তবে তুমি চাইলে অলিম্পিয়াডের সিনিয়র ভাই-আপুদের কাছে সাহায্য চাইতেই পারো). They don’t have to be a higher level than the Olympic syllabus requires, but they should be as detailed as possible to reach their purpose. After that, don’t go straight to APhO/IPhO tasks; taking some time to solve a few national-level problems (শুধু বাংলাদেশের না, অন্যান্য দেশের ন্যাশনালের প্রশ্নও দেখতে পারো) is very efficient in the long run, even though you seamlessly ace them. They cement the theoretical basis and they are a good means to check if you misunderstood or skipped information.

2. Don't Disregard Experiments in Your Theory Preparation

While everyone agrees it is natural to start working on experimental tasks only after mastering the theory, it might not be so obvious if and when experiments help us understand the theory better. At a high school level, even for proficient students, our grasping of mathematical and physics skills is not always enough to point towards an answer to our questions. 

Fortunately, scientists before our times had to prove each new theory through experiments which required them to simply their thoughts and explanation. Reaching out to resources that explain such phenomena can be quite useful, especially when you can’t reproduce it in a basic laboratory – for example, the graphs and data from the Frank-Hertz experiment might help you visualize phenomena as abstract as the quantum nature of atoms and the quantification of electrons’ energy. ( এগুলোর বাইরে ওয়াল্টার লুইনের লেকচারের ডেমন্সট্রেশন, আর রিসোর্স পেজে দেওয়া এক্সপেরিমেন্টের ভিডিওগুলোর লিঙ্কগুলো দেখে আসতে পারো। ওগুলো তোমার থিওরির জ্ঞান ও এক্সপেরিমেন্টের আইডিয়া বাড়াতে অনেক কাজে আসবে। সাথে সাথে নিজে নিজে গ্রাফ প্লট করা আর ডাটা এনালাইসিস শিখতে থাকো এবং নিয়মিত প্রাকটিস করতে পারো। এগুলো বাংলাদেশের স্কুল কলেজে শেখানো হয়না, কিন্তু অলিম্পিয়াডে খুউউব বেশি গুরুত্বপূর্ণ।)

3. Develop the Mathematical Skills Needed

In real life models, no science can be used by itself to describe even the simplest phenomenon, but the connection between mathematics and physics is even stronger than most. To be able to complete an international-level problem, advanced mathematical topics such as calculus, algebra tricks, or matrix might be needed. In some curriculum and high school courses, these are not taught in the best way to benefit a physics Olympiad. (ফিজিক্সের জন্য প্রয়োজনীয় ম্যাথ শেখার জন্য এই বইটা অসম্ভব রকমের ভালো: এখানে ক্লিক করো )

To be able to develop the skills required, look past the pure math formalities – that are important for the rigor of your solution but can’t support it on their own – and try to match formulas in the syllabus with models and methods you used in particular problems. Usually, physics students think differently than the ones studying math, so find your own approach when learning tricks and concepts specific to them (এই শেষ বাক্যটা কিন্তু খুবই গুরুত্বপূর্ণ। ফিজিক্স অলিম্পিয়াডে কিছুটা গণিত জানা দরকার হয় ঠিক, কিন্তু তাই বলে অতিরিক্ত অনেক বেশি কিছু শেখাটা প্রায় সব ক্ষেত্রেই সময় নষ্ট। যেমন ফিজিক্স অলিম্পিয়াডের জন্য ক্যালকুলাস জানা জরুরী, কিন্তু ভেক্টর ক্যালকুলাস শেখাটা মোটেও না। আরেকটা ব্যাপার, ফিজিক্স এর জন্য প্রয়োজনীয় গণিতের ক্যালকুলেশনগুলো খুব দ্রুত শিখে ফেলে বিভিন্ন প্রবলেমে কিভাবে ব্যবহার করতে হয়, সেটা শিখতে বেশি সময় দাও।) 

