@phdthesis{Bergweiler2005,
  author    = {Bergweiler, Steffen},
  title     = {K{\"o}rperoszillation und Schallabstrahlung akustischer Wellenleiter unter Ber{\"u}cksichtigung von Wandungseinfl{\"u}ssen und Kopplungseffekten : Ver{\"a}ndern Metalllegierung und Wandungsprofil des Rohrresonators den Klang der labialen Orgelpfeife?},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-6561},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Am Beispiel der Orgelpfeife wurde der Einfluss der Wandungsgeometrie des akustischen Wellenleiters auf die Schallabstrahlung untersucht. F{\"u}r verschiedene Metalllegierungen wurden unterschiedliche Profile der Orgelpfeifenwandung verglichen: ein konisches Wandungsprofil mit zur M{\"u}ndung hin abnehmender Wandungsst{\"a}rke und ein paralleles Wandungsprofil mit konstanter Wandungsst{\"a}rke. F{\"u}r eine hohe statistische Sicherheit der Ergebnisse wurden s{\"a}mtliche Untersuchungen an vier mal zehn Testpfeifen durchgef{\"u}hrt. Mit Ausnahme der beschriebenen Unterschiede sind die Pfeifen von gleichen Abmessungen und auf gleichen Klang intoniert. Die {\"U}berpr{\"u}fung der Wandungseinfl{\"u}sse auf den Klang besteht aus drei verschiedenen Untersuchungen: Erstens, einer subjektiven Hinterfragung der Wahrnehmbarkeit in einem H{\"o}rtest. Zweitens wurde der abgestrahlte Luftschall objektiv gemessen und das Spektrum der Pfeifen in seinen Komponenten (Teilt{\"o}ne, Grundfrequenz) verglichen. Drittens wurde mit einer neuartigen Messtechnik die Oszillation des Pfeifenk{\"o}rpers (ein einem akustischen Monopol entsprechendes "Atmen" des Querschnitts) untersucht. Die Ergebnisse belegen die Wahrnehmbarkeit unterschiedlicher Wandungsprofile als auch klare objektive Differenzen zwischen den emittierten Schallspektren. Ein Atmen mit guter Korrelation zur inneren Druckanregung best{\"a}tigt den Einfluss wandungsprofilabh{\"a}ngiger Oszillationen auf den Klang der Orgelpfeife. Schließlich wurde die Interaktion zweier in Abstand und Grundfrequenz nah beieinander liegender Orgelpfeifen {\"u}berpr{\"u}ft. Als Ursache des dabei wahrnehmbaren Oktavsprung des Orgeltons konnte eine gegenphasiger Oszillation des Grundtons beider Pfeifen nachgewiesen werden.},
  subject      = {Schallabstrahlung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fischer2014,
  author    = {Fischer, Jost Leonhardt},
  title     = {Nichtlineare Kopplungsmechanismen akustischer Oszillatoren am Beispiel der Synchronisation von Orgelpfeifen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-71975},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2014},
  abstract  = {In dieser Arbeit werden nichtlineare Kopplungsmechanismen von akustischen Oszillatoren untersucht, die zu Synchronisation f{\"u}hren k{\"o}nnen. Aufbauend auf die Fragestellungen vorangegangener Arbeiten werden mit Hilfe theoretischer und experimenteller Studien sowie mit Hilfe numerischer Simulationen die Elemente der Tonentstehung in der Orgelpfeife und die Mechanismen der gegenseitigen Wechselwirkung von Orgelpfeifen identifiziert. Daraus wird erstmalig ein vollst{\"a}ndig auf den aeroakustischen und fluiddynamischen Grundprinzipien basierendes nichtlinear gekoppeltes Modell selbst-erregter Oszillatoren f{\"u}r die Beschreibung des Verhaltens zweier wechselwirkender Orgelpfeifen entwickelt. Die durchgef{\"u}hrten Modellrechnungen werden mit den experimentellen Befunden verglichen. Es zeigt sich, dass die Tonentstehung und die Kopplungsmechanismen von Orgelpfeifen durch das entwickelte Oszillatormodell in weiten Teilen richtig beschrieben werden. Insbesondere kann damit die Ursache f{\"u}r den nichtlinearen Zusammenhang von Kopplungsst{\"a}rke und Synchronisation des gekoppelten Zwei-Pfeifen Systems, welcher sich in einem nichtlinearen Verlauf der Arnoldzunge darstellt, gekl{\"a}rt werden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird der Einfluss des Raumes auf die Tonentstehung bei Orgelpfeifen betrachtet. Daf{\"u}r werden numerische Simulationen der Wechselwirkung einer Orgelpfeife mit verschiedenen Raumgeometrien, wie z. B. ebene, konvexe, konkave, und gezahnte Geometrien, exemplarisch untersucht. Auch der Einfluss von Schwellk{\"a}sten auf die Tonentstehung und die Klangbildung der Orgelpfeife wird studiert. In weiteren, neuartigen Synchronisationsexperimenten mit identisch gestimmten Orgelpfeifen, sowie mit Mixturen wird die Synchronisation f{\"u}r verschiedene, horizontale und vertikale Pfeifenabst{\"a}nde in der Ebene der Schallabstrahlung, untersucht. Die dabei erstmalig beobachteten r{\"a}umlich isotropen Unstetigkeiten im Schwingungsverhalten der gekoppelten Pfeifensysteme, deuten auf abstandsabh{\"a}ngige Wechsel zwischen gegen- und gleichphasigen Sychronisationsregimen hin. Abschließend wird die M{\"o}glichkeit dokumentiert, das Ph{\"a}nomen der Synchronisation zweier Orgelpfeifen durch numerische Simulationen, also der Behandlung der kompressiblen Navier-Stokes Gleichungen mit entsprechenden Rand- und Anfangsbedingungen, realit{\"a}tsnah abzubilden. Auch dies stellt ein Novum dar.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Massie2011,
