Physik realer Systeme 05.04 – 09.04.2020

Das Schülercamp „Physik realer Systeme – von Differenzialgleichungen zum Experiment“ richtet sich an Schülerinnen und Schüler mit vertieftem Interesse in den Bereichen Physik und Mathematik. An fünf Kurstagen erlernen sie, wie sich physikalische Grundgesetze in Form von Differenzialgleichungen formulieren lassen und wie diese Gleichungen mit Methoden der numerischen Mathematik gelöst werden können. Mit professioneller Simulationssoftware und in Experimenten untersuchen die Schülerinnen und Schüler schwingungsfähige Systeme, elektromagnetische Wellen und Wärmeleitung und lernen dabei das Potential von Simulationen bei der Untersuchung realer Systeme kennen.

Anmeldung und weitere Informationen
Teilnehmen können 12 Schülerinnen und Schüler ab 16 Jahren. Voraussetzungen sind ein solides Schulwissen in Physik sowie zu den Grundlagen der Differenzial- und Integralrechnung. Kenntnisse zu Differenzialgleichungen sind für das Camp nicht notwendig.

Die Teilnehmer sind gemeinsam in einem Hotel untergebracht. Beim Mittagessen in der Mensa – gleich neben dem XLAB – erfahren sie studentisches Leben und lernen im Rahmen des Abendprogramms die Universitätsstadt Göttingen kennen.

Der Selbstkostenbeitrag für das gesamte Camp beträgt 80 Euro. Hinzu kommen Kosten für das Mittagessen in der Mensa sowie die An- und Abreise.

 Leitet den Download einFlyer mit Informationen zum Camp 

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Kontakt:

bei inhaltlichen Fragen:
Dr. Carsten Nowak
Tel.: 0551 / 39 12874
E-Mail: carsten.nowak (at) xlab-goettingen.de

bei organisatorischen Fragen:
Melanie Gatzsch
Tel.: 0551 / 39 12872
E-Mail: m.gatzsch [at] xlab-goettingen.de


Beschreibung der Kursinhalte

Physikalische Experimente
Zu Kursbeginn führen die Teilnehmer Experimente aus den Bereichen Wärmelehre und Mechanik durch. Im Kursverlauf wählen Sie dann selbst reale physikalische Systeme aus den Bereichen akustische Wellen, elektromagnetische Wellen oder Mehrkörperdynamik und untersuchen diese experimentell.

Modellierung und Simulation
Zunächst modellieren die Teilnehmer mit einer Software die exakte Geometrie des Experiments und ordnen die relevanten physikalischen Gleichungen zu. Die Geometrie des Experiments wird dann in kleine Bereiche mit einfacher Geometrie, die „finiten Elemente“, zerlegt. Mit Hilfe dieser finiten Elemente lässt sich eine Annäherung an die Lösung definieren, die die Teilnehmer am Computer bestimmen und mit dem Experiment vergleichen.

Numerische Mathematik
Anhand konkreter Beispiele erarbeiten die Teilnehmer mathematische Verfahren zur Lösung der physikalischen Grundgleichungen. Im Zentrum stehen dabei numerische Methoden, insbesondere die Finite-Elemente-Methode und das Euler-Verfahren.

Vergleich und Analyse
Im Vergleich der Ergebnisse von Experiment und Simulation diskutieren die Teilnehmer die Möglichkeiten und Grenzen der Simulation.
Simulationen ermöglichen aber noch mehr: „Was wäre wenn?“-Experimente. Dies sind Experimente, die im Labor nicht durchführbar sind, am Computer aber durchgeführt werden können. Experimente unter Schwerelosigkeit, Beobachtung einzelner Teilchen – hier ist fast alles möglich.

 

In Kooperation mit dem Institut für Numerische und Angewandte Mathematik
Gefördert von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung