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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Theoretische Physik VI (Vertiefung) : "Nichtlineare Dynamik und Strukturbildung"

Lehrveranstaltung 3233 L 130 im Wintersemester 2017/2018

Vorlesung:
Prof. Dr. Harald Engel

Übung:
MSc. Jan Totz

Wahlpflichtveranstaltung oder Vertiefungsfach Nr. 3233 L 130 für Physik-Master-Studierende und Studierende anderer naturwissenschaftlicher Studiengänge.

Die Lehrveranstaltung mit 4 SWS Vorlesung und 2 SWS Übung entspricht 11 ECTS-Punkten.

Sie kann zu einem Wahlpflichtfach (8 SWS, 12 ECTS-Punkte) erweitert werden, indem sie mit einer Spezialvorlesung der Theoretischen Physik oder nach Absprache mit dem Dozenten mit einem Seminar am Institut für Theoretische Physik kombiniert wird.

Zusammen mit der Lehrveranstaltung Theoretische Physik V: Quantenmechanik II ergibt sich das Pflichtmodul TP V/VI des Masterstudiengangs Physik.

  • Grundlagenorientierte Studienrichtung: TP V und VI
  • Anwendungsorientierte Studienrichtung: TP V oder VI

Vorlesung

Inhalt:

Gegenstand der Vorlesung sind deterministische und stochastische nichtlineare dynamische Systeme und deren Anwendung auf die Modellierung der spontanen Ausbildung raum-zeitlicher Muster  in räumlich ausgedehnten Nichtgleichgewichtssystemen. Als Beispiele werden u.a. Turing-Strukturen im Zusammenhang mit der Morphogenese, nichtlineare Wellen im Kontext der biologischen Erregungsleitung, Strukturbildungsphänomene im Zuge von hydrodynamische Instabilitäten und fluktuationsinduzierte Phasenübergänge behandelt.

Zeit und Ort:


Vorlesung:
Montag, 12:15-13:45 Uhr, EW 203
Mittwoch, 10:15-11:45 Uhr, EW 203

Übung:
Donnerstag, 16:15-17:45 Uhr, EW 731

 

 

Scheinkriterien

Scheinkriterien:

● 50 % der Punkte aus den Übungszetteln (Abgabe in Zweiergruppen)

● Bearbeitung eines Projekts, Projektvorträge vorletzte Vorlesungswoche)

Übungsblätter

Die Übungsblätter werden Donnerstag abend online gestellt und müssen am übernächsten Donnerstag im Tutorium abgegeben werden. Die Bearbeitung der Übungsblätter erfolgt in Zweier-Gruppen. Die Verwendung eines Deckblattes (DOC, 34,0 KB) ist erwünscht.

 

Übungsblätter
Inhalt
PDF-Dokument
Ausgabe
Abgabe
Bemerkung
Seltsamer Attraktor
Übung 1
25.10.2017
16.11.2017
Grenzzyklen
Übung 2
16.11.2017
30.11.2017
Fraktale
Übung 3
23.11.2017
14.12.2017
Schwalbenschwanz & Grenzzyklen
Übung 4
30.11.2017
21.12.2017
Turing Muster
Übung 5
07.12.2017
11.01.2018

Projekte

  • Übersicht über Projekte: Projekte (PDF, 104,7 KB)
  • in Zweier--Gruppen
  • Ausarbeitung im Umfang von ca. 10 Seiten
  • Vorstellung der Projekte in der letzten Vorlesungswoche
  • Abgabe der Ausarbeitung mit den Folien elektronisch bis Freitag (16. Februar 2018) an h.engel@physik.tu-berlin.de

Zeitplan Projektvorstellung:

Mittwoch 14.2.18, EW 203
10:15-10:45

Ants and Levy flights
10:45-11:15
Data-driven model discovery
11:15-11:45
Applications of catastrophe theory in physics – Caustics
Freitag 15.2.18, EW 738
16:15-16:45

Origin of Life from the perspective of nonlinear dynamics and pattern formation
16:45-17:15
Turing patterns on networks

17:15-17:45
Bump states in arrays of chemical oscillators

Literatur

  • A. S. Mikhailov, Foundations of Synergetics I. Distributed Active Systems, Springer, 1990.
  • J. L. Klimontovich, Statistical Physics, Harwood Academic Publishers, 1986.
  • P. Glansdorff, I. Prigogine, Thermodynamic theory of structure, stability and fluctuations, Wiley, 1971.
  • G. Nicolis, I. Prigogine, Self-organization in non-equilibrium systems, Wiley, 1977.
  • J. D. Murray, Mathematical Biology. Springer, 1989.
  • A. A. Andronov, A. A. Witt, S. E. Chaikin, Theorie der Schwingungen (Teile I und II), Akademie-Verlag, 1965 und 1967.
  • A. A. Andronov, E. A. Leontovich, I. I. Gordon, A. G. Maier, Qualitative Theorie dynamischer Systeme zweiter Ordnung und Bifurkationstheorie ebener dynamischer Systeme, Wiley, 1973.
  • H. Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer, 2004.
  • Steven H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics, Biology, Chemistry, And Engineering, Westview Press, 2000.

Computer-Visualisierungen (OWL-Projekt)

Das Projekt Offensive Wissen durch Lernen (OWL) hat zum Ziel, Inhalte der Vorlesung anschaulich mit kleinen Java-Programmen darzustellen. Auch für die Nichtlineare Dynamik gibt es einige Applets.

Sprechzeiten

Sprechzeiten
Name
Raum
Tel.
Sprechzeiten
Prof. Harald Engel
EW 738
314-79462
Mi 14:30-16:00
Jan Totz, MSc
EW 148
314-23037
Mo 15:30-16:30

Zusatzinformationen / Extras

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