Material für die Schule
Für unsere Veranstaltung für Kinder, Schüler und Studenten entwickeln wir Materialien mit verschiedenen, auf die entsprechende Altersgruppe abgestimmten Ansprüchen. Dieses stellen wir Ihnen gern zur Verfügung und unterstützen Sie bei offenen Fragen. Sprechen Sie uns an!
Android Apps - Teilchensimulationen
Mit Teilchensimulationen können Prozesse aus Natur und Technik für virtuelle Tests am Computer nachgebildet werden. Für den Einsatz in der Schule stellt der SFB 716 Simulationen für Android-Geräte bereit. Bisher sind folgende Apps im Google Store verfügbar:
Doppel-Pendel
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Je nachdem, wie das Gerät in der Hand gehalten wird, simuliert der Schwerkraft-Sensor die realistische Pendelbewegung. Alle Simulationsparameter lassen sich anpassen, um verschiedene Verläufe dieses Experimentes zu testen und zu beobachten.
App "Double Pendulum" im Google Store
Brownian Motion App
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Simulation der Brownschen Bewegung mit Hilfe von Teilchen, die allein durch elastische Stöße miteinander wechselwirken. Mittels Gravitationssensor kann auch noch die Gravitation zugeschaltet werden.
App "Brownian Motion" im Google Store
Virtuelles Manget-Pendel
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Chaotisches Verhalten eines physikalischen Systems läßt sich sehr anschaulich mit Hilfe des Magnet-Pendels darstellen. Dabei wird am Ende eines frei schwingenden Pendels ein Magnet befestigt, der sich oberhalb einer Anordnung weiterer Magnete bewegem kann. Für kleine Auslenkungen schwingt das Pendel nahezu in einer Ebene. Die Orientierung der Magnete wird dabei so gewählt, dass der Pendelmagnet stets von den anderen Magneten angezogen wird. Die "Magnet-Karte" (linkes Bild) färbt den Startpunkt des Pendels mit der Farbe des Magneten, wo das Pendel schließlich zur Ruhe kommt.
Der Quellcode zur Magnet-Pendel Simulation MPSim benötigt Qt 4.8 zum Kompilieren. Die "Magnet-Karte" (linke Abbildung) kann jedoch nur berechnet werden, wenn man eine Grafikkarte bestitzt die Compute-Shader (CS) unterstützt. Eine kurze Bedienungsanleitung findet man in der beigefügten "readme" Datei.
Quellcode
Windows-Binary mit CS
Windows-Binary ohne CS
Arbeitsheft - Fest, flüssig, gasförmig
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Vermittelt werden grundlegende Kenntnisse über das Teilchenmodell, das Verhalten der Teilchen in den drei Aggregatzuständen sowie den Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur. In Experimenten können verschiede daraus resultierende physikalische Phänomene beobachtet und ausprobiert werden. Anschließend werfen die Schüler einen virtuellen Blick auf die Teilchen. Sie erfahren, wie simuliert wird und können mit Hilfe einer Simulationssoftware in das Innere von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen hineinschauen.
Arbeitsheft Klassenstufe 4 - 6
Arbeitsheft Klassenstufe 7 - 8
Arbeitsheft und Software - Virtuelle Moleküle sichtbar machen
Klassenstufe: 8 – 12
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Die Schüler befassen sich mit vier Aufgabenblöcken: Zunächst wird mit einfachen Aufgaben die Funktionsweise des Renderings und von 3D-Koordinatensystemen erläutert, sowie Grundbegriffe der Programmierung eingeführt. Hierbei werden einfache Kugeln erstellt. Im zweiten Block wird mit einem kleinen Datensatz einer Laserablationssimulation experimentiert. Es entstehen Darstellung, wie sie durchaus in der täglichen Arbeit mit diesen Daten gebräuchlich ist. Der dritte Aufgabenblock widmet sich der Visualisierung von Proteinen. Beliebige Moleküle aus der Protein Data Bank werden positioniert und eingefärbt. Zudem werden Zylinder für die gebräuchliche Ball-And-Stick-Darstellung eingesetzt. Im letzten Block können die Schüler das erworbene Wissen einsetzen, um zwei im Vakuum kollidierender Tröpfchen sinnvoll zu visualisieren.
Aufgaben Präsentation
Visualisierungssoftware MegaMol™ GD, zwei Datensätze und die dazugehörigen Datenskripte
Weitere Informationen für Schüler