4. Let Others Mentor You and Help Your Peers

Collaboration is, by definition, a symbiotic relationship. I often found comfort in my older peers’ stories about their experiences in olympiads, as they showed me I have nothing to fear from these competitions (এটা আমাদের জন্যেও সত্যি). Their insight and advice became an important resource for me as they offer truthful, genuine, and up-to-date information on what to actually expect on a test day. If you have the opportunity to have a mentor, try to be a tutor for a younger student yourself. When I did that in my junior year (ক্লাস এলেভেন), I found out that preparing the materials before class and handling the trickiest questions of my students are incredibly resourceful ways for a deep dive into the core of a particular subject and to understand it more profoundly, so I learned alongside them all along. Progress is fueled more efficiently by collaboration.

4. Watch Out for the Big Games

If the actual test offered the opportunity to calmly and slowly solve all the tasks with no time limit, the first points I made would be enough to ace it. That is not the case and any IPHO participant knows time management, concentration, and pragmatism can get you as many points as discovering the main idea behind the solution of a task. These abilities are specific to each person and it takes some time to figure out how you focus best and handle stress better. There is no better way to simulate a competition than by participating in one. Even though they are not top tier or international level, they can reveal your weaker points. To get more points, you have to know how to aim for them. There is a high possibility that you won’t be able to finish an IPHO task in five hours, so solve the exercises that earn you the most points in the shortest amount of time – in a way, watch out for the rate of the points you win. Patience is the key. It can be difficult to concentrate for five hours straight. So, be prepared for that  Don’t forget that this journey is a long one – it took me four years to earn a silver medal – but that won’t make it less worth it if you’re passionate. So work consistently throughout the year(s). And let not procrastination be your obstacle. 

আরিয়ানার লেখাটার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্যারাগ্রাফটা এটা। অলিম্পিয়াড এক-মাস দুমাসের প্রস্তুতির ব্যাপার না। অলিম্পিয়াডে ফিজিক্সের চেয়ে বেশি পরীক্ষা করা হয় তোমার ধৈর্য। রোমানিয়া দলের ট্রেনিং পদ্ধতি বাংলাদেশের চেয়ে অনেক উন্নত, তারপরও আরিয়ানার একটা সিলভারের জন্য চার বছর খাটাখাটনি করতে হয়েছিল। বাংলাদেশে বেশিরভাগ ব্রোঞ্জ মেডেলিস্টরাই টানা তিন বছরের প্রস্তুতি নেয়ার পরে ব্রোঞ্জ পায়। আমাদের একমাত্র সিলভার মেডেলিস্ট, তাওসিফ আহসান ক্লাস ৫ থেকে ফিজিক্স পড়া শুরু করে ক্লাস ১১ এ ওঠার পর IPhO তে সিলভার অর্জন করে। কাজেই অলিম্পিয়াডের সত্যিকারের পড়াশোনার জন্য অনেক লম্বা সময় ধরে লেগে থাকার ধৈর্য তোমার গড়ে তুলতেই হবে। 

6. Mix and Match the Topic

No one claims you should learn the elements of special relativity right by alternating them with electromagnetism but after you managed to learn all required topics consider solving problems from a wider range in a shorter amount of time. Instead of dedicating a day to pure mechanics, find a phenomenon that can be regarded as a combination of more fields and solve an adjacent problem. Any theoretical task needs at least four different topics of physics included to be accepted, so you will have to get used to moving from one to another easily.

Don’t be a ‘one eyed olympian’ (বাংলাদেশে এই ভুলটা অনেকেই করে। কখনোই শুধু একটা টপিক নিয়ে পড়ে থেকো না). You should treat every topic equally. Learning lots of mechanics, completely ignoring optics or modern physics will lead you to no where. You should have at least the basic cover on everything. Then you should proceed on studying more on what you like. 

7. Test Yourself- Get used to the Marking Scheme

A correct result doesn’t always imply a perfect score. I would suggest checking a marking scheme after completing an IPHO or APHO task as they are very detailed and consistent about the way such a problem is scored. In particular, look for the way the explanations are graded, the fluent course of the equations one after the other, and the way points are given for the final result. The general solution, numerical value, and sign of your answer weight more or less in terms of scoring depending on these characteristics’ importance and effect on the phenomenon. When you see that a missed minus sign can cost you up to 1 whole point, you will not treat the seemingly easy task with levity. 

