Hub für Physiksimulationen

Browserbasierte Simulationen physikalischer Phänomene. Alles direkt in HTML Canvas implementiert, ohne externe Bibliotheken; Sie laufen live in jedem modernen Browser.

Für statische Schritt-für-Schritt-Aufgaben siehe Rechnerbibliothek.

Für welche Simulationen sind

gut? Eine Simulation macht ein Modell sichtbar. Damit kann ein Leser jeweils eine Menge ändern und beobachten, wie das System reagiert. Dies ist besonders in der Physik nützlich, da viele Beziehungen proportional, invers, quadratisch oder periodisch sind und diese Muster leichter zu verstehen sind, wenn sie sich verschieben.

Die hier verlinkten Simulationen werden am besten neben Formeln und nicht an deren Stelle verwendet. Bei der Projektilbewegung zeigt der Pfad, wie sich horizontale und vertikale Komponenten unterschiedlich verhalten. Bei der Orbitalbewegung verwandelt die Animation das Newtonsche Gravitationsgesetz in eine gekrümmte Flugbahn. Bei der Welleninterferenz machen die hellen und dunklen Bereiche die Phasendifferenz konkret.

So überprüfen Sie eine Simulation

Jede Simulation sollte anhand von Grenzfällen getestet werden. Wenn die Schwerkraft auf Null gesetzt ist, sollte sich ein Projektil nicht nach unten krümmen. Wenn zwei Wellenquellen in Phase und im gleichen Abstand zueinander sind, sollte das Interferenzmuster symmetrisch sein. Wenn ein Pendel mit einem kleinen Winkel beginnt, sollte sich seine Bewegung der bekannten Kleinwinkelperiode annähern.

Leser sollten das visuelle Ergebnis auch mit einer numerischen Schätzung vergleichen. Verwenden Sie die Rechnerbibliothek für schnelle Überprüfungen: Projektilreichweite, Pendelperiode, Wellengeschwindigkeit, Schwarzkörperwellenlänge und Zeitdilatation verfügen alle über Formeln, die unabhängig voneinander ausgewertet werden können. Wenn Simulation und Schätzung nicht übereinstimmen, sollte zunächst die Frage gestellt werden, ob die Annahmen übereinstimmen.

Zukünftige Simulationen sollten klare Eingaben, stabile Einheiten, zugängliche Bezeichnungen und eine kurze Beschreibung der Grenzen des Modells enthalten. Dadurch bleibt die Seite zum Lernen nützlich und wird nicht zu einem visuellen Spielzeug ohne physikalischen Kontext.

Wohin als nächstes

Modellgrenzen

Jede Browsersimulation ist ein vereinfachtes Modell. Der Luftwiderstand kann ignoriert werden, Objekte können als Punktmassen behandelt werden, Wellen können in zwei Dimensionen gezeichnet werden und numerische Zeitschritte können zu kleinen Fehlern führen. Diese Vereinfachungen sind akzeptabel, wenn auf der Seite angegeben ist, was modelliert wird, und den Lesern die Möglichkeit gegeben wird, das Ergebnis mit einer bekannten Formel zu vergleichen.

Die beste Verwendung einer Simulation besteht darin, eine Steuerung zu ändern, die Richtung der Änderung vorherzusagen und dann das Modell auszuführen. Wenn Sie das Ergebnis überrascht, halten Sie inne und überlegen Sie, ob die Überraschung von der Physik, den Einheiten oder den in der Simulation enthaltenen Annahmen herrührt.

Für den Unterricht oder das Selbststudium notieren Sie die Eingabewerte, bevor Sie sie ändern. Das macht die Simulation wiederholbar und verwandelt die visuelle Erkundung in evidenzbasiertes Denken.