Biophysik, Fluide und Geowissenschaften
Membranerregung, Strömungen in porösen Medien, Klima und Ozean sowie vereinfachte Modelle der festen Erde
- NeuHochschule / Forschung
Dosis-Wirkungs-Beziehung und Hill-Kurven
Hill-Kurve der Wirkung über der Konzentration: EC50 und IC50, Steigung nH, Verschiebung durch Agonist und Antagonist, therapeutisches Fen…
- NeuHochschule / Forschung
SIRS mit nachlassender Immunität
SIRS-Modell: Nachlassen der Immunität ω (R→S), Auffrischdosen, saisonales β(t), endemisches Gleichgewicht und R0.
- NeuHochschule / Forschung
Räuber-Beute: Holling-Funktionsantwort
Lotka–Volterra und Holling-Typen I–III: Sättigung der Jagd, Tragfähigkeit der Beute, Nullklinen und Grenzzyklen.
- NeuHochschule / Forschung
Chemostat und Monod-Wachstum
Durchlaufkultur: spezifische Wachstumsrate nach Monod μ(S), Verdünnung D, Auswaschungsschwelle, Ertrag und Produktivität DX(D).
- NeuHochschule / Forschung
Integrate-and-Fire-Netz
Integrate-and-Fire mit Leckstrom: Refraktärzeit, synaptische Gewichte, Spike-Raster, Kurven V(t) und Synchroniemaß.
- NeuHochschule / Forschung
Drift-Diffusions-Modell: Reaktionszeit
Akkumulation von Evidenz bis zu den Grenzen ±a: Drift, Rauschen, Startverzerrung, Histogramme der Reaktionszeit und Kompromiss Geschwindi…
- NeuHochschule / Forschung
Enzymkinetik mit Hemmung
Kompetitive, nichtkompetitive und unkompetitive Hemmung: Michaelis-Menten-Kurven, Verschiebungen der scheinbaren Km und Vmax, Lineweaver-…
- NeuHochschule / Forschung
Hardy-Weinberg-Gleichgewicht
Allelhäufigkeit p, Genotypen p², 2pq, q²; Selektion, Mutation und Lehrtrajektorien der Gendrift.
- NeuHochschule / Forschung
Logistische Ernte und maximaler Dauerertrag (MSY)
Logistisches Wachstum mit konstanter Entnahme: MSY = rK/4, stabiler Bestand, Kollapsschwelle und Verlauf der Populationsgröße.
- NeuHochschule / Forschung
Leslie-Matrix: Altersstruktur
Modell von Fertilität und Überleben: Verlauf der Populationsgröße, dominanter Eigenwert λ und stabile Altersverteilung.
- NeuHochschule / Forschung
Impfschwelle im SIR-Modell
Schwelle der Herdenimmunität: R_eff = R0(1−v), SIR-Ausbrüche, Maximum der Infizierten und Endgröße bei unterschiedlicher Impfquote.
- NeuHochschule / Forschung
Turing-Strukturen
Aktivator-Inhibitor-System: Flecken, Streifen und „Würmer“, Verhältnis der Diffusionskoeffizienten und schematische Dispersionsrelation.
- NeuHochschule / Forschung
Aktionspotenzial (Hodgkin-Huxley)
Aktionspotenzial am Riesenaxon des Tintenfischs: Spannung V(t), Gating-Variablen m, h, n, Stromimpuls und Leitfähigkeiten von Na⁺ und K⁺.
