Herbstakademie
PHYSIK 2002
für Schülerinnen und Schüler
Universität Münster 14. - 15. 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 303
Zeit: Montag, 14.10., 13.30-16.30 Uhr und
Dienstag, 15.10., 9.00-12.00 Uhr.
Zu den nachfolgend genannten Themen werde ich Demonstrationsprogramme
vorführen.
Soweit die benutzten Programme frei kopierbar sind, können sie entweder
von dieser Seite heruntergeladen werden, oder ich habe Links auf
entsprechende WWW-Seiten angegeben. So könnt Ihr zu Hause
weiterexperimentieren, wenn Ihr wollt.
Selbstverständlich stehe ich auch gerne für Fragen zu Verfügung.
- 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...
- Das Ising-Modell
Ein statistisches, mikroskopisches Modell zur Erklärung makroskopischer Eigenschaften
gewisser Festkörper: Ferromagnetismus. Das Modell erlaubt z.B. das
Studium von Phasenübergängen.
Ein schönes Java-Applet zum Thema findet man
hier
bzw. hier.
Für Linux-Anwender gibt es auch noch das Programm
xising als Teil des Programmpaketes
xtoys.
- Ideales Gas
Ein ideales Gas kann durch ein Ensemble elastisch stossender harter Kugeln
modelliert werden; die statistische Beschreibung führt dann zu einer
anschaulichen Interpretation von Druck und Temperatur eines Gases.
Ebenfalls aus dem Programmpaket
Albert.
Martin Engel (engel[at-Zeichen]uni-muenster[Punkt]de)
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Martin Engel
Thu Oct 10 10:10:10 MEST 2002