Computer im Praktikum

I. Das moderne Praktikum.- 1. Grundzüge eines modernen Praktikums.- 1.1 Derzeitiger Stand der Anfängerpraktika.- 1.1.1 Ziele eines Praktikums.- 1.1.2 PC-Einsatz im Praktikum.- 1.1.3 Praktikumsbücher.- 1.2 Warum eine Erneuerung nötig ist.- 1.2.1 Probleme bei der Erneuerung.- 1.3 Das moderne Praktikum.- 2. Lernziele im Praktikum.- 2.1 Der bisherige Stand.- 2.1.1 Exemplarische Darstellung der Lernzieltaxonomien….- 2.1.1 Bisherige Literatur zu Lernzielen.- 2.2 Neue Lernziele durch den PC-Einsatz.- 2.2.1 Befragung anderer Fachbereiche nach Lernzielen.- 2.2.2 Auswertung der Befragung.- 2.2.3 Lernzielkatalog.- 2.3 Zusammenfassung.- 3. Didaktische Überlegungen zum sinnvollen Computereinsatz in Praktika.- 3.1 Einsatzmöglichkeiten des Computers im Unterricht.- 3.1.1 Einsatz bei Experimenten.- 3.1.2 Sonstiger PC-Einsatz.- 3.2 Computereinsatz im Anfängerpraktikum.- 3.3 Kriterien für den sinnvollen PC-Einsatz.- 3.4 Probleme beim Computer-Einsatz.- 3.5 Programmbewertung im Versuch.- 3.6 Anmerkungen zur Praktikumsanleitung.- 3.7 Protokollheft.- 3.8 Zusammenfassung.- II. Computerunterstützte Experimente im Praktikum.- 4. Kräftemessung mit Dehnungsmeßstreifen und SURFTREC..- 4.1 Das Programm SURFTREC.- 4.1.1 Die Programmbedienung.- 4.2 Die notwendige Hardware.- 4.2.1 Die Dehnungsmeßstreifen.- 4.3 Experimente mit Dehnungsmeßstreifen.- 4.3.1 Messung der Oberflächenspannung und anderer kleiner Kräfte.- 4.3.2 Messung von Kraftstößen.- 4.3.3 Weitere Anwendungsbeispiele.- 4.3.4 Projektarbeiten.- 4.4 Zusammenfassung.- 5. SWING.- 5.1 Theorie der Drehschwingungen.- 5.1.1 Begriffe der nichtlinearen Dynamik.- 5.2. Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 5.2.1 Positionsbestimmung.- 5.2.2 Erregermotor für erzwungene Schwingungen.- 5.2.3 Dämpfung.- 5.3 Bedienung des Programms SWING.- 5.3.1 Allgemeine Vorbemerkungen.- 5.3.2 s(t)-Diagramm.- 5.3.3 Sinfit.- 5.3.4 Amplituden..- 5.3.5 Nullposition.- 5.3.6 Inter facetest.- 5.4 Beispiele und Aufgabenstellungen.- 5.4.1 Die harmonische Schwingung.- 5.4.2 Dämpfungsphänomene.- 5.4.3 Theorie und Experiment: Anfitten von Werten.- 5.4.4 Erzwungene Schwingungen und Resonanzen.- 5.4.5 Phasenraumdarstellung.- 5.4.6 Nichtlineare Dynamik.- 5.4.7 Die Einschwingphase.- 5.5 Zusammenfassung.- 6. Radioaktiver Zerfall.- 6.1 ZurTheorie.- 6.1.1 Geiger-Müller-Zählrohr.- 6.1.2 Zählstatistik.- 6.1.3 Hintergrundstrahlung, Nullrate.- 6.2 Experimenteller Aufbau.- 6.3 Das Programm RAP.- 6.3.1 Messung.- 6.3.2 Graphische Darstellung der Werte.- 6.3.3 Auswertemöglichkeiten.- 6.3.4 Weitere Menüpunkt e.- 6.4 Beispiele für eine Versuchsreihe.- 6.4.1 Bestimmung der Zählrohrcharakteristik.- 6.4.2 Bestimmung des Strahlungshintergrundes.- 6.4.3 Bestimmung der Halbwertszeit eines Isotopes.- 6.5 Zusammenfassung.- 7. Kennlinien elektronischer Bauteile mit XLINES.- 7.1 Experimentsteuerung mit dem Programm XLINES.