Moderne Physik mit Maple
PDF-Buch Moderne Physik mit Maple
Update auf Maple 10
Kapitel 2.2 Seite 72 bis 75
Worksheet newton2_10.mws
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c International Thomson Publishing Bonn 1995 filename: newton2.ms
Autor: Komma Datum: 1.5.94
Thema: Newtons Physik, Teilchen in Feldern
Newtons Maschine ist nicht zu stoppen!
> | restart;with(linalg):with(student):with(plots): |
> | r:=vector([x(t),y(t),z(t)]); |
> | v:=map(diff,r,t); |
> | a:=map(diff,v,t); |
Definition der Felder:
> | El:=vector([Ex,Ey,Ez]); |
> | B:=vector([Bx,By,Bz]); |
Lorentzkraft:
> | F:=q*(El+crossprod(v,B)); |
> | evalm(%); |
Bewegungsgleichung:
> | sys:=equate(m*a,F); |
Lösung: (Bitte warten ...)
> | sol:=dsolve(sys,{x(t),y(t),z(t)},method=laplace): ## mit sinh |
> | #convert(sol,exp); |
> | assign(sol); |
> | xx:=makeproc(x(t),t): yy:=makeproc(y(t),t): zz:=makeproc(z(t),t): |
> | #xx(t); |
Lösungsfunktion (da lacht das Herz des theoretischen Physikers, aber es wäre eine Aufgabe für sich, mit einem CAS und Termmanipulation die relevanten Terme herauszuschälen - siehe Jackson).
> | rf:=makeproc(map(eval,r),t): vf:=makeproc(map(eval,v),t): af:=makeproc(map(eval,a),t): |
B-Feld in z-Richtung (zur besseren Übersicht):
> | Bx:=0:By:=0: |
> | rf(ZEIT); |
Namensgebung:
> | x(0):=x0: D(x)(0):=vx0: y(0):=y0: D(y)(0):=vy0:z(0):=z0: D(z)(0):=vz0; |
elektrische Feldstärke:
> | Ex:=0: Ey:=-5:Ez:=1/10: simplify(rf(ZEIT)); |
Anfangswerte und Konstanten:
> | x0:=0: vx0:=0: y0:=0: vy0:=10:z0:=0: vz0:=0: |
> | q:=1: m:=1: Bz:=2: |
read `fig.m`:winl():
vtitle:=Elektronenbahn:xtick:=2:vxlab:=``:vylab:=y:vzlab:=z:pspl(`p1new2.ps`):
Jetzt geht's los!
> | myoptions:=axes=normal,labels=['x','y','z'],orientation=[-48,75],scaling=constrained,numpoints=400,color=red: |
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> | rf(t); |
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> | eval(rf(t)); |
> | evalc((rf(t))); |
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> | spacecurve(evalc(rf(t)),t=0..20,myoptions); |
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Aber wer gibt sich schon mit so einem einfachen statischen Bild zufrieden?
> | display([seq(spacecurve(evalc(rf(t)),t=0..i),i=1..20)],insequence=true,myoptions); |
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Und schon sind wir mitten in der Elektrodynamik / Magnetohydrodynamik / Relativitätstheorie. Ein Versehen? Nein, das passiert nun mal, wenn man mit diesen Maschinen arbeitet wie von selbst. Newtons Maschine und die Maple-Maschine verleiten zu einer tour d'horizon durch die Physik. Mit diesem Werkzeug (Maple) kann man das Experiment am Computer durchführen und so "mit Formeln forschen" ... wenn man sie hat und versteht.
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komma@oe.uni-tuebingen.de