PhysProf - Brownsche Molekularbewegung - Molekularbewegung
Fachthema: Brownsche Bewegung - Brownsche Molekularbewegung - Teilchenbewegung
PhysProf - Mechanik - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.
Online-Hilfe für das Modul
zur Simulation von Molekularbewegungen.
Dieses Teilprogramm ermöglicht die Durchführung interaktiver Analysen zu diesem Fachthema sowie eine Untersuchung der entsprechenden physikalischen Sachverhalte.
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Themen und Stichworte zu diesem Modul:Brownsche Bewegung - Brownsche Molekularbewegung - Teilchenbewegung - Geschwindigkeit - Wärmebewegung - Thermische Bewegung - Brownsche Teilchenbewegung - Mathematik - Bedeutung - Was bedeutet - Was - Wie - Weshalb - Was ist - Warum - Experiment - Erklärung - Einfach erklärt - Beschreibung - Eigenschaften - Definition - Einführung - Animation - Beispiel - Simulation - Darstellen - Darstellung - Begriff - Begriffe - Teilchen - Bewegung - Arbeitsblatt - Arbeitsblätter - Unterrichtsmaterial - Unterrichtsmaterialien - Lernen - Aufgaben - Graph - Bild - Physik |
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Brownsche Bewegung - Molekularbewegung
Modul Brownsche Bewegung
Das Unterprogramm [Mechanik I] - [Brownsche Bewegung] animiert Molekularbewegungen und stellt diese, unter dem Begriff Brownsche Bewegung bzw. Brownsche Molekularbewegung bekannten, Zusammenhänge grafisch dar.
Brownsche Bewegung - Abbildung 1
Brownsche Bewegung - Abbildung 2
Der englische Botaniker Robert Brown machte im Jahre 1824 eine Entdeckung, welche unsere Vorstellung vom Aufbau der Materie und unser Verständnis für Wärmeerscheinungen wesentlich beeinflusste. Er stellte unter dem Mikroskop die unregelmäßige und ruckartige Bewegung kleiner Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen fest, welche durch Wärme verursacht werden.
Bei der Untersuchung von Pollenkörnern, die sich in einer wässrigen Lösung befanden, beobachtete er die regelmäßige Zick-Zack-Bewegung dieser. Zunächst glaubte er, es handle sich bei den Bestandteilen der Pollenkörner um Lebewesen. Dass diese Vermutung aber nicht stimmen konnte, zeigten ihm bald weitere Beobachtungen:
Auch Ruß- und Staubkörner bewegten sich. Zudem stellte er fest, dass sich die Teilchen umso heftiger bewegten, je kleiner sie waren. Das heißt, die Geschwindigkeit der Teilchen musste umso größer sein, je größer deren Masse war. Die Brownsche Bewegung hat in der Entwicklung der Physik eine wichtige Rolle gespielt, da sie die Idee des Atomismus stützte.
Die Erklärung der Brownschen Bewegung wurde erst viel später im Jahre 1905, von Albert Einstein in einem Aufsatz vorgeschlagen. Er erkannte, dass diese Teilchenbewegung eine Folge unregelmäßiger Stöße der sich ständig bewegenden Moleküle und Atome ist. Die unter dem Mikroskop erkennbaren Partikel werden ständig von den kleineren und daher unsichtbaren Molekülen der Flüssigkeit bzw. des Gases angestoßen. Anzahl, Stärke und Richtung der stoßenden Moleküle ändern sich ständig, so dass die zufällige ruckartige Bewegung entsteht.
Die Bewegung einzelner Teilchen (thermische Bewegung bzw. rückartige Wärmebewegung) und deren Geschwindigkeit nimmt bei Temperaturerhöhung zu. Je höher die Temperatur eines Stoffes ist, desto größer ist die Bewegungsenergie der darin enthaltenen Teilchen. Bei einer Temperaturzunahme erhöht sich der Platzbedarf (Raumbedarf) der Teilchen in deren Gittern, bei einer Temperaturreduzierung vermindert dieser sich. Diese von der Temperatur abhängigen Bewegungen werden als Brownsche Bewegung bzw. als Brownsche Molekularbewegung bezeichnet.
Programmbedienung
Nach Aufruf dieses Unterprogramms wird eine Simulation gestartet, welche diese Teilchenbewegung simuliert. Anhalten können Sie diese, wenn Sie den Schalter Stop bedienen. Erfolgt daraufhin eine weitere Bedienung dieses Schalters, so startet die Simulation erneut.
Möchten Sie die Aufzeichnung der Bewegungen des großen blauen Moleküls löschen, so bedienen Sie hierzu die Schaltfläche Aufzeichnung löschen. Die Aufzeichnung beginnt daraufhin wieder bei der aktuellen Position des großen Moleküls. Ausgegeben werden hierbei sowohl die Anzahl der Kollisionen von kleinen Molekülen mit dem großen, wie auch die Anzahl der vom großen Molekül durchgeführten Bewegungen.
Mit Hilfe des Rollbalkens Molekülgeschwindigkeit können Sie die zu verwendende Simulationsgeschwindigkeit festlegen. Eine Positionierung des zur Verfügung stehenden Rollbalkens nach rechts bewirkt eine Erhöhung dieser, eine Bewegung dessen nach links veranlasst das Programm dazu, die Animation langsamer auszuführen.
