Computereinsatz in der Physik

1. Computereinsatz in der Physik Maike Thiel Kezban Akayin Kirstin Körner Hayriye Görsün präsentiert

2. Inhalt • DefinitionPhysik • Computergestützte Arbeitsweise • Anwendungsgebiete • Einsatzformen des Computers • Arbeitsmethoden • Vorteile • Nachteile • Quellen

3. Definition Physik • untersucht die grundlegenden Phänomene in der Natur • Zusammenspiel experimenteller Methoden und theoretischer Modellbildung

4. 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

5. 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

6. Einsatzformen des Computers • Informationssysteme • Computergestützte Experimente • Messwertanalyse • Simulationen & Animationen • Dokumentationen & Präsentationen • Kommunikation & Koorperation

7. Informationssysteme • Das Internet wird als Nachschlagwerk verwendet • Die häufigsten Suchkriterien sind naturwissenschaftliche Fachbegriffe und Namen bedeutender Forscher.

8. Computergestützte Experimente • Digitale Messwerterfassung • z.B grafische Darstellung • Zeitersparnis • der Computer wird als Experimentiergerät in z. B. Untersuchung des Dopplereffekts eingesetzt

9. Messwertanalyse • Formale und routinemäßige Rechentätigkeiten können vom Computer übernommen werden • Oft werden Tabellenkalkulationsprogramme eingesetzt SimulationenundAnimationen • Computersimulation stellt die mathematische Modelle in einem Computerprogramm dar • Der physikalische Effekt rückt in den Vordergrund

10. .DokumentationenundPräsentationen • Weit verbreitet sind Word zur Textverarbeitung, PowerPoint zur Erstellung von Präsentationen KommunikationundKooperation • Internetplattformen ermöglichen die Austauschprozesse bei Experimenten

11. Arbeitsmethoden • Solid Works - (3D - Konstruktionen) • ComsolMultiphysics- (Simulation) • Matlab - (Lösen von DGL) • Microsoft Visual C++ - (Programmierung) • National Instruments - (Labview - MDE) • LT-Spice - (Elektronik - Darstellung von Schaltungen)

12. SolidWorks

13. SimulationCOMSOL

14. 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.

15. Nachteile • Gerätefehler • Nur hinreichend bekannte Medien können untersucht werden • Keine realen Versuchsbedingungen • Bei komplexen Programmen kommt es schnell zu Bedienfehlern

16. Quellen • www.wikipedia.de • www.lehrer-online.de • www.csl-computer.com • www.physik.uni-regensburg.de