- NeuHochschule / Forschung
Kardiales Aktionspotenzial
Lehrmodell im Geist von FitzHugh-Nagumo und Noble: schneller Aufstrich, Plateau der Repolarisation, Erholungstor und S1–S2-Protokoll — Er…
- NeuHochschule / Forschung
Calcium-Oszillator (IP₃-Rezeptor)
IP₃-Rezeptor im Geist von Li–Rinzel: cytosolisches Ca²⁺, Vorrat im ER, calciuminduzierte Freisetzung, SERCA-Pumpe, Flüsse und Phasenportr…
- NeuHochschule / Forschung
Genetischer Schalter
Zwei wechselseitig reprimierende Gene mit Hill-Kooperativität: Bistabilität A-hoch / B-hoch, Nullklinen, Hysterese über den Induktor und…
- NeuHochschule / Forschung
Circadiane Uhr (Goodwin)
Molekulare Uhr: verzögerte negative transkriptionelle Rückkopplung, Phasenversatz von mRNA, Protein und Repressor, Periode und Phasenvers…
- NeuHochschule / Forschung
Pharmakokinetik: Ein- und Zweikompartimentmodell
Lineares intravenöses Modell: Bolus, Infusion und wiederholte Gaben; Konzentrationen von zentralem und peripherem Kompartiment, terminale…
- NeuSchule
Sauerstoff-Hämoglobin-Dissoziationskurve
Hb-Sättigung nach der Hill-Gleichung gegen pO₂ mit Verschiebungen des effektiven P50 durch pH, CO₂ und Temperatur; arterieller und venöse…
- NeuHochschule / Forschung
Hodgkin-Huxley- / FitzHugh-Nagumo-Netz
Erregbares Netz aus FitzHugh-Nagumo-Reduktionen: Kette oder Ring, sigmoide synaptische Kopplung, Ausbreitungsverzögerung, Wellen vom Schr…
- NeuHochschule / Forschung
Kabelgleichung am Axon
Passives Kabel: ∂V/∂t = D∂²V/∂x² − (V−V_r)/τ + I. Vergleichen Sie homogene Faser und myelinisierte Faser: auf den Internodien ist D größe…
- NeuSchule
Gekoppelte FitzHugh-Nagumo-Neuronen
Zwei erregbare FitzHugh-Nagumo-Elemente mit diffuser Kopplung: Phasenportraits, Spannungsspuren und Synchronisation über die Kopplungsstä…
- NeuSchule
Nernst-Potenzial und Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung
E_K und E_Na nach Nernst aus Innen- und Außenkonzentrationen; Abschätzung des Ruhepotenzials nach Goldman-Hodgkin-Katz.
- NeuHochschule / Forschung
Kelvin-Helmholtz-Instabilität
Zwei parallele Strömungen mit Geschwindigkeitssprung U: Anwachsrate σ(k) im vereinfachten Modell und Animation der Wogen an der Grenze (l…
- NeuHochschule / Forschung
Taylor-Couette-Strömung
Spalt d, Zylinder Ω_i und Ω_o, kinematische Viskosität ν: Taylor-Zahl Ta und Schwelle Ta_c für torusförmige Wirbel — Schema und Formel.
- NeuSchule
Darcysches Gesetz und Eindringtiefe
Eindimensionale Standrohrspiegelhöhe h(z,t): ∂h/∂t = K ∂²h/∂z²; feste Randwerte — Relaxationszeit und diffusive Eindringlänge.
- NeuSchule
Absenkung am Brunnen (Theis)
Gespannter Grundwasserleiter: Absenkungstrichter s(r,t) = (Q/(4πT)) W(u), u = r²S/(4Tt); Transmissivität, Speicherkoeffizient, Beobachtun…
- NeuSchule
Hochwasserhäufigkeit (Gumbel)
Jahresmaxima nach der Gumbel-Verteilung: Wiederkehrzeit T, Überschreitungswahrscheinlichkeit, Bemessungshochwasser x_T und Schätzung nach…
- NeuSchule
Bodenwasser-Retentionskurve
van-Genuchten-Kurve θ(ψ), effektive Sättigung S_e, Mualem-Leitfähigkeit K(θ), Feldkapazität, Welkepunkt und pflanzenverfügbares Wasser.
- NeuSchule
Abflusshydrograph eines Einzugsgebiets
Niederschlagshyetogramm, Anfangsverluste, Infiltration, Faltung mit dreieckiger Einheitsganglinie, Scheitelabfluss und Zeit bis zum Schei…
- NeuSchule
Penning-Falle
Bewegung einer Ladung im Quadrupolpotential Φ ∝ x²−y² und axialem Magnetfeld B: begrenzte epizykloidenartige Bahnen.
- NeuSchule
Hodograph der P- und S-Wellen in einem Zweischichtmedium
P- und S-Wellen im Zweischicht-Strahlmodell: reflektierte Äste und Kopfwellenzweige, falls die untere Schicht schneller ist; Hodograph un…
- NeuHochschule / Forschung
Umpolungen des Erdmagnetfelds
Niedermodiges Schema eines α–Ω-Dynamos: axialer Dipol B(t) aus einer skalaren Gleichung mit Symmetriebruch — stochastische Umpolungen, ni…
- NeuSchule
Treibhauseffekt: eine und zwei Schichten
Vergleich der Oberflächentemperatur für eine infrarote Schicht und zwei gekoppelte Schichten; Planetenalbedo α bei gleichem Sonnenfluss.