  author    = {Massie, Thomas Michael},
  title     = {Dynamic behavior of phytoplankton populations far from steady state : chemostat experiments and mathematical modeling},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-58102},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Nature changes continuously and is only seemingly at equilibrium. Environmental parameters like temperature, humidity or insolation may strongly fluctuate on scales ranging from seconds to millions of years. Being part of an ecosystem, species have to cope with these environmental changes. For ecologists, it is of special interest how individual responses to environmental changes affect the dynamics of an entire population - and, if this behavior is predictable. In this context, the demographic structure of a population plays a decisive role since it originates from processes of growth and mortality. These processes are fundamentally influenced by the environment. But, how exactly does the environment influence the behavior of populations? And what does the transient behavior look like? As a result from environmental influences on demography, so called cohorts form. They are age or size classes that are disproportionally represented in the demographic distribution of a population. For instance, if most old and young individuals die due to a cold spell, the population finally consists of mainly middle-aged individuals. Hence, the population got synchronized. Such a population tends to show regular fluctuations in numbers (denoted as oscillations) since the alternating phases of individual growth and population growth (due to reproduction) are now performed synchronously by the majority of the population.That is, one time the population growths, and the other time it declines due to mortality. Synchronous behavior is one of the most pervasive phenomena in nature. Gravitational synchrony in the solar system; fireflies flashing in unison; coordinate firing of pacemaker cells in the heart; electrons in a superconductor marching in lockstep. Whatever scale one looks at, in animate as well as inanimate systems, one is likely to encounter synchrony. In experiments with phytoplankton populations, I could show that this principle of synchrony (as used by physicists) could well-explain the oscillations observed in the experiments, too. The size of the fluctuations depended on the strength by which environmental parameters changed as well as on the demographic state of a population prior to this change. That is, two population living in different habitats can be equally influenced by an environmental change, however, the resulting population dynamics may be significantly different when both populations differed in their demographic state before. Moreover, specific mechanisms relevant for the dynamic behavior of populations, appear only when the environmental conditions change. In my experiments, the population density declined by 50\% after ressource supply was doubled. This counter-intuitive behavior can be explained by increasing ressource consumption. The phytoplankton cells grew larger and enhanced their individual constitution. But at the same time, reproduction was delayed and the population density declined due to the losses by mortality. Environmental influences can also synchronize two or more populations over large distances, which is denoted as Moran effect. Assume two populations living on two distant islands. Although there is no exchange of individuals between them, both populations show a high similarity when comparing their time series. This is because the globally acting climate synchronizes the regionally acting weather on both island. Since the weather fluctuations influence the population dynamics, the Moran effect states that the synchrony between the environment equals the one between the populations. My experiments support this theory and also explain deviations arising when accounting for differences in the populations and the habitats they are living in. Moreover, model simulations and experiments astonishingly show that the synchrony between the populations can be higher than between the environment, when accounting for differences in the environmental fluctuations ("noise color").},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2014,
  author    = {Schaefer, Laura},
  title     = {Synchronisationsph{\"a}nomene myotendin{\"o}ser Oszillationen interagierender neuromuskul{\"a}rer Systeme},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-72445},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2014},
