轻原子在重原子矩阵中非稳态扩散的物理学：介绍一个用于流体力学模拟实验的开源工具
流体动力学
2013-10-24 v1 物理教育
摘要
基于实践的学习方法为本科教授提供了不同方式来阐述某些一般物理原理。传统的实验工作台几十年来被广泛用于学术课程，以补充理论论述或讲座，旨在确保充分理解。材料与实验室设备的高成本、过长的准备时间以及学生难以在校外进行重复实验，这些缺点可能阻碍尝试新型实验任务。本文通过一个基于开源的计算套件在流体力学教学中模拟实验的可能性。作为向学生教授菲克第二定律表达式的例子，解释了轻物质在较重原子矩阵中随时间和位置扩散的物理原理。我们提出了一个分三步的逐步教学计划。首先解释预期解，然后与真实案例（通过已发表结果）和虚拟课堂实验（通过数值格式求解微分方程）进行比较。学生能够提出自己的假设，改变输入参数，并对比他们的初始假设。
引用
@article{arxiv.1310.6160,
title = {Physics of non-steady state diffusion of lightweight atoms in a heavy atom matrix. Introducing an open-source tool for simulated-experiments in fluid mechanics},
author = {Roberto Serrano-López and Santiago Cuesta-López and Oscar Tapia-Júdez and Jorge Fradera},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.6160},
year = {2013}
}
备注
13 pages, 6 figures