Orthospectra of Geodesic Laminations and Dilogarithm Identities on Moduli Space

Given a measured lamination on a finite area hyperbolic surface we consider a natural measure Mon the real line obtained by taking the push-forward of the volume measure of the unit tangent bundle of the surface under an intersection function associated with the lamination. We show that the measure M gives summation identities for the Rogers dilogarithm function on the moduli space of a surface.Comment: 21 pages, 2 figure

On multi-species diffusion with size exclusion

We revisit a classical continuum model for the diffusion of multiple species with size-exclusion constraint, which leads to a degenerate nonlinear cross-diffusion system. The purpose of this article is twofold: first, it aims at a systematic study of the question of existence of weak solutions and their long-time asymptotic behaviour. Second, it provides a weak-strong stability estimate for a wide range of coefficients, which had been missing so far. In order to achieve the results mentioned above, we exploit the formal gradient-flow structure of the model with respect to a logarithmic entropy, which leads to best estimates in the full-interaction case, where all cross-diffusion coefficients are non-zero. Those are crucial to obtain the minimal Sobolev regularity needed for a weak-strong stability result. For meaningful cases when some of the coefficients vanish, we provide a novel existence result based on approximation by the full-interaction case

On multi-species diffusion with size exclusion

We revisit a classical continuum model for the diffusion of multiple species with size-exclusion constraint, which leads to a degenerate nonlinear cross-diffusion system. The purpose of this article is twofold: first, it aims at a systematic study of the question of existence of weak solutions and their long-time asymptotic behaviour. Second, it provides a weak-strong stability estimate for a wide range of coefficients, which had been missing so far. In order to achieve the results mentioned above, we exploit the formal gradient-flow structure of the model with respect to a logarithmic entropy, which leads to best estimates in the full-interaction case, where all cross-diffusion coefficients are non-zero. Those are crucial to obtain the minimal Sobolev regularity needed for a weak-strong stability result. For meaningful cases when some of the coefficients vanish, we provide a novel existence result based on approximation by the full-interaction case

Exploring high school students’ emotions in energy illustrations by using EDA Sensors

Academic emotions are a multidimensional phenomenon (Pekrun et al., 2004; Shuman, V., & Scherer, K. R. 2014) involving different processes. However, the students’ cognition and outcomes are related directly to students’ academic emotions, the electrodermal Activity (EDA) is one of the electrical parameters that can be used to determine the emotional state including stress levels. In this presentation, we explore high school students’ emotions in physics by using those sensors. First, data from two different versions of EDA sensors are compared with self-reported emotions by using a computerized version of Self-Assessment Manikin (SAM) (Bradley & Lang,1994). In this step we compared our data to the data of the technical handbook (Lang et al., 2008). Second, we profile students’ emotions of energy images with EDA sensor data and self-reported data. The data from both EDA sensor systems are comparable. But no connection between EDA sensor data and self-reported data can be found. We also can differentiate different clusters of energy pictures according to students EDA levels. ACKNOWLEDGEMENT This Study is Recipient of a DOC Fellowship of the Austrian Academy of Sciences at the Institute of Austrian Educational Competence Centre AECC, Physics Department. REFERENCES Bradley, M. M., & Lang, P. J. (1994). Measuring emotion: The Self-Assessment Manikin and the Semantic Differential. Journal of Behavioral Therapy and Experimental Psychiatry, 25(1), 49-59. Lang, P. J. (1980). Behavioral treatment and bio-behavioral assessment: Computer applications. In J. B. Sidowski, J. H.      Johnson, & T A. Williams (Eds.), Technology in mental health care delivery systems, 119-13, Norwood, NJ: Ablex Publishing. Pekrun, R., Goetz, T., Perry, R. P., Kramer, K., Hochstadt, M., & Molfenter, S. (2004). Beyond test anxiety: Development and validation of the test emotions questionnaire (TEQ). Anxiety, Stress & Coping: An International Journal, 17(3), 287–316. https://doi.org/10.1080/10615800412331303847 Shuman, V., & Scherer, K. R. (2014). Concepts and structures of emotions. In R. Pekrun & L. Linnenbrink-Garcia (Eds.), International handbook of emotions in education (pp. 13–35). Routledge/Taylor & Francis Group

