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Als "Physik der dynamischen Systeme" bezeichnen W. Maurer u.a. eine didaktische Aufbereitung der Physik, in welcher der Karlsruher Physikkurs (KPK) - vor allem durch systemdymische Simulationen - weiterentwickelt wurde.
Diese "Physik der dynamischen Systeme" hat verschiedene Publikationen und verschiedene Zielgruppen. Sie ist - wie der zugrunde liegende Physikkurs - didaktisch orientiert, wobei der Unterschied zwischen Lehren und Lernen in der üblichen Form aufgehoben wird.
Die beiden wichtigen Portale im Internet sind:
Physik der dynamischen Systeme (kurz: "Systemphysik")pegaswiss.ch)
Wiki Systemdesign
Es gibt auch sehr viel Material auf youtube, das in den Prortalen verlinkt ist.

Interessant finde ich nicht nur das "didaktische Konzept" des Kurs, sondern insbesondere die damit verbundene Darstellung der Physik als Lehre, die ich als meine Physik - auch lerntheoretisch - sprachlich reflektiere.


Die zentrale Aussage (Lehre) der "Physik der dynamischen Systeme" ist, dass man zwei EnergieMENGEN - die im typischen Schema grün und rot eingezeichnet sind - unterscheiden, separat betrachten und aufeinander beziehen muss.

Eigentümlicherweise heissen die EnergieMENGEN im Fall von Wärme "Entropie" (rot) und "Energie" (grün). Die Energie bleibt konstant, die Entropie fliesst, solange ein Gefälle in der Temperatur vorhanden ist.

Die Energie ist eine reine Buchhaltungsgrösse, wie etwa der Wert in der Ökonomie. Die Sachverhalte - also die dynamischen Prozesse eines Mechanismus - werden abstrakt durch konstitutive Gesetze und Mengen beschrieben. Die quantitativen Aspekte werden verschiedenen Energieträgern zugeordnet, die als Mengen der Sachverhalte erscheinen.

Das sogenannte kinetische Potential im Stausee, das auf dem Wasserrad zu sogenannter physikalischer Arbeit wird, hat in der Buchhaltung eine Anzahl Joule. Die konstitutiven Gesetze beschreiben den Zusammenhang zwischen Masse, Volumen, Fallhöhe, Druck und Gravitation. Die Bilanz resultiert in den Mengen, die sich aus den Gesetzen ergeben.

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Beim Stausee sind etwa das spezifische Gewicht von Wasser und die Schwerkraft und der Durchmesser der Druckleitung in konstitutiven Gesetzen festgehalten und gehen in die Berechnung ein. Die Maschine, also das Wasserrad, wird als Energie-Umlader gesehen, der von einem Energieträger angetrieben wird. Die Energie bleibt erhalten, die Mengen oder die Zustände der Energieträger verändern sich, respektive werden irreversibel neu verteilt. Das Wasser des Stausees ist nach der Umladung als Impulsstrom auf ein tieferes Niveau geflossen. Die Energie ist auf das Wasserrad übergegangen und wird schliesslich in Form von Wärme in die Umwelt übergehen.
Die Umwelt des Stausees ist zunächst die Erde, die aufgeheizt wird und dann ihre Wärme ins Weltall abgibt.
Wenn eine Auto beim Anfahren Impuls aus der Erde aufnimmt, ist die Erde davon so viel oder so wenig betroffen, wie sie durch die Masse des Autos angezogen wird. In hinreichender Auflösung wird die Erde dem Autoentgegengesetzt beschleunigt.

Anmerkung:
eine interessante Anwendung auf den Lenkimpuls beim Motorrad auf yuotube
 


Zum Sprachverständnis der "Physik der dynamischen Systeme"

"Ausgangspunkt einer jeden Systemuntersuchung ist zunächst eine verbale, umgangssprachliche Beschreibung der Modellstruktur und des Modellverhaltens. Wichtiges Struktur- und Prozesswissen muss oft in einem langwierigen Prozess der Diskussion, der Umformulierung, der Gültigkeitsprüfung, der Nachprüfung von Informationen und der Stimmigkeitsprüfung in Zusammenarbeit mit Menschen sehr unterschiedlicher Erfahrung und Ausbildung beschafft werden. Zuätzliche Informationen aus wissenschaftlichen Untersuchungen, Messungen oder statistischen Erhebungen müssen geordnet und eingebunden werden.
Im Wortmodell lassen sich jetzt bereits die wichtigen Systemelemente feststellen und in die entsprechenden Kategorien einteilen (Zustandsgrössen und ihre Änderungsraten, Anfangsbedingungen, Parameter, zeitabhängige Einwirkungen, Zwischen- oder Hilfsgrössen). Das Wortmodell ist die Grundlage für ein Wirkungsdiagramm. (http://systemdesign.ch/wiki/Wortmodell)

Eine kritische Anmerkung (siehe auch Sprache der Physiker):
Was ich - rein sprachlich - immer noch nicht verstanden habe, ist die Wahl des Ausdruckes "Entropie" für einen Energieträger, der ja bereits besetzt ist. Natürlich muss man den Kindern einen Namen gegeben. Ich glaube, dass man diese Namen neu schaffen sollte, so wie etwa den Namen "Impulsstrom".
Auch der Ausdruck "Energieträger" ist sehr ambivalent, weil die Kraftquelle nur noch abstrakt erscheint - was wohl auch den Streit zwischen der DGP und KPK begründet.
Die Sonne ist als Stoff ein Energieträger, der atomar verbrannt wird und Wasser auf die Berge pumpt. Die Gravitation der Erde zieht das Wasser nach unten. Die Gravitation ist aber kein Stoff der verbrennt und deshalb mit dem Ausdruck "Energieträger" schlecht beschrieben.
Ich nehme das sprachliche Unverständnis als Anlass für eine lerntheoretisch reflektierte Systemphysik.


 
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