Fragen und Antworten

Was ist eine Wellenwanne?

Der Name Wellenwanne sagt ja schon eine ganze Menge: Eine Wellenwanne ist eine Wanne, in der es Wellen gibt! In Versuchen im Physik-Unterricht wird dazu Wasser eingefüllt und dieses über sog. Wellenerreger zu Wellen angeregt. Ein Wellenerreger kann z.B. ein Stift sein, der immer wieder ins Wasser eingetaucht wird.
Wellenwannen im Physiksaal nutzen außerdem oft ein System, um die Wellen gut sichtbar zu machen, welches aber für dieses Programm unerheblich ist.

Und was macht man damit?

Wie alle physikalischen Wellen zeigen auch Wasserwellen ganz bestimmte physikalische Phänomene, z.B. wenn sich zwei Wellen überlagen. Diese Phänomene lassen sich anhand einer Wellenwanne gut anschaulich machen. Eine Wellenwanne erlaubt die Betrachtung sehr vieler Szenarien (z.B. Interferenz mehrerer Wellen, Reflexion, Brechung, Beugung, stehende Wellen usw.). Da diese Phänomene ja nicht nur bei mechanischen Wellen auftauchen sondern sich auch strukturell auf elektromagnetische Wellen übertragen lassen, bieten sie einen sehr anschaulichen Einstieg in das Verständnis allgemeiner Wellenphänomene.

Wozu dieses Programm?

Das Programm "Simulation einer Wellenwanne" bietet genau die Möglichkeiten, die auch eine Wellenwanne bieten kann. Dazu ist eine physikalische Wellen-Simulation eingebaut, außerdem kann der Benutzer beliebige Versuchsaufbauten erstellen und und deren Simulation betrachten.
Das Programm hat dabei einige Vorteile gegenüber der "echten" Wellenwanne - was die Existenz des Programmes ja schon rechtfertigt!

Für wen ist das Programm gedacht?

Das Programm ist für Lehrer und Schüler gleichermaßen gedacht oder konzipiert. Außerdem natürlich für alle, die Freude am Entdecken der Naturwissenschaften haben und anschaulich in die Geheimnisse von mechanischen und elektromagnetischen Wellenphänomenen eingeführt werden wollen.
Schüler können das Programm gut zu Hause einsetzen, um gelernten Stoff experimentell nachzuvollziehen.
Lehrer dagegen können Versuche sozusagen schon vor dem Unterricht "vorbereiten", abspeichern und dann im Unterricht den "Versuchsaufbau" wieder laden. Auch der Einsatz in Praktika ist denkbar, da kaum eine Schule mehrere Wellenwannen zur Verfügung stellen kann.

Welche Vorteile bietet das Programm für Schüler?

• Benutzung auch zu Hause möglich (Welcher Schüler besitzt schon eine Wellenwanne?)
• Beliebig große Wanne möglich mit beliebig vielen Wellenerregern und sonstigen Objekten
• Vorgefertigte Versuche sowie Erklärung der Phänomene lassen den Schüler die Experimente leicht nachvollziehen und verstehen
• Wellen können gut sichtbar gemacht werden und in Zeitlupe betrachtet werden
• Störeffekte (z.B. Dämpfung) können "ausgeblendet" werden
• "Beobachtungsebenen" lassen den Schüler noch tiefer ins Wellenfeld sehen

Welche Vorteile bietet das Programm für Lehrer?

• Das Programm bietet einerseits eine sinnvolle Ergänzung und Erweiterung des Realexperiments (Idealzustand), kann aber andererseits das Realexperiment auch ersetzen.
• Sollte die Durchführung des Realexperiments nicht möglich sein, bietet das Programm gleichwertigen Ersatz.
• Im Programm ist eine sinnvolle methodische Reihe zur Erschließung der Wellenphänomene schon vorgegeben (s. Features). Der Lehrer kann diese Versuchsreihe einfach übernehmen, ohne selbst Einstellungen vornehmen zu müssen.
• Parallel bietet das Freie Experimentierens dem Lehrer aber auch die Möglichkeit seinen Unterrichtsgang selbst zu gestalten und auf Vorschläge der Schüler Wellenexperimente (fast) beliebig zu gestalten.
  
• Der Einsatz des Programms im Unterricht gestattet eine erhebliche Erweiterung der didaktischen und methodischen Vorgehensweise. Das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten reicht vom lehrerzentrierten Unterricht bis zum gänzlich schülerzentrierten Unterricht.

Welche Anforderungen stellt das Programm an den Computer?

Das Programm wurde für Microsoft Windows (TM) entwickelt. Es existiert keine Version für andere Betriebssysteme.
Da die Grafikausgabe mit Hilfe von OpenGL geschieht, ist außerdem ein entsprechender Treiber nötig, der aber in aller Regel vorhanden ist.
Damit die Simulationen ruckelfrei ablaufen können, sind natürlich ein paar Hardware-Anforderungen zu erfüllen. Auch diese halten sich jedoch sehr in Grenzen. Eine genaue Angabe einer Mindestanforderung ist nicht möglich, da die Anforderungen auch sehr von der Größe der simulierten Wanne bzw. der gewünschten Simulationsgenauigkeit abhängen.
Auf folgenden System lief das Programm jedoch ohne Schwierigkeiten und in durchaus brauchbarer Qualität (sprich: ruckelfrei). Ein "unbrauchbares System" wurde noch nicht gefunden.

• Windows XP Professional
  AMD Athlon (Thunderbird) 1000 MHz
  256 MB RAM
  Grafikkarte: Elsa Erazor X (mit NVidia Geforce 1)
• Windows XP Professional
  AMD Athlon (Thunderbird) 1000 MHz
  256 MB RAM
  Grafikkarte: Elsa Erazor III (mit NVidia TNT2)
• Windows 2000 Professional
  AMD Athlon XP 1800+
  256 MB RAM
  Grafikkarte: Geforce 4 MX
  
• Windows 98
  Intel Pentium III, 500 MHz
  98 MB RAM
  Grafikkarte: Ati Rage 128 Xpert 128
• Windows 2000 Professional
  AMD K6-2 300 MHz
  128 MB RAM
  Grafikkarte: Elsa Erazor X (mit NVidia Geforce 1)
• Windows XP Home
  AMD Duron 950 MHz
  256 MB RAM
  Grafikkarte: Geforce 2 MX
• Windows XP Professional
  Intel Centrino 1400MHz
  512 MB RAM
  Grafik: Integrierter Intel-Chipsatz
• Windows 98
  AMD Athlon 1000 MHz
  1024 MB RAM
  Grafik: Elsa Erazor II LT

Wo erhalte ich Hilfe zur Bedienung?

Das Programm bietet selbst umfangreiche Informationen. Viele Texte sind blau und unterstrichen. Dies signalisiert, dass der Benutzer auf den Text klicken kann und so nähere Informationen erhält. Dies wird auch unter Screenshots erläutert.
Sollten Ihre Fragen nicht geklärt werden, können Sie sich per Mail an den Autor wenden.

Wer hat das Programm entwickelt?

Das Programm wurde von Philipp Crocoll als Projekt für den Klaus-Tschira-Wettbewerb 2003 entwickelt. Es wurde der Kategorie "Experimentiersoftware" zugeordnet, in der es zum Sieger ausgewählt wurde. Nähere Angaben zum Autor finden Sie unter Kontakt.