Experimentalphysik 1: Mechanik (EP-1)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 1: Mechanics)
Modulverantwortliche/r: Dozenten der experimentellen Physik
Lehrende:
Dozenten der experimentellen Physik
Startsemester: |
WS 2016/2017 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
Mechanik
Gebiete der Physik, Längen- und Geschwindigkeitsskalen, Abgrenzung klassische/ Quanten-/ relativistische Physik; Physikalische Größen; Messungen und Messfehler
Bewegung auf Raumkurven, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehbewegungen, Längen-
und Zeitmessung; Masse, Impuls, Impulserhaltung; Newtonsche Gesetze; Kraftfelder,
Arbeit, Potential, Energie, Energiesatz, Leistung; Bewegungsgleichungen; Drehimpuls,
Drehmoment
Klassisch: Inertialsysteme und Galilei-Transformation; Beschleunigte Bezugssysteme,
Scheinkräfte (insb. Zentrifugal, Coriolis); Spezielle Relativitätstheorie: Konstanz der
Lichtgeschwindigkeit und ihre Konsequenzen; Lorentz-Transformation; relativistische
Phänomene (insbesondere Zeitdilatation, Längenkontraktion, Zwillingsparadoxon);
Vierervektoren, Lorentz-Skalarprodukt, relativistische Energie-Impuls-Beziehung
Schwerpunkt, Schwerpunktbewegung, Erhaltungssätze; Stöße: Elastische/inelastische
Stöße, Streuprozesse, relativistische Stöße; Gravitation und Planetenbewegungen,
Keplersche Gesetze
Darstellung von Volumen und Masse als Volumenintegrale; Rotationsenergie, Drehimpuls,
Trägheitsmoment; Bewegung des starren Körpers (Kinematik, Gleichgewichtslage,
Abrollen); Bewegungsgleichungen (Rotation um feste Achse, freier Kreisel: Nutation,
Präzession, Stabilität von Drehachsen)
Reibung zwischen festen Körpern; Elastische Deformationen (Hooke, Kontraktion,
Scherung, Torsion, Biegung); Hydrostatik (Statischer Druck, Auftrieb);
Flüssigkeitsgrenzflächen (Oberflächenspannung, Kapillarität); Strömungen (Reibungsfrei:
Bernoulli; mit Reibung: Laminar (Hagen-Poiseuille), turbulent (Navier-Stokes);
Aerodynamik, cw-Wert, aerodynamische Phänomene)
Kompressibilität, barometrische Höhenformel; kinetische Gastheorie (Druck, Verbindung
zu absoluter Temperatur, Stoßquerschnitt, freie Weglänge); Maxwell-Verteilung
Schwingungen: Freier Oszillator, erzwungene Schwingungen, Resonanz, gekoppelte
Schwingungen, Überlagerung von Schwingungen; Wellen: Beschreibung, Wellengleichung,
Wellenphänomene (Reflexion, Brechung, Beugung, Überlagerung), stehende Wellen,
bewegte Sender und Empfänger
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung mechanischer Vorgänge gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis
wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an
Studien-/Prüfungsleistungen: