COMPUTEREINSATZ
IN DER PHYSIK
Maike Thiel
Kezban AkayinKirstin Körner
Hayriye Görsün
präsentiert
Inhalt
Definition Physik Computergestützte Arbeitsweise Anwendungsgebiete Einsatzformen des Computers Arbeitsmethoden Vorteile Nachteile Quellen
Definition Physik
untersucht die grundlegenden Phänomene in der Natur
Zusammenspiel experimenteller Methoden und theoretischer Modellbildung
Computergestützte Arbeitsweise
Methoden, die die Ausgangsgleichungen numerisch oder algebraisch mit dem Computer lösen oder auch mit der Simulation von Regelsystemen
Untersuchung physikalischer Probleme Grundlage jeder Simulation ist ein Modell, das die
Wirklichkeit im Rahmen gewisser Näherungen beschreibt
Der Computer dient zur Realisierung des modellierten Systems Messung physikalischer Größen Bestimmung der Auswirkungen der Modellparameter
Anwendungsgebiete Astrophysik und Kosmologie
bei der Entstehung des Universums Strömungsmechanik
bei Simulationen des Luftwiderstandes Festkörperphysik
bei Phasenübergängen Thermodynamik
Systeme der kondensierten Materie Meteorologie und Klimatologie
bei Wetter- und Klimasimulationen Biophysik
bei der Simulation von Proteinfaltungen
Einsatzformen des Computers
Informationssysteme Computergestützte Experimente Messwertanalyse Simulationen & Animationen Dokumentationen & Präsentationen Kommunikation & Koorperation
Informationssysteme Das Internet wird als Nachschlagwerk
verwendet Die häufigsten Suchkriterien sind
naturwissenschaftliche Fachbegriffe und Namen bedeutender Forscher.
Computergestützte Experimente
Digitale Messwerterfassung z.B grafische Darstellung Zeitersparnis der Computer wird als
Experimentiergerät in
z. B. Untersuchung des
Dopplereffekts eingesetzt
Messwertanalyse Formale und routinemäßige Rechentätigkeiten können
vom Computer übernommen werden
Oft werden Tabellenkalkulationsprogramme eingesetzt
Simulationen und Animationen Computersimulation stellt die mathematische Modelle
in einem Computerprogramm dar
Der physikalische Effekt rückt in den Vordergrund
.Dokumentationen und Präsentationen
Weit verbreitet sind Word zur Textverarbeitung,
PowerPoint zur Erstellung von Präsentationen
Kommunikation und Kooperation
Internetplattformen ermöglichen die
Austauschprozesse bei Experimenten
Arbeitsmethoden
Solid Works - (3D - Konstruktionen) Comsol Multiphysics - (Simulation) Matlab - (Lösen von DGL) Microsoft Visual C++ - (Programmierung) National Instruments - (Labview - MDE) LT-Spice - (Elektronik - Darstellung von Schaltungen)
SolidWorks
Simulation COMSOL
Vorteile
Ökonomisch, da keine Materialien benötigt werden Leichte Variabilität von Parametern Auch aus großer Entfernung können Geräte bedient werden Schneller Austausch von Daten / Ergebnissen Übersichtliche, klare und anschauliche Darstellung von
Messergebnissen Direkte Aufbereitung, Interpretation und Analyse von
Ergebnissen Steuerung von Geräten etc. programmierbar Weniger Hardware nötig Feinere, genauere und leichtere Justierung von Maschinen
etc.
Nachteile
Gerätefehler Nur hinreichend bekannte Medien können
untersucht werden Keine realen Versuchsbedingungen Bei komplexen Programmen kommt es schnell
zu Bedienfehlern
Quellen
www.wikipedia.de www.lehrer-online.de www.csl-computer.com www.physik.uni-regensburg.de