Herbstakademie

PHYSIK  2004

für Schülerinnen und Schüler

Universität Münster                     19. - 20. Oktober 2002

"Laborbesichtigung" im Institut für Theoretische Physik:
Computer in der Physik

In allen Gebieten der Physik gibt es Systeme, die so kompliziert sind, daß man ihr Verhalten nicht mit Papier und Bleistift alleine berechnen kann. Tatsächlich ist dies für fast alle Systeme der Fall.

Beispiele sind die Bewegung von drei oder mehr Körpern, die sich gegenseitig anziehen, das chaotische Verhalten eines Doppelpendels und die Bewegung der Moleküle in einem Gas. Mit Hilfe von Computern können solche Systeme simuliert werden, um ihre Eigenschaften zu untersuchen.

Bei der "Laborbesichtigung" im Institut für Theoretische Physik wird dies exemplarisch mit Hilfe von Demonstrationsprogrammen vorgeführt.

Ort:  Institut für Theoretische Physik, Wilhelm-Klemm-Str. 9, Raum 304
Zeit: Dienstag, 19.10., 13.30-16.30 Uhr und
          Mittwoch, 20.10., 10.00-13.00 Uhr.

Zu den nachfolgend genannten Themen werden wir Demonstrationsprogramme vorführen.
Soweit die benutzten Programme frei kopierbar sind, können sie entweder von dieser Seite heruntergeladen werden, oder wir haben Links auf entsprechende WWW-Seiten angegeben. So könnt ihr zu Hause weiterexperimentieren, wenn ihr wollt.
Selbstverständlich stehen wir auch gerne für Fragen zu Verfügung.

• Verkehrsdynamik
  In den letzten Jahren ist die Dynamik des Kfz-Verkehrs als ein Beispiel komplexen Verhaltens fern des Gleichgewichts verstärkt ins Blickfeld der Physik geraten. Schon sehr einfache theoretische Modelle reichen aus, grundlegende Effekte realen Verkehrs auf dem Computer reproduzieren zu können.
  Anhand einer Sammlung von Java-Applets lassen sich die Auswirkungen von Spursperrungen, Auffahrten etc. studieren.

• Massenpanik
  Panik ist eine der gefährlichsten Formen kollektiven menschlichen Verhaltens. Um mögliche Engpässe und Gefahrenherde schon bei der Planung von Gebäuden erkennen zu können, werden in letzter Zeit vermehrt Computersimulationen eingesetzt.
  Das PanicPackage ermöglicht die Simulation von Evakuierungsprozessen in einfachen Situationen.

• Einstieg in die Chaosforschung: das Feigenbaum-Szenario
  Das Feigenbaum-Szenario beschreibt den Übergang eines nichtlinearen dynamischen Systems von Ordnung zum Chaos. Mit mapme2 kann man sich mit der sog. logistischen Abbildung vertraut machen; mit Fractint kann man dann das Feigenbaum-Szenario anhand der logistischen Abbildung studieren (Fraktaltyp "biflambda") oder auch ganz andere Fraktale kennenlernen.

• Das Doppelpendel
  Ein einfaches Modellsystem, das dennoch hochgradig chaotisch sein kann.
  dpendel ist ein Teil des Programmpaketes Albert, mit dem man viele verschiedene eigene Experimente durchführen kann.

• Chaos in Mehrkörpersystemen
  Z.B.: ein Modell eines dreiatomigen Moleküls, das eingeschränkte Dreikörperproblem, Trojaner-Bewegung im Asteroiden-Gürtel des Sonnensystems, ...
  Ist das Sonnensystem stabil?

• Einfache quantenmechanische Streuprobleme
  sqpot stammt ebenfalls aus dem Programmpaket Albert; es ermöglicht die Untersuchung einiger typischer Phänomene der Quantenmechanik: Unschärferelation, Welle-Teilchen-Dualismus, Tunneleffekt...

Eicke Ruthotto   (eicke.ruthotto[at-Zeichen]uni-muenster[Punkt]de)
Martin Engel   (engel[at-Zeichen]uni-muenster[Punkt]de)

Links explizit:

PanicPackage: Verkehr: mapme2: Fractint: dpendel, sqpot: Albert: Dreikörperproblem: Trojanerbewegung: Diese Seite:

http://pedsim.elte.hu http://141.30.186.11/~treiber/MicroApplet/index.html http://www.m-engel.de/herbstakademie.20041019/mapme2.zip   http://www.m-engel.de/herbstakademie.20041019/frain200.zip http://www.m-engel.de/herbstakademie.20041019/albert.exe http://schule.de/bics/cif/physik/software/albert11.htm http://arachnoid.com/gravitation/ http://www.cuug.ab.ca/~kmcclary/ http://www.m-engel.de/herbstakademie.20041019

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