Modul: Experimentalphysik I - Energie, Zeit, Raum

Inhalte

Newtonsche und Relativistische Mechanik

-   Geradlinige Bewegung

-   Superposition von Kräften und Bewegungsvorgängen

-   Kreisbewegung

-   Geradlinig bewegte und rotierende Bezugssysteme, Inertialsysteme

-   Prinzipien der Relativitätstheorie

Erhaltungssätze der Mechanik

-   Fundamentale physikalische Wechselwirkungen

-   Impuls, mechanische Energie und Bahndrehimpuls von Punktmassen

-   Innere und äußere Energie, Impuls und Drehimpuls von Systemen

-   Rotation starrer Körper, Präsession und Nutation

-   Statik, Gleichgewicht der Kräfte und Drehmomente

-   elastische und inelastische Stöße

-   Planetenbewegung (Keplersche Gesetze)

Periodische Prozesse

-   ungedämpfte, gedämpfte und erzwungene Schwingungen

-   Überlagerung von Schwingungen, Schwebung, Fourieranalyse

-   harmonische mechanische Wellen

-   stehende Wellen, Resonatoren

-   Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, Dispersionsrelation

-   Huygens-Fresnelsches Prinzip, Brechung und Reflexion

-   Schallwellen

Kontinua

-   Aggregatzustände

-   elastische Module, plastische Deformation, viskoelastisches Verhalten

-   Ruhende Gase und Flüssigkeiten, Adhäsion und Kohäsion

-   Strömende Gas und Flüssigkeiten, Bernoulli, Strömungswiderstand

Qualifikationsziele

Die Studierenden

-   können Bewegungsprozesse des Alltags mit den Newtonschen Bewegungsgleichungen beschreiben,

-   kennen die Grenzen der Newtonschen Mechanik und die Prinzipien der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie,

-   beschreiben grundlegende Wechselwirkungen durch Kräfte und Drehmomente,

-   kennen die Erhaltungssätze der Mechanik und ihre Anwendungen,

-   nutzen physikalische Gesetze zur Beschreibung und Erklärung von mechanischen Schwingungen und Wellen,

-   sind mit der Mechanik von Kontinua, insbesondere ruhender und bewegter Gase und Flüssigkeiten, vertraut,

-   wenden mathematische Methoden zur Beschreibung physikalischer Phänomene an (Umgang mit Skalaren und Vektoren, Lösen einfacher Differentialgleichungen mit einem Ansatz, Prinzip der Fouriertransformation),

-   sind vertraut mit der Planung, Durchführung und Dokumentation von Experimenten,

-   können Daten erfassen, analysieren, diskutieren und beurteilen,

-   können die Aussagekraft von verschiedenen Messmethoden beurteilen.

Klausur, 90 Minuten

Schriftliche Bearbeitung von 50% der Übungsaufgaben und zweimaliger Tafelvortrag und Diskussion einer Lösung

4 Praktikumsberichte (je mit Beschreibung des Experiments, der Daten, deren Analyse und Diskussion)

WiSe