Improved variational principle for bounds on energy dissipation in turbulent shear flow

We extend the Doering-Constantin approach to upper bounds on energy dissipation in turbulent flows by introducing a balance parameter into the variational principle. This parameter governs the relative weight of different contributions to the dissipation rate. Its optimization leads to improved bounds without entailing additional technical difficulties. For plane Couette flow, the high-Re-bounds obtainable with one-dimensional background flows are methodically lowered by a factor of 27/32.Comment: 15 pages, RevTeX, 3 postscript figure

Zur Evaluation von Cross-Age Peer Tutoring im Physikunterricht

Cross-Age Peer Tutoring (CAPT) stellt eine Lernform dar, bei der ältere Schüler/innen Jüngere beim Lernen unterstützen. Bisher war die Frage offen, ob die in anderen Fächern und Altersstufen gefundenen positiven Zusammenhänge auch im Physikunterricht mit 10 bis 14-Jährigen bestehen, da Physiklernen aufgrund der aus der Fachdidaktik bekannten Rahmenbedingungen zum Conceptual Change spezielle Bedingungen benötigt. In der vorliegenden Studie wurden innerhalb von zwei Unterrichtsjahren Schüler/innen in Elektrizitätslehre und in Optik (NE = 172, bzw. NO = 141) aus den Schulstufen 5 bis 8 einem klassenweisen Tutoring, mehrheitlich in Dyaden, unterzogen und beforscht. Die Gestaltung der Intervention orientiert sich an Merkmalen konstruktivistischer Lernumgebungen. Um die Methode zu evaluieren wurde in einem Praetest – Posttest – Follow-up-Testdesign das Wissen der Schüler/innen dokumentiert. Die Ergebnisse zeigen, dass CAPT bei den durchgeführten Wissenstests zu einer Verbesserung mit Effektstärken von 0,46 bis 0,62 führt. Durch multiple lineare Regression konnten der Praetestscore, die aktive Rolle im Tutoringprozess und die Muttersprache als Prädiktoren für die Posttestergebnisse identifiziert werden. Hingegen konnten nur schwache Zusammenhänge zur Motivation gezeigt werden. Die Persistenz der Methode stellte sich durch Analysen der Follow-up Tests als zufriedenstellend heraus. Zusammenfassend lässt sich CAPT als wirksame Methode für den Physikunterricht empfehlen, da bei allen Beteiligten Lernfortschritte nachgewiesen werden konnten

Der Energie-Feld-Ansatz: Design-Forschung zur Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtskonzeptes für den Energieunterricht der Oberstufe

Trotz seiner zentralen Bedeutung für das Beschreiben und Erklären von Phänomenen wird das abstrakte Konzept der Energie und insbesondere das Prinzip der Energieerhaltung nach dem traditionellen Unterricht von vielen Schüler*innen nur unzureichend verstanden [1]. Als Lösung schlagen mehrere Quellen vor, dass ein Verknüpfen von Energie mit Feldern oder Systemen das Verständnis für Energie erleichtern könnte (u. a. [1,2]). Ziel des Energie-Feld-Ansatzes (EFA) ist es, die Vorteile bereits existierender Vorschläge aufzugreifen und ein Unterrichtskonzept für die Sekundarstufe II zu entwickeln, in welchem die traditionellen Energieformen retrospektiv zu nur zwei Formen zusammengeführt werden: Bewegungsenergie und Feldenergie. Mit dem EFA werden Schüler*innen somit auch Aspekte modernster Physik (z. B. Teilchenphysik, Higgsfeld) nähergebracht. Nach dem Modell der didaktischen Rekonstruktion [3] wird aktuell mit Hilfe der Methode der Akzeptanzbefragungen [4] und qualitativer Textanalyse [5] die Lernwirksamkeit des Unterrichtskonzeptes evaluiert und dieses weiterentwickelt. Der Artikel gibt Einblick in die wesentlichen Merkmale und ersten Ergebnisse des EFA