- 7.2 Beispiele für eine Versuchsreihe.- 7.2.1 Kennlinien von Widerständen und Dioden.- 7.2.2 Kondensatoren laden und entladen.- 7.2.3 Kennlinienfelder von Transistoren.- 7.3 Zusammenfassung.- 8. Messung und Berechnung elektrischer Feldlinien mit FLAP und EFELD.- 8.1 Die Meßwerterfassung mit FLAP.- 8.1.1 Die Meßmethode.- 8.1.2 Das Programm FLAP.- 8.2 Berechnung von Feldverteilungen.- 8.2.1 Das Programm EFELD.- 8.3 Beispiele zum Einsatz von Realexperiment und Simulation.- 8.3.1 Untersuchungen am Plattenkondensator.- 8.3.2 Spitze.- 8.4 Weitere Anordnungen.- 8.4.1 Reale Anordnungen.- 8.4.2 Beispiele zur weiteren Vertiefung des Verständnisses des Themas.- 8.5 Zusammenfassung.- 9. Experimente zur Wärmeleitung und das Programm WÄRME.- 9.1 Kurze Theorie der Wärmeleitung.- 9.1.1 Wärmeleitung beim isolierten Stab.- 9.1.2 Wärmeleitung beim nichtisolierten Stab.- 9.1.3 Die dynamische Methode zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit.- 9.2 Die Datenerfassung mit dem Programm WÄRME.- 9.2.1 Die Hardware.- 9.2.2 Die Software.- 9.3 Das Experiment.- 9.3.1 Das Meßprogramm.- 9.3.2 Überprufüng der Linearität der Meßfühler.- 9.3.3 Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit im isolierten, stationären Fall.- 9.3.4 Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit mit der Modulationsmethode.- 9.3.5 Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit im verlustbehafteten Fall.- 9.3.6 Weitere optionale Aufgabenstellungen.- 9.4 Zusammenfassung.- 10. Experimente am Stirling-Motor.- 10.1 Theorie zu den Experimenten.- 10.1.1 Das pV-Diagramm.- 10.1.2 Wichtige Kreisprozesse.- 10.1.3 Der Wirkungsgrad von Kreisprozessen.- 10.2 Die Datenerfassung.- 10.2.1 Die „klassische“Version der Datenaufnahme.- 10.2.2 Die Hardware zur Datenerfassung mit Hilfe des Computers.- 10.2.3 Bedienung des Programms MOTOR.- 10.3 Die Messungen.- 10.3.1 Die Meßaufgaben.- 10.3.2 Die Durchführung der Messungen und Ergebnisse…..- 10.4 Zusammenfassung.- 11. Rotierender magnetischer Dipol und ROMA.- 11.1 Einige Grundlagen zum Experiment.- 11.1.1 Deterministisches Chaos.- 11.1.2 Attraktoren.- 11.1.3Poincaré-Schnitte.- 11.1.4 Kurze mathematische Beschreibung des bipolaren Motors.- 11.2 Der experimentelle Aufbau.- 11.3 Die Datenerfassung und -auswertung mit ROMA.- 11.3.1 Allgemeine Bemerkungen zum Programm.- 11.3.2 Dateioperationen.- 11.3.3 Das Arbeitsfeld.- 11.3.4 Die Datenerfassung.- 11.3.5 Eine alternative Möglichkeit zur Datenerfassung.- 11.4 Mögliche Aufgabenstellungen.- 11.4.1 Meßaufgaben zum klassischen Verhalten des Systems..- 11.4.2 Untersuchungen auf dem Weg zum chaotischen Verhalten.- 11.4.3 Das Chaotische Verhalten.- 11.5 Zusammenfassung.- 12. Der Chaosgenerator.- 12.1 Theoretische Hintergründe zum Chaosgenerator.- 12.1.1 Aufbau und mathematisches Modell.- 12.1.2 Numerische Betrachtungen.- 12.1.3 Aspekte von Simulation und Experiment.- 12.2 Das Programm CHAOSGEN.- 12.3 Aufgabenstellungen.- 12.3.1 Dimensionierung des Schaltkreises.- 12.3.2 Aufbau des Schaltkreises.- 12.3.3 Untersuchung des Generatorverhaltens bei hohen Rm..- 12.3.4 Bestimmung der Frequenz in Simulation und Experiment.- 12.3.5 Dynamik bei sinkendem Rm.- 12.3.6 Der Übergang zwischen harmonischer, quasiperiodi- scher und chaotischer Dynamik.- 12.3.7 Analyse des Bifurkationsverhaltens.- 12.3.8 Betrachtung von Hystereseeffekten.- 12.3.9 Frequenzanalyse.- 12.4 Zusammenfassung.- 13. Bildverarbeitung mit VIVIAN.- 13.1 Das Programm VIVIAN.- 13.1.1 Teehnische Details.- 13.1.2 Aufnahme eines Bildes.- 13.1.3 Bearbeitung der Bilder.- 13.2 Anwendungsbeispiele für das Programm.- 13.2.1 Bestimmung des Auflösungsvermogens.- 13.2.2 Modenprofil eines Laserstrahls.- 13.2.3 Versuche zur Beugung.- 13.2.4 Abbesche Mikroskoptheorie.- 13.2.5 Bestimmung des Randwinkels zwischen einer Flüssigkeit und einem Festkörper.- 13.2.6 Vermessung mikroskopischer Strukturen.- 13.2.7 Weitere Anwendungsbeispiele für das Programm.- 13.3 Zusammenfassung.- 14. Verfolgung von Bewegungsabläufenmit CARMEN.- 14.1 Das Programm CARMEN.- 14.1.1 Hardwarevoraussetzungen.- 14.1.2 Funktionsweise.- 14.1.3 Programmbedienung.- 14.1.4 Weiterverarbeitung der Daten.- 14.2 Anwendungsbeispiele.- 14.2.1 Stoßversuche.- 14.2.2 Analogieexperimente auf dem Luftkissentisch.- 14.2.3 Mathematisches Doppelpendel.- 14.2.4 Faden-Federpendel.- 14.2.5 Untersuchung von Flugbahnen.- 14.2.6 Hüpfender Ball auf einer bewegten Membran.- 14.2.7 Pendelbewegungen bei großer Amplitude.- 14.2.8 Gegeneinander bewegte Koordinatensysteme.- 14.2.9 Projektarbeiten und fachübergreifende Themen.- 14.3 Zusammenfassung.- 15. Bemerkungen zu weiteren Einsatzmöglichkeiten des Computers in Praktika.- 15.1 Software zur Meßwerterfassung.- 15.1.1 Der Einsatz kommerzieller Software.- 15.1.2 Semikommerzielle Lösungen.- 15.1.3 Lokale Lösungen.- 15.1.4 Das Software Interface System SIS.- 15.2 Meßdatenauswertung mit dem Computer.- 15.2.1 Einsatz verschiedener Auswerteprogramme.- 15.2.2 Ausgleichsrechnungen.- 15.2.3 Beispiele zu Computerauswertungen.- 15.3 Programme zur Dokumentation der Ergebnisse.- 15.4 Die Simulation im Praktikum.- 15.4.1 Einsatzmöglichkeiten.- 15.4.2 Beispiele.- 15.5 Zusammenfassung.- III. Das Computerpraktikum Numerik und Interfacing.- 16. Das Computerpraktikum.- 16.1 Ziele des Praktikums.- 16.2 Ansätze anderer Universitäten.- 16.3 Das Konzept des Praktikums.- 16.3.1 Die Teile des Praktikums.- 16.4 Inhalte.- 16.4.1 Der Einführungsteil.- 16.4.2 Praktikumsteil „Numerik“.- 16.4.3 Praktikumsteil „interfacing“.- 16.4.4 Inhalte des „Interfacing-Teils“ des Praktikums.- 16.4.5 Das Projekt.- 16.5 Organisation des Praktikums.- 16.5.1 Rechnerarbeitsraum.- 16.5.2 Die Arbeitsgruppen.- 16.5.3 Finanzieller Rahmen.- 16.5.4 Betreuer.- 16.6 Erfahrungen und Aussichten.- Schlußwort.