  abstract  = {Muskeln oszillieren nachgewiesener Weise mit einer Frequenz um 10 Hz. Doch was geschieht mit myofaszialen Oszillationen, wenn zwei neuromuskul{\"a}re Systeme interagieren? Die Dissertation widmet sich dieser Fragestellung bei isometrischer Interaktion. W{\"a}hrend der Testmessungen ergaben sich Hinweise f{\"u}r das Vorhandensein von m{\"o}glicherweise zwei verschiedenen Formen der Isometrie. Arbeiten zwei Personen isometrisch gegeneinander, k{\"o}nnen subjektiv zwei Modi eingenommen werden: man kann entweder isometrisch halten - der Kraft des Partners widerstehen - oder isometrisch dr{\"u}cken - gegen den isometrischen Widerstand des Partners arbeiten. Daher wurde zus{\"a}tzlich zu den Messungen zur Interaktion zweier Personen an einzelnen Individuen gepr{\"u}ft, ob m{\"o}glicherweise zwei Formen der Isometrie existieren. Die Promotion besteht demnach aus zwei inhaltlich und methodisch getrennten Teilen: I „Single-Isometrie" und II „Paar-Isometrie". F{\"u}r Teil I wurden mithilfe eines pneumatisch betriebenen Systems die hypothetischen Messmodi Halten und Dr{\"u}cken w{\"a}hrend isometrischer Aktion untersucht. Bei n = 10 Probanden erfolgte parallel zur Aufzeichnung des Drucksignals w{\"a}hrend der Messungen die Erfassung der Kraft (DMS) und der Beschleunigung sowie die Aufnahme der mechanischen Muskeloszillationen folgender myotendin{\"o}ser Strukturen via Mechanomyo- (MMG) bzw. Mechanotendografie (MTG): M. triceps brachii (MMGtri), Trizepssehne (MTGtri), M. obliquus externus abdominis (MMGobl). Pro Proband wurden bei 80 \% der MVC sowohl sechs 15-Sekunden-Messungen (jeweils drei im haltenden bzw. dr{\"u}ckenden Modus; Pause: 1 Minute) als auch vier Erm{\"u}dungsmessungen (jeweils zwei im haltenden bzw. dr{\"u}ckenden Modus; Pause: 2 Minuten) durchgef{\"u}hrt. Zum Vergleich der Messmodi Halten und Dr{\"u}cken wurden die Amplituden der myofaszialen Oszillationen sowie die Kraftausdauer herangezogen. Signifikante Unterschiede zwischen dem haltenden und dem dr{\"u}ckenden Modus zeigten sich insbesondere im Bereich der Erm{\"u}dungscharakteristik. So lassen Probanden im haltenden Modus signifikant fr{\"u}her nach als im dr{\"u}ckenden Modus (t(9) = 3,716; p = .005). Im dr{\"u}ckenden Modus macht das l{\"a}ngste isometrische Plateau durchschnittlich 59,4 \% der Gesamtdauer aus, im haltenden sind es 31,6 \% (t(19) = 5,265, p = .000). Die Amplituden der Single-Isometrie-Messungen unterscheiden sich nicht signifikant. Allerdings variieren die Amplituden des MMGobl zwischen den Messungen im dr{\"u}ckenden Modus signifikant st{\"a}rker als im haltenden Modus. Aufgrund dieser teils signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Messmodi wurde dieses Setting auch im zweiten Teil „Paar-Isometrie" ber{\"u}cksichtigt. Dort wurden n = 20 Probanden - eingeteilt in zehn gleichgeschlechtliche Paare - w{\"a}hrend isometrischer Interaktion untersucht. Die Sensorplatzierung erfolgte analog zu Teil I. Die Oszillationen der erfassten MTG- sowie MMG-Signale wurden u.a. mit Algorithmen der Nichtlinearen Dynamik auf ihre Koh{\"a}renz hin untersucht. Durch die Paar-Isometrie-Messungen zeigte sich, dass die Muskeln und die Sehnen beider neuromuskul{\"a}rer Systeme bei Interaktion im bekannten Frequenzbereich von 10 Hz oszillieren. Außerdem waren sie in der Lage, sich bei Interaktion so aufeinander abzustimmen, dass sich eine signifikante Koh{\"a}renz entwickelte, die sich von Zufallspaarungen signifikant unterscheidet (Patchanzahl: t(29) = 3,477; p = .002; Summe der 4 l{\"a}ngsten Patches: t(29) = 7,505; p = .000). Es wird der Schluss gezogen, dass neuromuskul{\"a}re Komplement{\"a}rpartner in der Lage sind, sich im Sinne koh{\"a}renten Verhaltens zu synchronisieren. Bez{\"u}glich der Parameter zur Untersuchung der m{\"o}glicherweise vorhandenen zwei Formen der Isometrie zeigte sich bei den Paar-Isometrie-Messungen zwischen Halten und Dr{\"u}cken ein signifikanter Unterschied bei der Erm{\"u}dungscharakteristik sowie bez{\"u}glich der Amplitude der MMGobl. Die Ergebnisse beider Teilstudien best{\"a}rken die Hypothese, dass zwei Formen der Isometrie existieren. Fraglich ist, ob man {\"u}berhaupt von Isometrie sprechen kann, da jede isometrische Muskelaktion aus feinen Oszillationen besteht, die eine per Definition postulierte Isometrie ausschließen. Es wird der Vorschlag unterbreitet, die Isometrie durch den Begriff der Hom{\"o}ometrie auszutauschen. Die Ergebnisse der Paar-Isometrie-Messungen zeigen u.a., dass neuromuskul{\"a}re Systeme in der Lage sind, ihre myotendin{\"o}sen Oszillationen so aufeinander abzustimmen, dass koh{\"a}rentes Verhalten entsteht. Es wird angenommen, dass hierzu beide neuromuskul{\"a}ren Systeme funktionell intakt sein m{\"u}ssen. Das Verfahren k{\"o}nnte f{\"u}r die Diagnostik funktioneller St{\"o}rungen relevant werden.},
  language  = {de}
}