Mit Hilfe dieses Programms lassen sich unter anderem Grafiken für Arbeitsblätter zur nichtkommerziellen Nutzung für Unterrichtszwecke erstellen. Beachten Sie hierbei jedoch, dass jede Art gewerblicher Nutzung dieser Grafiken und Texte untersagt ist und dass Sie zur Verfielfältigung hiermit erstellter Arbeitsblätter und Unterrichtsmaterialien eine schriftliche Genehmigung des Autors (unseres Unternehmens) benötigen.
Diese kann von einem registrierten Kunden, der im Besitz einer gültigen Softwarelizenz für das entsprechende Programm ist, bei Bedarf unter der ausdrücklichen Schilderung des beabsichtigten Verfielfältigungszwecks sowie der Angabe der Anzahl zu verfielfältigender Exemplare für das entsprechende Arbeitsblatt unter der auf der Impressum-Seite dieses Angebots angegebenen Email-Adresse eingeholt werden. Es gelten unsere AGB.
Dieses Programm eignet sich neben seinem Einsatz als Berechnungs- bzw. Animationsprogramm zudem zum Lernen, zur Aneignung entsprechenden Fachwissens, zum Verstehen sowie zum Lösen verschiedener Aufgaben zum behandelten Fachthema. Durch seine einfache interaktive Handhabbarkeit bietet es die auch Möglichkeit der Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen hierzu. Es kann sowohl zur Einführung in das entsprechende Fachthemengebiet, wie auch zur Erweiterung des bereits hierzu erlangten Fachwissens genutzt werden. Des Weiteren eignet es sich beim Üben dazu, um das Erlernte hinsichtlich praktizierter Übungen bzw. bearbeiteter Übungsaufgaben zu überprüfen und hierzu erworbenes Wissen festigen zu können.
Mittels der anschaulichen Gestaltung und einfachen Bedienbarbarkeit einzelner Module dieser Software können Fragen zum entsprechenden Themengebiet, die mit den Worten Was ist?, Was sind?, Wie?, Wieviel?, Was bedeutet?, Weshalb?, Warum? beginnen beantwortet werden. Dieses Programm kann auch dabei behilflich sein, einen Begriff zum entsprechenden Fachthema zu erklären.
Bei Fragen deren Wörter Welche?, Welcher?, Welches?, Wodurch? bzw. Wie rechnet man? oder Wie berechnet man? sind, können zugrunde liegende Sachverhalte oftmals einfach erklärt und nachvollzogen werden. Auch liefert diese Applikation zu vielen fachthemenbezogenen Problemen eine Antwort und stellt eine diesbezüglich verständliche Beschreibung bzw. Erklärung bereit.
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Brownsche Bewegung zu finden.
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Schräger Wurf - Schiefer Wurf, Waagerechter Wurf - Horizontaler Wurf, Hookesches Gesetz, Mechanische Arbeit, Zweites Newtonsches Gesetz, Drittes Newtonsches Gesetz, Gedämpfte mechanische Schwingung, Bewegungen auf einer Kreisbahn, Hebelgesetz, Chaotisches Doppelpendel, Mathematisches Pendel, Freier Fall und Luftwiderstand, Harmonische Schwingungen, Molekularbewegungen, Brownsche Bewegungen, Potentielle und kinetische Energie, Ideale Strömung - Volumenstrom, Druck in Flüssigkeiten, Wellen - Simulationen, Zusammengesetzte Bewegung, Bewegungen in der Ebene, Carnotscher Kreisprozess, Adiabatische Zustandsänderung, Isotherme Zustandsänderung, Isobare Zustandsänderung, Isochore Zustandsänderung, Beugung am Spalt, Hohlspiegel, Sammellinse, Zerstreuungslinse, Wechselstromkreise, RLC-Kreis - RLC-Schaltung, RL-Kreis - RL-Schaltung, RC-Kreis - RC-Schaltung, Resonanz - Resonanzkurve, Widerstände im Wechselstromkreis, Schwingungen und deren Überlagerung, Plattenkondensator, Ladung und Entladung von Kondensatoren, Reihenschaltung und Parallelschaltung, Lissajou-Figuren, 1. Keplersches Gesetz, 2. Keplersches Gesetz, 3. Keplersches Gesetz
4-Takt-Ottomotor - Impulssatz - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung - Bewegung und Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Beschleunigung - Wellen - Druck in Flüssigkeiten - Ideale Strömung - Kinetische und potentielle Energie - Molekularbewegung - Harmonische Schwingungen - Kreisbahnbewegung - Auftrieb - Geneigte Ebene - Freier Fall - Waagerechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Drittes Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz
Unterprogramm Brownsche Bewegung
PhysProf 1.1 - Unterprogramm RLC-Kreis
MathProf 5.0 - Unterprogramm Kurven in Parameterform
SimPlot 1.0 - Grafik- und Animationsprogramm für unterschiedlichste Anwendungszwecke
Physik interaktiv
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Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.
Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.
Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
- Kurzinfos zum Themengebiet Analysis
- Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie
- Kurzinfos zum Themengebiet Algebra
- Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik
- Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik
- Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra
- Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie
- Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten
Visualisierung und Simulation interaktiv
SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.
Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.
Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
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Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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