3.3.3.1 Numerische Verfahren in der Mechanik  |
3.3.3.1 Numerische Verfahren in der Mechanik
Die Schülerinnen und Schüler setzen numerische Verfahren insbesondere in den Bereichen Kinematik und Dynamik ein. Der zentrale
Gedanke in diesem Themenbereich ist der Einsatz des Computers zur physikalischen Erkenntnisgewinnung: Physikalische Abläufe werden
computergestützt aufgezeichnet und mithilfe iterativer Verfahren modelliert; anschließend werden Modellierung und Messung
verglichen. Die Schülerinnen und Schüler verknüpfen dabei Physik‑, Mathematik- und Informatik-Kenntnisse zur Lösung
physikalischer Problemstellungen. Bei der Auswahl der Problemstellungen bieten sich unter anderem die für viele Schülerinnen und
Schüler motivierenden Bewegungsabläufe aus den Bereichen Sport (zum Beispiel Wurf‑, Sprung- und Fallbewegungen), Freizeitpark
(zum Beispiel Achterbahn, Karussel und Fallturm) sowie Raumfahrt (zum Beispiel Satellitenbahnen, kosmische Geschwindigkeiten) an.
Die Schülerinnen und Schüler können
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beschreiben, wie man physikalische Abläufe (zum Beispiel radioaktiver Zerfall) mithilfe iterativer Verfahren modelliert und diese
Verfahren implementiert (zum Beispiel Tabellenkalkulation, visuelle Programmiersprache, Modellbildungsprogramm)
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BP2016BW_ALLG_GYM_INF7_IK_7_02_00, BO_01, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_IK_9_01_02_10, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_06, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_11, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_09
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(2)
Bewegungen (zum Beispiel Fall mit und ohne Berücksichtigung der Reibungskraft) computergestützt aufzeichnen (zum Beispiel
Videoanalyse, Messwerterfassungssystem) und mithilfe iterativer Verfahren modellieren
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BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_05, MB_05, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_11, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_09
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(3)
die Ergebnisse der Modellierung von Bewegungen mit den entsprechenden Messwerten vergleichen (zum Beispiel Einfluss der Parameter,
Größe des Zeitschrittes, Fehlerfortpflanzung)
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(4)
einen Bewegungsablauf aus dem Themenbereich der Raumfahrt mit der Methode der kleinen Schritte modellieren, unter Zuhilfenahme einer
geeigneten Software implementieren und die Ergebnisse grafisch darstellen (zum Beispiel Raketenstart mit konstantem Brennstoffverbrauch,
Satellitenbahn, Mondlandung)
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BP2016BW_ALLG_GYM_INF7_IK_7_02_00, BO_01, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_33_04, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_14, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_13, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_32_05, BP2016BW_ALLG_GYM_IMP_PK_31_09
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