Die Aufgabensammlung

Interdisziplinäre Aufgaben aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik - MINT

Bei der physikalischen Simulation ist interdisziplinäres Arbeiten gefordert: physikalische Modellbildung, Programmierung, Mathematik, Programmierung, Geometrie, Grafikprogrammierung. Die Aufgabensammlung führt Schritt für Schritt in diese Welt ein.

Aufgabenblatt 1: Masse-Feder-Pendel

Physikalisches Modell für Masse-Feder-Pendel erstellen. Simulation.

  • Masse, Kraft, Beschleunigung
  • hookesche Feder

Aufgabenblatt 2: Masse-Feder-Doppelpendel

Physikalisches Modell für Masse-Feder-Doppelpendel erstellen. Simulation.

  • Masse, Kraft, Beschleunigung
  • hookesche Feder

Aufgabenblatt 3: Haus

Haus aus Linien und Kreisen zeichnen.

  • Koordinaten
  • elementare Zeichenbefehle
  • Methoden mit Parametern
  • for-Schleifen

Aufgabenblatt 4: Haus-Konfigurator

Ein Haus in unterschiedlichen Varianten. Parameter steuern die Form des Hauses.

  • Methoden mit Parametern
  • geometrische Berechnungen mit Koordinaten
  • Strahlensatz

Aufgabenblatt 5: Rollender Ball

Ball rollt auf horizontaler Unterlage. Rollender Ball prallt gegen Wand.

  • Rollreibung
  • Strömungswiderstand
  • Stoß
  • Trigonometrie
  • physikalische Ereignisse
  • Schwellwerte

Aufgabenblatt 6: Schiefer Wurf

Schiefer Wurf eines Balles. Der Ball erfährt durch die Luft eine Strömungswiderstandskraft.

  • Strömungswiderstand
  • Trigger

Aufgabenblatt 7: Lokomotive

Lokomotive aus Linien und Kreisen zeichnen.

  • Trigonometrie
  • Methoden
  • for-Schleifen
  • bewegte, zeitabhängige Grafiken (Videos)

Aufgabenblatt 8: Satellit

Satellit bewegt sich in Erdnähe und wird durch die Gravitation der Erde in eine Umlaufbahn gezwungen.

  • Gravitationsgesetz
  • Umlaufbahnen von Himmelskörpern

Aufgabenblatt 9: Satellit, objektorientiert programmiert

Mehrere Satelliten bewegen sich in der Nähe der Erde und werden durch die Schwerkraft der Erde in die Umlaufbahn getrieben.

  • Physikalische Modellierung mit Vektorberechnung
  • Objekt-orientierte Programmierung der Himmelskörper: Klasse, Instanz, Objektattribut, Objektmethode

Aufgabenblatt 10: Belousov-Zhabotinsky-Reaktion

Eine wässrigen Lösung mit mehrere Stoffen. Chemische Reaktionen verändern die Konzentrationen der Stoffe. Es kommt zu einem oszillierenden Verhalten.

  • Stöchiometrische Reaktionsgleichungen
  • Physikalische Modellierung

Aufgabenblatt 11: Geometrische Abbildungen

Geometrische Abbildungen im Einsatz bei der Grafikprogrammierung. Koordinatentransformationen wirken auf Zeichenbefehle und verändern die bei den Zeichenbefehlen verwendeten Koordinaten.

  • Ähnlichkeitsabbildungen
  • Verschiebung, Drehung, Streckung, Punktspiegelung, Achsenspiegelung

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