PhysProf - Brownsche Bewegung

 

Brownsche Bewegung


Das Unterprogramm [Mechanik I] - [Brownsche Bewegung] animiert Molekularbewegungen und stellt diese, unter dem Begriff Brownsche Bewegung bekannten, Zusammenhänge grafisch dar.

PhysProf - Brownsche Bewegung

Der englische Botaniker Rober Brown machte im Jahre 1824 eine Entdeckung, welche unsere Vorstellung vom Aufbau der Materie und unser Verständnis für Wärmeerscheinungen wesentlich beeinflusste.

Bei der Untersuchung von Pollenkörnern, die sich in einer wässrigen Lösung befanden, beobachtete er die regelmäßige Zick-Zack-Bewegung dieser. Zunächst glaubte er, es handle sich bei den Bestandteilen der Pollenkörner um Lebewesen. Dass diese Vermutung aber nicht stimmen konnte, zeigten ihm bald weitere Beobachtungen:

Auch Ruß- und Staubkörner bewegten sich. Zudem stellte er fest, dass sich die Teilchen umso heftiger bewegten, je kleiner sie waren. Das heißt, die Geschwindigkeit der Teilchen musste umso größer sein, je größer deren Masse war. Die Brownsche Bewegung hat in der Entwicklung der Physik eine wichtige Rolle gespielt, da sie die Idee des Atomismus stützte.

Die Erklärung der Brownschen Bewegung wurde erst viel später im Jahre 1905, von Albert Einstein in einem Aufsatz vorgeschlagen. Er erkannte, dass die Brownsche Bewegung eine Folge unregelmäßiger Stöße der sich ständig bewegenden Moleküle und Atome ist. Die unter dem Mikroskop erkennbaren Partikel werden ständig von den kleineren und daher unsichtbaren Molekülen der Flüssigkeit bzw. des Gases angestoßen. Anzahl, Stärke und Richtung der stoßenden Moleküle ändern sich ständig, so dass die zufällige Zick-Zack-Bewegung entsteht.

Programmbedienung

Nach dem Aufruf dieses Unterprogramms wird eine Simulation gestartet, welche diese Teilchenbewegung simuliert. Anhalten können Sie diese, wenn Sie den Schalter Stop bedienen. Erfolgt daraufhin eine weitere Bedienung dieses Schalters, so startet die Simulation erneut.

Möchten Sie die Aufzeichnung der Bewegungen des großen blauen Moleküls löschen, so bedienen Sie hierzu die Schaltfläche Aufzeichnung löschen. Die Aufzeichnung beginnt daraufhin wieder bei der aktuellen Position des großen Moleküls. Ausgegeben werden hierbei sowohl die Anzahl der Kollisionen von kleinen Molekülen mit dem großen, wie auch die Anzahl der vom großen Molekül durchgeführten Bewegungen.

Mit Hilfe des Rollbalkens Molekülgeschwindigkeit können Sie die zu verwendende Simulationsgeschwindigkeit festlegen. Eine Positionierung des zur Verfügung stehenden Rollbalkens nach rechts bewirkt eine Erhöhung dieser, eine Bewegung dessen nach links veranlasst das Programm dazu, die Animation langsamer auszuführen.
 

Module zum Themenbereich Mechanik


4-Takt-Ottomotor - Impulssatz - Gleichförmige und gleichförmig beschleunigte Bewegung - Bewegung und Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Beschleunigung - Wellen - Druck in Flüssigkeiten - Ideale Strömung - Kinetische und potentielle Energie - Brownsche Bewegung - Molekularbewegung - Harmonische Schwingungen - Kreisbahnbewegung - Auftrieb - Geneigte Ebene - Freier Fall - Waagrechter und schiefer Wurf - Pendel - Chaos-Doppelpendel - Gedämpfte mechanische Schwingung - Rolle und Flaschenzug - Balkenwaage - Hebelgesetz - Zweites Newtonsches Gesetz - Drittes Newtonsches Gesetz - Mechanische Arbeit - Hookesches Gesetz


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