Hilfe

AtomAni-Logo AtomAni ist ein Programm, um die Atombewegung von Edelgasen zu simulieren.
Es ist im Rahmen einer Projektarbeit an der Informatikmittelschule Frauenfeld entstanden.
Der Name leitet sich aus den Wörtern Atom und Animation ab.
Als Grundlage für die Entwicklung diente das 2008 erschienene Programm Atomarium.

Experimentwahl

In der Experimentwahl werden die verfügbaren Experimente angezeigt. Sie können in Ordner gruppiert werden, um einen besseren Überblick zu bekommen. Tippen Sie auf eine der Kacheln, um sie zu öffnen.

Simulation

Die Simulation besteht aus zwei Bereichen, dem Simulationsbereich und dem Informationsbereich.

Simulationsbereich

In diesem Bereich werden die Atome als bewegte Kugeln dargestellt. Der Kameraausschnitt der Simulation lässt sich frei definieren, somit können die Atome von allen Seiten betrachtet werden.

Informationsbereich

Hier werden die Diagramme und Steuerelemente angezeigt. Diagramme dienen der Visualisierung der Daten. Sie werden in der Simulationskonfiguration aktiviert. Durch Steuerelemente lässt sich die Animation kontrollieren. Es stehen zurzeit folgende Diagramme und Steuerelemente zur Verfügung:

Diagramme

Steuerelemente

Simulationsskript

Eine Simulation wird durch eine JSON Datei beschrieben. Diese muss aus mindestens vier Attributen bestehen. Empfehlenswert ist es das JSON-Schema wie im nachfolgenden Beispiel hinzuzufügen. So werden Vorschläge und Autokorrektur automatisch geladen, sofern das Textverarbeitungsprogramm dies unterstützt.

Beispiel

{
    "$schema": "https://raw.githubusercontent.com/AlexRomberg/AtomAni/master/src/res/experimentSchema.json",
    "charts": [],
    "atoms": [],
    "walls": [],
    "controls": []
}

Diagramme [charts]

Diagramme lassen sich mit Hilfe von IDs anzeigen. Diese sind im Abschnitt Informationsbereich in eckigen Klammern notiert.
Ein Diagramm besteht aus folgenden Informationen:

Name Erklärung Beispiel
id Kürzel, das die Art des Diagramms bestimmt "avgVel"
title Text, der über dem Diagramm steht "Geschwindigkeit"
lineColor Linienfarbe des Diagramms "rgba(0,0,200,1)"
fillColor Füllfarbe des Bereichs unter der Linie "rgba(0,0,170,0.4)"

Beispiel

"charts": [{
    "id": "avgVel",
    "title": "Geschwindigkeit",
    "lineColor": "rgba(0,0,200,1)",
    "fillColor": "rgba(0,0,170,0.4)"
}]

Atome [atoms]

Atome könne einzeln oder als Gitter platziert werden und haben verschiedene Atomtypen (Farben).
Ein Atom oder eine Atom-Struktur (Gitter) besteht aus folgenden Informationen:

Name Erklärung Beispiel
type Beschreibung ob Gitter ("grid") oder Einzelatom ("single") "grid"
x, y, z Raumkoordinate zur Positionierung im Raum -60
width, height, depth Anzahl Atome im Gitter, in der jeweiligen Richtung
Nur bei type:grid.		 5
atomType Kürzel, zur Bestimmung des Atom-Typs (ne, ar, kr) "ne"

Beispiel

"atoms": [{
    "type": "grid",
    "x": -60,
    "y": -60,
    "z": -60,
    "width": 5,
    "height": 5,
    "depth": 5,
    "atomType": "ne"
},
{
    "type": "single",
    "x": 200,
    "y": -180,
    "z": 240,
    "atomType": "ar"
}]

Wände [walls]

Wände können in Form von Boxen erstellt werden.
Eine Box besteht aus folgenden Informationen:

Name Erklärung Beispiel
style Art der Wand. (
"wall": unendlich grosse Wand
"visual": Box die nur Visuel sichtbar ist
"box": ein Würfel		 "box"
x, y, z Raumkoordinate zur Positionierung im Raum (nicht bei style "wall") -300
width, height, depth Grösse in Pixeln in der jeweiligen Richtung (nicht bei style "wall") 600
direction Achsenrichtung auf der die Wand liegt (nur bei style "wall") "x"
position Achsenabschnitt bei dem die Wand liegt (nur bei style "wall") 50
type Verhalten der Wand. (
"rebound": Abprallen
"force-LJ": Kraftauswirkung beidseitig
nicht bei style "visual")		 "force-LJ"

Beispiel

"walls": [{
    "style": "box",
    "x": -300,
    "y": -300,
    "z": -300,
    "width": 600,
    "height": 600,
    "depth": 600,
    "type": "force-LJ"
},
{
    "style": "wall",
    "direction": "x",
    "position": 50,
    "type": "rebound"
}]

Kontrollelemente [controls]

Kontrollelemente lassen sich mithilfe von IDs auswählen.
Ein Kontrollelement besteht aus folgenden Informationen:

Name Erklärung Beispiel
id Kürzel, das die Art des Kontrollelements bestimmt. "temp"
name Bezeichnung, die über dem Element angezeigt wird. "Kühlen/Heizen"

Beispiel

"controls": [{
    "id": "temp",
    "name": "Kühlen/Heizen"
}]

Häufige Fragen

Wieso verschwinden manche Atome bei Kollisionen?

Wenn sich ein Atom zu schnell in ein anderes Atom oder eine Wand bewegt kommt es vor, dass die exponentiell wirkende Kraft eine extreme Beschleunigung zufolge hat. So wird das Atom aus dem Sichtfeld geschleudert und scheint zu verschwinden. Dies kann teilweise auf eine Überlastung des Geräts zurückgeführt werden, welches nicht genügend Berechnungen pro Sekunde durchlaufen kann.

Was ist JSON-Schema und wie verwende ich es?

JSON-Schema ist ein Bauplan für das Experimente JSON. Es werden Regeln deffiniert, mit welchen sich diese Experimentkonfiguration überprüfen lässt. Texteditoren wie VSCode laden diese Konfiguration automatisch und zeigen Vorschläge an.

Ich habe einen Fehler gefunden, was soll ich tun?

Das Projekt AtomAni wird auf GitHub verwaltet. Dort lässt sich unter dem Tab "issues" ein Fehler melden. Andernfalls bin ich auch persönlich erreichbar.

Bibliotheken

Dieses Programm verwendet:

MIT Lizenz

Mitwirkende

Entwicklung

Alexander Romberg

Betreuung

Sven Nüesch

Im Auftrag von

Dr. Jörg Engweiler

Unterstützer

Dario Romandini
Hans-Ueli Ehrensperger
Dr. Johannes Keller
Dr. Markus Romberg
Philipp Reinhard