Die Zentrale Idee bei der Erstellung dieses Modells eines harmonischen Oszillators soll die Betrachtung der Energien sein.

• 1. Schritt :
  
  Wir möchten einen harmonischen Oszillator simulieren. Das Projekt federenergien.prj stellt ein passendes Visualisierungsset für die Animation einer Federschwingung und Darstellung der Energien in einem Graphen zur Verfügung.
  Öffnen Sie es und wechseln Sie durch Klicken auf das Symbol zu VisEdit.



• 2. Schritt:
  
  Wir haben die Masse m, die Federhärte D, den Ort x, die Geschwindigkeit v, die Beschleunigung a, die Kraft F, die kinetische Energie Ekin, die potentielle Energie Epot, sowie die Gesamtenergie E gegeben. Die Zeit t und den Zeitschritt dt müssen wir wie immer nicht definieren.




Abb.2.69 zum Schritt 3 : Setzen der benötigten Symbole

• 3. Schritt:
  
  Wir setzen für m und D Konstanten (also 2), für x und v Sammelgrößen (auch 2) und für die restlichen Werte Funktionsgrößen (dies sind 5 Stück).
  Das Ergebnis könnte so aussehen wie in Abb. 2.69.
  
• 4. Schritt:
  
  Wir nehmen folgende Einstellungen an den Symbolen vor:
  
  Wir geben also gleich die Werte der Konstanten und die Startwerte für die Sammelgrößen ein. Konkret schwingt hier also ein Massestück der Masse 1 kg an einer Feder der Federhärte 1 N/m.
  Durch die Vorgabe der Startwerte beginnt unsere Simulation am Umkehrpunkt einer Schwingung mit Amplitude 0.1 m.
  Das Ergebnis könnte so aussehen wie in Abb. 2.70
  

  Abb.2.70

• 5. Schritt:
  
  Jede direkte Abhängigkeit einer Größe von einer anderen wird durch einen Pfeil verdeutlicht. Wir müssen also eine ganze Reihe von Pfeilen setzen, nämlich 12 Stück: Von m auf a, von m auf Ekin, von D auf F, von D auf Epot, von x auf Epot, von x auf F, von v auf Ekin, von v auf x, von a auf v, von F auf a, von Ekin auf E und von Epot auf E.
  



• 6. Schritt : Formeln eingeben:
  
  Wir doppelklicken jeweils auf die Sammelgrößen und auf die Funktionsgrößen, um auf der Seite Berechnung die korrekten Formeln einzugeben:
  
  Das Ergebnis könnte so aussehen (Abb. 2.71):
  

  Abb.2.71 Wirkungsgefüge

• 7. Schritt : Design:
  
  Man sieht, dass nun kein Symbol mehr in roter Farbe (für ungültig) dargestellt wird. Doch obwohl VisEdit nun ein Kernprogramm erstellen kann und die physikalischen Zusammenhänge korrekt eingegeben wurden, ist ein solches Wirkungsgefüge nicht besonders aussagekräftig, da es völlig unübersichtlich ist.
  Wir führen also etliche kosmetische Verbesserungen durch und geben dem ganzen eine Überschrift. Wir ordnen die Symbole durch Verschieben übersichtlich an, fügen Text ein und strukturieren das Wirkungsgefüge durch farbige Hintergründe. Zusätzlich wird eine physikalische Situation in einer Grafik dargestellt. Das Ergebnis könnte so aussehen wie in Abb. 2.72:
  

  Abb.2.72 strukturiertes Wirkungsgefüge

• 8. Schritt:
  
  Abspeichern und Kernprogramm erzeugen, wenn gewünscht: Das fertige Wirkungsgefüge speichern wir ab. Wir können nun ein Kernprogramm erzeugen und uns mit PAKMA davon überzeugen, wie gut die Energie E erhalten bleibt. Dieses Vorgehen stellt eine sehr praktische Alternative zum Erstellen eines gleichungsorientierten Kernprogramms innerhalb des Softwaresystems PAKMA dar, bei dem dann ohne grafischen Editor das Kernprogramm direkt aufgestellt wird. Zu diesem hier erstellten Modell gilt es nun anschließend noch eine Simulation zu erstellen, was näher in den Kapiteln 3.5 bis 3.7 beschrieben wird. Ein weiteres Beispiel zur Erstellung eines fertigen PAKMA-VisEdit-Projektes, d.h ein Projekt mit der Endung *.prv findet sich in Kapitel 3.9.

federen.ved stellt das fertige VisEdit-Wirkungsgefüge zur Verfügung.
federenergien.prv zeigt das fertige PAKMA-Visedit-Projekt.

Hinweis : Im Kapitel 3.4.2 Variablen definieren wird beschrieben, wie Sie auf einfache Weise ein vorhandenes Projekt zur harmonischen Federschwingung um die Darstellung der kinetischen Energien erweitern können