Warum Physik in der Berufsmatura? Was möchte ich mit dem Besuch des Physik-Kurses persönlich erreichen? Notieren Sie Ihre persönlichen Ziele. (10 Min.) Diskutieren Sie in der Gruppe die Ziele und schreiben Sie die wichtigsten Ziel auf ein Blatt. Hängen Sie das Blatt an die Wand. (20 Min.)

Lernziele: Kenntnisse Elementare Sachverhalte und Prozesse und wichtige technische Anwendungen kennen sowie die zu ihrer Beschreibung notwendigen Terminologie verfügen Die Elemente der physikalischen Arbeitsweise kennen Grundgrössen sowie eine Anzahl abgeleiteter Grössen und ihre Einheiten, die dazugehörigen Messmethoden und Messgeräte kennen 1

Lernziele: Fertigkeiten Physikalische Sachverhalte und ihren Bezug zur technischen Anwendung in eigene Worte fassen können Physikalische Zusammenhänge grafisch und mathematisch darstellen können Analogien erkennen Probleme erfassen, formulieren, analysieren und in ausgewählten Fällen numerisch bzw. grafisch korrekt lösen können Experimente auswerten und die Resultate richtig interpretieren können

Lernziele: Haltungen Interesse und Verständnis für die Natur und Technik aufbringen Hypothesen, Modellen und Theorien aus eigener oder fremder Quelle mit sachlich kritischer Haltung begegnen

Lerninhalte Dynamische Systeme Hydraulik Elektrizität Mechanik Wärme 2

Lern- und Arbeitstechnik Lesetechnik Schlüsselwörter MindMap Die OVAL-Methode Diskursives Lösen von Problemen

Systeme Gruppenarbeit: Suchen Sie Beispiele von Systemen Welche Attribute / Eigenschaften haben sie? Aus welchen Komponenten besteht das System? Was läuft im System ab? Wie verhält es sich unter verschiedenen Bedingungen?

Systemdynamik Methode zur Beschreibung, Modellierung und Simulation dynamischer Systeme entwickelt von J. Forrester um 1960 am MIT 3

Systemdynamische Methode Unterscheidung von Bestands- und Flussgrössen in Systemmodellen Darstellung von Systemen in speziellen Flussdiagrammen (stock- and flow-diagrams) Simulatuionssprache zur numerischen Simulation 4

Systemisches Denken Denken in Modellen Denken in vernetzten Strukturen Denken in dynamischen Zeitgestalten Fähigkeit zur praktischen Steuerung von Systemmodellen 5

Vom Experiment zum Modell Ein Gefäss mit der Querschnittsfläche von 227 cm2 ist 15 cm hoch mit Wasser gefüllt. Durch ein am Boden angeschlossenes Rohr kann das Wasser auslaufen. Dafür verantwortlich ist der Schweredruck des Wassers im Gefäss. Es soll der zeitliche Höhenverlauf aufgezeichnet werden.

Modell: Auslauf 0 0.1500 110 0.0086 210 0.0007 10 0.1156 120 0.0067 220 0.0005 20 0.0892 130 0.0052 230 0.0004 30 0.0688 140 0.0040 240 0.0003 40 0.0531 150 0.0031 250 0.0002 50 0.0410 160 0.0024 260 0.0002 60 0.0316 170 0.0018 270 0.0001 70 0.0244 180 0.0014 280 0.0001 80 0.0188 190 0.0011 290 0.0001 90 0.0145 200 0.0008 300 0.0001 100 0.0112 10

Modellierung

Modellierung

Modellierung

Modellierung

Modellierung

Modellierung

Modellbildungsprozess

Verbale Beschreibung Am Auslaufrohr ist der Schweredruck der Flüssigkeit gleich der Druckdifferenz zwischen Innen und Aussen am Auslaufrohr. Es wird so lange Wasser auslaufen, bis der Druckunterschied Null ist.

Wirkungsdiagramme

Flussdiagramm mit Dynasys

Modell mit Dynasys Cursor Mengenspeicher Flusspfeil Konstante und Formeln Beziehungspfeil Löschen Bewegen

Gleichungen Zustandsgleichungen Volumen.neu <-- Volumen.alt + dt*(Volumsaenderung) Startwert Volumen = 0.0034 Zustandsänderungen Volumsaenderung = -Auslauffaktor*Druck Konstanten Auslauffaktor = 0.00000006 Dichte = 1000 g = 9.81 Querschnittsflaeche = 0.0227 Zwischenwerte Hoehe = Volumen/Querschnittsflaeche Druck = Dichte*g*Hoehe

Höhenverlauf

Skript Systemdynamik Seminar für Schulpädagogik Heidelberg: Simulation dynamischer Systeme (nach Skripten von Endres, Fisches): http://www.seminar-heidelberg.de/Gymnasium/Mathe/simdyn1.html

Systemdynamikseiten im Internet Systemdynamik am MIT: http://sysdyn.mit.edu Günther Ossimitz (Universität Klagenfurt): http://www.uni-klu.ac.at/users/gossimit/sdyn/sdyn.htm Walter Hupfeld, Einführung in Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme: http://www.ham.nw.schule.de/projekte/modsim/Einfuehrung/index1.htm System Dynamics Forum der Universität Mainz: http://prod-org.bwl.uni-mainz.de/sd/sdmain.htm

Software Dynasys: http://www.ham.nw.schule.de/projekte/modsim/download/dynasys.zip Stella: http://www.hps-inc.com Powersim: http://www.powersim.com Vensim: http://www.vensim.com Extend: http://www.imaginethatinc.com

Modell: Räuber - Beute 11

Modell: Räuber - Beute 12