Was hat Physik mit der Love Parade zu tun?

Am 28.11.2018 machte der Physikkurs der diesjährigen Q2 eine Exkursion zum Jülicher Forschungszentrum.

Im JuLab erhieltenwir an diesem Tag einen tieferen Eindruck in die Physik und in die Arbeit des Forschungszentrums, denn die Physiklaboranten des JuLabs führten uns an diesem Tag in das Thema „Simulationsrechnen“ ein.

Wir waren erst einmal erstaunt, dass die Laboranten während ihrer Einführung in das Thema Bezug auf das Unglück bei der Love Parade 2010 in Duisburg nahmen. Sie erklärten uns, dass das Unglück vielleicht zu verhindern gewesen wäre, wenn man den Verlauf der Besucherströme während der Veranstaltung im Vorfeld hätte simulieren können.

Da eine solche Simulation natürlich sehr komplex und schwierig ist, nahmen wir uns bei unseren Untersuchungen dann aber einen einfacheren Sachverhalt vor. Dabei ging es konkret um die genauere Betrachtung des auch bereits im Physikunterricht durchgeführten Federpendel-Experimentes.

Zunächst sollten wir dafür das Federpendel-Experiment mit Hilfe einer speziellen Programmierungssoftware am Computer simulieren und unsere Simulation durch Anpassung der Vorgaben für den Computer in kleinen Schritten möglichst nahe an den realen Sachverhalt anpassen. Danach sollten wir das Ergebnis unserer Simulation mit dem tatsächlich durchgeführten Experiment vergleichen.

Nachdem wir alle zugehörigen Formeln und Parameter für das Federpendel programmiert hatten, lieferte die Simulation konkrete Zahlen, die wir anhand der Daten in einem Diagramm visualisieren konnten.

Der letzte Schritt war nun, das Experiment auch praktisch durchzuführen. Dazu nutzen wir ebenfalls den Computer mit einem speziellen Programm, mit welchem man die auf Video aufgenommenen Bewegungen des Pendels weiter analysieren konnte.Diese Software lieferte uns eine Reihe neuer Daten zu unserem Experiment.

Es zeigte sich, dass es beim Vergleich der Simulation und des real durchgeführten Experimentes zu Abweichungen bezüglich der Ergebnisse kam. Allerdings zeigte sich auch, dass die Simulation die Wirklichkeit annähernd abbildete. Hätten wir mehr Zeit gehabt, weitere Anpassungen des Programms vorzunehmen, hätten wir die Realität sicherlich noch wesentlich exakter simulieren können.

Es wurde sehr deutlich, welche wichtige Rolle Simulationen haben und dass sie es z. B. den Physikern heutzutage deutlich leichter machen, physikalische Phänomene oder Vorgänge zu analysieren und zu verstehen. So werden Zusammenhänge deutlicher und verständlicher als es bei der oft ungenauen praktischen Durchführung eines Experimen-
tes der Fall ist.

Text: Till Akano