Im Glas befindet sich eine stark riechende Substanz Was passiert, wenn das Glas geöffnet wird? Warum? Wie können wir diese Theorie überprüfen?

Simulation: Brownian Motion Taste s öffnet eine Lücke Taste c schliesst die Lücke Moleküle noch ohne Bewegung Aufgabe: Bewegung der Moleküle programmieren

Stützt das Simulationsergebnis unsere Theorie? Ja. Die Teilchen verteilen sich im ganzen Raum. Welche Experimente und entsprechende Simulationen könnten wir heranziehen, um die Theorie einem „härteren“ Test zu unterziehen? Mögliche Antworten: - Zeit in Abhängigkeit von Abstand - Zeit in Abhängigkeit der Öffnung - …

Zeitdauer in Abhängigkeit des Detektor-Abstandes Was würden wir erwarten? Experiment Simulation Auswertung

Zeitdauer in Abhängigkeit der Öffnungsgrösse Was würden wir erwarten? Experiment Simulation Auswertung

Erweiterung mit variablem Detektor-Abstand nach Ende einer Simulation soll gleich die nächste gestartet werden im act() des Detektors das Greenfoot.stop() entfernen, stattdessen die Methode setForNewSimulation() aufrufen in setForNewSimulation() jeweils eine zufällige X-Position für den Detektor wählen zwischen wallX + 20 und getWidth()-20 am Ende einer Simulation sollen Detektordistanz und Zeit ins Terminal ausgegeben werden

Simulieren und Auswerten Die erweiterte Simulation führt viele virtuelle Experimente hintereinander durch In jedem Durchgang wird der Parameter Detektordistanz und das Ergebnis (Zeit) ausgegeben Mit den Daten von vielen Durchgängen lässt sich ein Schaubild erstellen, das die Zeit bis zur Detektion in Abhängigkeit vom Detektorabstand zeigt noch schneller ginge das, mit mehreren Detektoren in jedem Durchgang

Validierung Welches Verhältnis von Detektordistanz und Detektionszeit ergibt sich im virtuellen Experiment? Welche Abhängigkeit zeigt sich in der Realität?

Kritik In welcher Hinsicht ist die Brownian-Motion-Simulation unvollständig? Was genau spricht für ein Erweiterung? bspw. 3D oder zweite Art von Molekülen

Wissenschaft Beobachtung Experiment Theorie Simulation Erklärung für die Beobachtungen Wahrnehmen von Phänomenen Gezielt angelegte Untersuchung Simulation Aus der Theorie ein numerisches Modell erstellen und dessen Verhalten berechnen und beobachten

Warum Simulationen? billiger und schneller als Experiment z.B. Modell im Windkanal, Probebohrung, ... Experiment unmöglich z.B. Experimente mit Galaxien, Sternen, Wetter, Klima; Experimente zum Big Bang, ... Experiment schwierig (verfälscht Beobachtung) z.B. Messungen in der Nanowelt; Messungen sehr schneller oder sehr langsamer Vorgänge (Verbrennung in Motor bzw. Gletscherfluss) Experiment liefert nur messbare Grössen vgl. http://www.sam.math.ethz.ch/~mhg/talks/RW/bac/rw_intro1AA.pdf

Code zufällige Bewegung Molecule Methode act() int direction = Greenfoot.getRandomNumber(4); //0,1,2,3 setRotation(direction*90); //also 0,90,180,oder 270 move(1); //einen Pixel in die entsprechende Richtung

Codes Erweiterung Detector Methode act() //Greenfoot.stop(); ((MyWorld)getWorld()).setForNewSimulation(); MyWorld Methode setForNewSimulation() detectorDistance = Greenfoot.getRandomNumber(getWidth()-wallX-40)+20; MyWorld public void printSimulationResult(){ System.out.print(detectorDistance+";"+time+"\n"+""); }