Drahtlose Beschleunigungsmessung mit der Nintendo Wii Remote

Beschleunigungssensoren haben bereits seit einiger Zeit Einzug in die moderne Welt gefunden. Als Auslöser für Airbags und Notschalter für frei fallende Notebookfestplatten begegnen sie uns in der Alltagstechnik. Die Idee, Beschleunigungssensoren für den Mechanikunterricht einzusetzen, ist nicht neu. Für den Schuleinsatz optimierte Systeme stehen beispielsweise von Pasco und Phywe zur Verfügung und auch zur drahtlosen Übertragung gibt es bereits professionelle Systeme. Die hohen Anschaffungskosten hierfür wirken jedoch abschreckend. Die Nutzung der Phymote-Software mit der kostengünstig erhältlichen Nintendo Wii Remote erlaubt es, die wesentlichen Möglichkeiten der teuren, professionellen Systeme zu reproduzieren. Im Artikel werden die Technik sowie die dazu notwendige Software vorgestellt und an Beispielen erläutert

Der Energie-Feld-Ansatz: Design-Forschung zur Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtskonzeptes für den Energieunterricht der Oberstufe

Trotz seiner zentralen Bedeutung für das Beschreiben und Erklären von Phänomenen wird das abstrakte Konzept der Energie und insbesondere das Prinzip der Energieerhaltung nach dem traditionellen Unterricht von vielen Schüler*innen nur unzureichend verstanden [1]. Als Lösung schlagen mehrere Quellen vor, dass ein Verknüpfen von Energie mit Feldern oder Systemen das Verständnis für Energie erleichtern könnte (u. a. [1,2]). Ziel des Energie-Feld-Ansatzes (EFA) ist es, die Vorteile bereits existierender Vorschläge aufzugreifen und ein Unterrichtskonzept für die Sekundarstufe II zu entwickeln, in welchem die traditionellen Energieformen retrospektiv zu nur zwei Formen zusammengeführt werden: Bewegungsenergie und Feldenergie. Mit dem EFA werden Schüler*innen somit auch Aspekte modernster Physik (z. B. Teilchenphysik, Higgsfeld) nähergebracht. Nach dem Modell der didaktischen Rekonstruktion [3] wird aktuell mit Hilfe der Methode der Akzeptanzbefragungen [4] und qualitativer Textanalyse [5] die Lernwirksamkeit des Unterrichtskonzeptes evaluiert und dieses weiterentwickelt. Der Artikel gibt Einblick in die wesentlichen Merkmale und ersten Ergebnisse des EFA

Drahtlose Beschleunigungsmessung mit der Nintendo Wii Remote

Beschleunigungssensoren haben bereits seit einiger Zeit Einzug in die moderne Welt gefunden. Als Auslöser für Airbags und Notschalter für frei fallende Notebookfestplatten begegnen sie uns in der Alltagstechnik. Die Idee, Beschleunigungssensoren für den Mechanikunterricht einzusetzen, ist nicht neu. Für den Schuleinsatz optimierte Systeme stehen beispielsweise von Pasco und Phywe zur Verfügung und auch zur drahtlosen Übertragung gibt es bereits professionelle Systeme. Die hohen Anschaffungskosten hierfür wirken jedoch abschreckend. Die Nutzung der Phymote-Software mit der kostengünstig erhältlichen Nintendo Wii Remote erlaubt es, die wesentlichen Möglichkeiten der teuren, professionellen Systeme zu reproduzieren. Im Artikel werden die Technik sowie die dazu notwendige Software vorgestellt und an Beispielen erläutert