- NeuSchule
Energiebilanz und Eis-Albedo
Budyko-Modell (1−α)S/4 = εσT⁴: Eis- und eisfreie Albedo, Hysterese von Gefrieren und Tauen beim Gang von S, wahlweise glattes α(T).
- NeuSchule
Städtische Wärmeinsel
Zwei nulldimensionale Oberflächen: Albedo, Wärmekapazität, anthropogene Wärme, strahlungsbedingte und turbulente Kühlung; ΔT Stadt−Land u…
- NeuSchule
Daisyworld: Klimaregulation
Schwarze und weiße Gänseblümchen auf kahlem Boden ändern die Planetenalbedo; Vergleich T(L) mit einem leblosen Planeten — Lehrmodell von…
- NeuSchule
El-Niño-Oszillator mit Verzögerung
Skalare Gleichung mit Verzögerung ẋ = a·x(t−τ) − b·x − c·x³ plus saisonale Anregung: qualitative Schwankungen El Niño und La Niña, nicht…
- NeuHochschule / Forschung
Rossby-Wellen auf der Beta-Ebene
Lineare Planetenwelle ψ = A cos(kx+ly−ωt), ω = −βk/(k²+l²+Rd⁻²): Bänder der Stromfunktion und geostrophische Pfeile — westlicher Phasengang.
- NeuHochschule / Forschung
Geostrophischer und thermischer Wind
Gleichgewicht aus Druckgradientkraft und Coriolis-Kraft: die Isobaren legen den geostrophischen Wind fest, der meridionale Temperaturgrad…
- NeuHochschule / Forschung
Atmosphärische Stabilität und Teilchendiagramm
Lehrsonderung: Umgebungsgradient, trockener und feuchter Aufstieg des Teilchens, LCL, LFC, Gleichgewichtsniveau, CAPE, CIN und Hebungsindex.
- NeuHochschule / Forschung
Schadstofffahne im Grundwasser
Impuls eines gelösten Schadstoffs in einem homogenen Grundwasserleiter: Advektion, Längs- und Querdispersion, Retardationsfaktor R und Du…
- NeuHochschule / Forschung
Stabilität eines unendlichen Hangs
Sicherheitsfaktor im Grenzgleichgewicht für einen flachen ebenen Rutsch: Hangneigung, Kohäsion, Reibung, Tiefe und Porenwasserdruck durch…
- NeuHochschule / Forschung
Nachbeben: Omori und Gutenberg-Richter
Modifiziertes Omori-Gesetz n(t)=K/(t+c)^p und die Wiederholungskurve nach Gutenberg-Richter, b-Wert und synthetischer Katalog.
- NeuHochschule / Forschung
Mantelkonvektion (Modellzelle)
Lehrbild der Mantelkonvektion bei großer Prandtl-Zahl: Intensität über die Rayleigh-Zahl, thermische Grenzschichten, heißer Aufstrom und…
- NeuSchule
Kohlenstoffkreislauf (vier Reservoirs)
Atmosphäre, durchmischte Ozeanschicht, tiefer Ozean und Land: lineare Austausche; Emissionen und Impulse in GtC — Lehrwert für den Luftan…
- NeuSchule
Mittelozeanischer Rücken: magnetische Streifen
Symmetrische Streifen wachsen an der Spreizungsachse bei Polaritätswechseln — Lehrschema nach Vine–Matthews–Morley.
- NeuSchule
Gletscherbewegung (Glensches Fließgesetz)
Eisdicke H(x,t) auf geneigtem Bett: nichtlinearer Fluss q ∝ H^{n+2}|∂s/∂x|^{n−1}∂s/∂x und Akkumulation; τ_b ≈ ρgH sinα.
- NeuSchule
Mäanderbildung eines Flusses
Gerinneachse y(x,t) mit festgehaltenen Enden: ∂y/∂t ≈ k₁ ∂κ/∂s + λ y_xx, κ ≈ y_xx — Lehrschema der Krümmung ohne volle Sedimenthydraulik.
- NeuHochschule / Forschung
Ekman-Spirale
Stationärer Winddrift: Coriolis-Parameter f und Wirbelviskosität A_z legen Drehung und Abklingen der Horizontalgeschwindigkeit mit der Ti…