Sexl Physik 8, Schulbuch

Chaos Determinismus Aus der vollständigen Kenntnis eines Systemzustands zu ei- nem bestimmten Zeitpunkt lässt sich der Zustand des Sys- tems zu jedem beliebigen anderen Zeitpunkt berechnen. Beispiel: Aus der Kenntnis der wirkenden Kräfte, des Ortes und der Geschwindigkeit eines Masseteilchens lässt sich dessen Bewegung vorhersagen. Starke Kausalität Ähnliche Ursachen führen zu ähnlichen Wirkungen. Chaotische Systeme Schwache Kausalität Ähnliche Ursachen können zu völlig verschiedenen Wir- kungen führen. Chaotische Systeme sind deterministische Systeme, die be- sonders sensibel gegenüber ihren Anfangsbedingungen sind. Ihr Verhalten ist nicht langfristig vorhersagbar. 118.1 Kleine Unterschiede der Anfangswerte eines chaotischen Systems (kleine Fehlerellipse, links) führen langfristig zu großen Abweichungen im Systemverhalten (große Fehlerellipse, rechts). Maßgeschneiderte Materialien In der Bionik werden Konstruktionen der Natur technisch „nachempfunden“. Dabei kommt es meist darauf an, Ge- wicht sparende, stabile und haltbare Materialien zu ent- wickeln, die Druck- und Zugkräften standhalten. Die Natur dient somit als Vorbild für Forscher/innen im Bereich der Materialphysik; es werden Eigenschaften von natürlichen Materialien erforscht, um einen technischen Nutzen daraus zu ziehen. Die Mikrosystemtechnik spielt vor allem im Bereich der Medizin, der Verkehrssicherheit und der Elektronik eine große Rolle. In diesem Forschungsgebiet werden zweierlei Strategien verfolgt: bekannte Materialien werden optimiert oder es werden Werkstoffe mit völlig neuen Eigenschaften erzeugt. Es geht dabei um Größenordnungen im Mikro- und Nanometerbereich. Die moderne Materialforschung ist da- bei eng mit der Erforschung molekularer Zusammenhänge verknüpft. In der Nanotechnologie spielen dann u. a. die Gesetze der Quantenmechanik eine bedeutende Rolle. Die kleinsten Teil- chen können völlig neue optische, magnetische oder elekt- rische Eigenschaften annehmen, wenn sie gezielt manipu- liert werden. Eine Besonderheit dieses Forschungsgebiet ist seine Inter- disziplinarität – viele Fachgebiete tragen zur Erforschung und Weiterentwicklung bestimmter Materialien bei. 118.2 links: Ein Getriebe aus Makromolekülen, Mitte: Nano-Zahnräder auf einem Mikrochip, rechts: ein Nanoroboter attackiert in der menschlichen Lunge eine Bakterie – eine Zukunftsvision?  118 Zusammenfassende Übersicht INTERDISZIPLINÄRE PHYSIK Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv