Gymnasium Zitadelle Jülich

Auftakt zur regelmäßigen Kooperation des Physik LK mit dem Julab – Simulationsrechnen – Ein Tag am Forschungszentrum Jülich

Am 12.11.2013 besuchte der Physikleistungskurs Q1 mit Herrn Schneider im JuLab des Forschungszentrums Jülich einen Workshop zum Thema Simulationsrechnen – Eine Brücke zwischen Theorie und Praxis. Ziel des Workshops war es, die Schwingung eines Federpendels am Computer in Partnerarbeit zu simulieren um sich die Berechnungen zu veranschaulichen.

Zu Beginn des Workshops besprachen wir in der Gruppe, unter Leitung von Christian Müller des Forschungszentrums, die Kräfte, die bei einem Federpendel in Ruhelage und in der Schwingung auftreten. Alles war sehr anschaulich anhand einer PowerPoint Präsentation erklärt und man konnte dem Thema sehr gut folgen.  Mechanische Schwingungen waren zu diesem Zeitpunkt Thema des Unterrichts und wir waren alle sehr gespannt wie man denn nun eine Schwingung simulieren konnte.

Nun gingen wir in Zweiergruppen an je einen Computer zusammen, jeder bekam ein Skript, in dem die einzelnen Schritte der Simulation und die Mathematik dahinter sehr gut verständlich erklärt waren, und man dem Skript nur Schritt für Schritt folgen musste.

Alle Teams mussten zunächst eine erste Simulationsrechnung (mit VPython) an einem bereits vorbereiteten Programm durchführen und durch ausprobieren ein Sinnvolles Zeitintervall finden, in dem wir die Schwingungssimulation durchführen wollten. Als nächstes ging es dann richtig los. Alle bauten mit vorbereiteten Materialien ein Federpendel auf und filmten die Schwingung mit einer Kamera. Der Film musste zunächst von uns konvertiert werden und wurde danach von dem Computerprogramm VIANA  analysiert.

Nach so vielen neuen Eindrücken ging es erst mal zur Kantine des Forschungszentrums, wo wir ein leckeres Mittagessen genossen, denn hungrig Arbeitet man schließlich nicht gerne.

Nun ging es weiter. Nach der Analyse des Films konnten wir die Simulationsdaten in Excel importieren, wo wir nun eine Schwingungskurve erhielten. Es war toll zu sehen, wie Berechnungen, die wir kurz zuvor im Unterricht besprochen hatten, am Computer simuliert werden konnten und man hatte ein großes Erfolgserlebnis. Zum Schluss überlegten wir noch, wie man die Simulation anderen Gegebenheiten wie Reibung anpassen könnte und welche Größen Einfluss auf die Frequenz haben. In der abschließenden Gruppenbesprechung stellten wir noch einen genaueren Praxis und Unterrichtsbezug her und wozu Simulationsrechnung verwendet wird.

Insgesamt hatten wir einen sehr schönen, interessanten und lehrreichen Tag im JuLab. Auch die Atmosphäre dort war sehr locker und die Betreuung durch die Mitarbeiter und Praktikanten des Forschungszentrums  sehr gut. Mit der Gruppe um Herrn Schneider hatten wir wirklich viel Spaß und freuen uns auf  den kommenden weiteren Workshop im JuLab im Sommer 2014.

(Luisa Boecking und Julia Dahmen Q1)