This also applies to Experiments. Often there are marks on how you design the experiments, how you take the readings. And most of the cases there are marks dedicated on things like how many readings you take.

8. Use the Unlimited Resources of the Internet

The more you study a subject, the fewer new work materials you have. No one should repetitively solve IPHO and APHO tasks through their high school years because of the lack of advanced physics books in their library. A lot of undergraduate and olympiad-like exercises are available for free just a click away. Most top universities like Harvard or the University of Chicago have books suitable for physics Olympics and enthusiasts.   Sand the solving new and differently formulated problems will help you become prepared for any paper meant to surprise you during the actual test. 

9. Learn Alternative Methods

One of the wonders of the world of physics is that it offers various solutions to a singular problem, and sometimes all these solutions are within our grasp. Still, knowing one way to find the formula for the relativistic Doppler effect was not enough when during a competition I had to provide two alternatives. You can never know when you need more than one approach, when a specific one is the best-fitted one, or when you need a shortcut to save some time. Try to remember more routes to the same equation as the same destination doesn’t guarantee identical roads. In other words, be prepared for anything. 

10. Specific Things that I did

Now it’s time to be more specific in terms of what to study and research. For studying each chapter at a time, I would suggest starting with books as classic as Irodov – they never fail (এই পরামর্শটা না শোনাই ভালো। আরিয়ানা গিফটেড স্কুলে পড়ে, যেখানে ওই দেশের শ্রেষ্ঠ ফিজিক্স শিক্ষক দিয়ে সারাবছর ওদের ট্রেনিং চলতে থাকে। রোমানিয়া দলের APhO/IPhO টীমের সবাই ওর স্কুলের শিক্ষার্থী। Irodov পড়াটা ওর জন্য ঠিক হলেও বাংলাদেশের প্রেক্ষাপটে মোটেও উচিত না) .

 On the same topic, I recommend the problems for the University of Chicago undergraduate book, but be wary: at the end of each chapter, the problems require advanced mathematics. Nevertheless, the book is worth it even for half of the exercises there. (এটা তুমিও করতে পারো। এজাতীয় বইয়ের সব সমস্যা তুমি সমাধান করতে পারবে না। তবে প্রথম দিকের প্রবলেমগুলো বেশ মজার

 If you seek a break from the ten pages long IPHO problems, check out EuPhO and Physics Cup (এটা সর্বশেষ উপায় হিসেবে রাখবে। IPhO প্রস্তুতি নিতে গেলে EuPhO আর Physics Cup খুব বেশি কাজে আসে না। তবে PUPC দেখতে পারো। ওটা অনেক অসাধারণ একটা প্রতিযোগীতা). They are less repetitive and calculatory, and very important when developing critical and physical thinking. 

In terms of lectures, I admit I only followed Hecht for optics – which has very detailed explanations and includes a lot of pictures – the online courses from MIT, and the Feynman Lectures – especially good for Thermodynamics and Quantum Physics, but they are a gem in any chapter. The point I’m trying to make is that resources never finish if you are willing to look for them.

আরিয়ানার লেখাটাতে ব্যস্ততার কারণে ও আলাদা করে কোনো উপসংহার লিখতে পারে নি। তবে আমি আশা করি অলিম্পিয়াডের ব্যাপারে যদি তোমার সত্যিই আগ্রহ থাকে আরিয়ানার লেখাটা তোমার অনেক অনেক কাজে আসবে।

অলিম্পিয়াডে তোমার পথচলা সুন্দর হোক। আরিয়ানার মত তোমরাও যেন বাংলাদেশকে সিলভার এনে দিতে পারো, সেই কামনা করি, তাহলেই আমার আর আরিয়ানা দুজনেরই এই পোস্টটার পেছনে ব্যয় করা সময়টা স্বার্থক।

Close Menu