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Dieses Modul gibt eine Einführung in die klassische Physik, insbesondere der Mechanik der Punktmassen, starren Körper und Kontinua. Sie wird im FS fortgesetzt durch PHY121 Physik II, welche die Thermodynamik, Elektrodynamik und Optik umfasst.
Das Modul besteht aus einer Vorlesung (4 Lektionen pro Woche), wöchentlichen Uebungen (jede Woche zwei Stunden Besprechung). Das Modul wird mit einer Prüfung Anfang Januar abgeschlossen und ergibt im Total 8ECTS.
Lernziele: Am Ende der Veranstaltung sollten Studierende folgende Fähigkeiten erworben haben:
1. Den Ursprung des internationalen Einheitensystems kennen
2. Probleme mit Hilfe von Dimensionsanalyse quantitativ lösen können.
3. Fehler von Messungen und deren Effekt auf Resultate quantitativ angeben können.
4. Skalengesetze als solche in Daten erkennen und quantitativ beschreiben können.
5. Die Newton'schen Prinzipien verstehen und anwenden können auf Systeme von Punktmassen
6. Bewegungsgleichungen als Differenzialgleichungen aufstellen und in einem passenden Koordinatensystem lösen können.
7. Die Ursprünge und Anwendungen der Energie- und Impulserhaltung kennen
8. Drehimpulserhaltung und Drehmomente auf die Beschreibung von Kreisbewegungen, rollenden Bewegungen und Kreiseln anwenden können.
9. Die Antwort von deformierbaren Körpern auf Biegung, Streckung, Stauchung und Torsion beschreiben können.
10. Den Einfluss von Viskosität und Kontinuität auf Strömungen quantitativ beschreiben.
11. Schwingungen, Resonanzen und Wellen mit Hilfe von Fourier-Zerlegungen und Fourier-Transformationen beschreiben können.
12. Transport von Energie mit Hilfe der Wellengleichung beschreiben können.
13. Beugungs- und Interferenz-Eigenschaften von Wellen kennen und auf Probleme anwenden können.
Leistungsnachweis:
- genügende Note in der Schlussprüfung (schriftliche Prüfung am 7.Januar 2025, 10-12 Uhr im Hörsaal 04G30). Zusätzlich 60 % der Uebungen sinnvoll bearbeitet
Literatur:
Die in der Vorlesung gezeigten Folien sind unten verfügbar.
Ein Skript zu den Vorlesungen Physik I und II finden Sie hier (PDF, 39 MB)
Weitere Literatur:
- Demtröder, Experimentalphysik 1, Springer
- Feynman lectures Band 1, Addison-Wesley
- Ghertsen, Meschede, Physik, Springer
- Tipler, Physik
- Giancoli, Physik
- Halliday, Resnik, Walker, Halliday Physik
In der Vorlesung gezeigte Powerpoint Folien:
Einführung/Fehlerrechnung/Einheiten/Skalengesetze (PDF, 3 MB) (Version 12.07.24 )
Kinematik und Schwingungen (PDF, 2 MB) (Version 12.07.24)
Kräfte, Impuls, Energie und Bewegungsgleichungen (PDF, 1 MB) (Version 12.07.24)
Bezugssysteme, Zentralfelder, Drehimpulse (PDF, 674 KB) (Version 12.07.24)
Starrer Körper, Kreisel (PDF, 1 MB) (Version 12.07.24)
Elastizität (PDF, 1 MB) (Version 12.07.24)
Strömungen (PDF, 24 MB)(Version 12.07.24)
Resonanz und Wellen (PDF, 95 MB) (Version 12.07.24)
Podcasts der Vorlesungen finden Sie hier aus dem HS23 und hier aus dem HS 24 (fortlaufend ergänzt).
Notizen aus der Vorlesung
Vorläufiger Plan Inhalt (in Semesterwochen):
Woche 1: Einleitung, Quantifizierung, Fehlerrechnung, Einheiten.
Woche 2: Dimensionsanalyse, Skalengesetze, Kinematik in einer, zwei und drei Dimensionen.
Woche 3: Geschwindigkeit und Beschleunigung in kartesischen, Zylinder- und Kugelkoordinaten, Kreisbewegungen, Periodische Bewegungen, harmonische Schwingungen, Fourier-Analyse;
Woche 4: Inertialsysteme, Trägheit, die Newton'schen Prinzipien, Reaktionskräfte.
Woche 5: Anwendungen der Newton'schen Prinzipien, Impulserhaltung, Kraftsösse
Woche 6: Impulserhaltung, Energie-Erhaltung
Woche 7: Arten von Kräften, Gravitation, Relativbewegungen
Woche 8: Drehimpulse, Drehmomente
Woche 9: Trägheitsmomente, Kreisel
Woche 10: Elastizität, mechanische Spannung und Dehnung; Elastizitäts-Tensoren, und -Module; Balkenbiegung
Woche 11: Oberflächenspannung, Kontinuitätsgleichung; laminare und turbulente Strömungen,
Woche 12: die Gesetze von Hagen-Poiseuille und Kirchhoff, Wirbelströmungen, gedämpfte und gekoppelte Schwingungen, Resonanz,
Woche 13: Wellengleichung, Akustik; Interferenz und Beugung;
Woche 14: Zusammenfassung, Fragestunde;
Übungsblätter
Näherungen für Naturkonstanten und zahlenmässige Rechnungen (PDF, 78 KB)
Lösungen der Übungsblätter
Prüfung HS21 (mit Lösungen) (PDF, 1 MB)
