Handreichung „Chaos“ - Josef Leisen

3. Anwendung auf harmonische Schwingungen (Zeitkurven, Phasendiagramm)• Das Grundschema der newtonschen Mechanik, wie esin den Bewegungsgleichungen zum Ausdruck kommt,ist der immer wiederkehrende Kern aller Schwingungsbeispiele.Man wird bereits bearbeitete Beispiele ausden Unterrichtseinheiten 1 und 2 anhand der Zeitkurvendarstellen. Für die nachfolgenden Chaosbeispiele sindPhasendiagramme unerlässlich.5. Unterrichtseinheit: Nichtlineare freie Schwingungen in Experimentund ModellDidaktischer Kommentar:Nichtlinearität ist eine notwendige Bedingung zum Entstehen von Chaos. Aufgrund der mathematischenSchwierigkeiten wurde Nichtlinearität bislang im Physikunterricht immer unterdem 'Dogma der Linearisierung' weggedrängt und als unschöner, vernachlässigbarer Effektbehandelt. Erst die Chaostheorie zeigt, dass die Welt im Wesentlichen nichtlinear ist, und dieVielfalt der Welt wird gerade durch die Nichtlinearität geprägt. Modellbildungssysteme eröffnendidaktische und methodische Wege in die Physik der Nichtlinearität. Besonders einfacherwächst sie aus bekannten Beispielen der Schulphysik, den nichtlinearen Schwingungen.Unterrichtsskizze:1. Das Schiefe-Ebene-Pendel• Das Schiefe-Ebene-Pendel ist aus der Unterrichtseinheit2 bekannt und kann leicht modelliert werden unddem Realexperiment durch Parameterangleichung angeglichenwerden.Das Phasendiagramm sollte zu Übungszwecken unbedingtmit den Zeitkurven wechselseitig interpretiert werden.25