Phy111 Physik I

Inhalt und Unterlagen

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 9.Januar 2024, 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, 4 MB) (Version 29.09.23 - inkl multiple choice Fragen)

Kinematik und Schwingungen (PDF, 3 MB) (Version 12.10.23 - inkl. multiple choice Fragen)

Kräfte, Impuls, Energie und Bewegungsgleichungen (PDF, 2 MB) (Version 30.10.23 - inkl. multiple choice Fragen)

Bezugssysteme, Zentralfelder, Drehimpulse (PDF, 689 KB) (Version 07.11.23 - inkl. multiple choice Fragen)

Starrer Körper, Kreisel (PDF, 1 MB) (Version 17.11.23 - inkl. multiple choice Fragen)

Elastizität (PDF, 1 MB) (Version 10.08.23)

Strömungen (PDF, 24 MB)(Version 10.08.23)

Resonanz und Wellen (PDF, 95 MB) (Version 10.08.23)

Podcasts der Vorlesungen finden Sie hier aus dem HS22 und hier aus dem HS23 (fortlaufend ergänzt).

Notizen aus der Vorlesung

Woche 1 Stunden 3 und 4 (PDF, 490 KB)

Woche 2 Stunden 1 und 2 (PDF, 1011 KB)

Woche 2 Stunden 3 und 4 (PDF, 700 KB)

Woche 3 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 3 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 4 Stunden 1 und 2 (PDF, 748 KB)

Woche 4 Stunden 3 und 4 (PDF, 860 KB)

Woche 5 Stunden 1 und 2 (PDF, 796 KB)

Woche 5 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 6 Stunden 1 und 2 (PDF, 594 KB)

Woche 6 Stunden 3 und 4 (PDF, 1 MB)

Woche 7 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 7 Stunden 3 und 4 (PDF, 310 KB)

Woche 8 Stunden 1 und 2 (PDF, 11 MB)

Woche 8 Stunden 3 und 4 (PDF, 970 KB)

Woche 9 Stunden 1 und 2 (PDF, 706 KB)

Woche 9 Stunden 3 und 4 (PDF, 570 KB)

Woche 10 Stunden 1 und 2 (PDF, 1 MB)

Woche 10 Stunden 3 und 4 (PDF, 114 KB)

Woche 11 Stunden 1 und 2 (PDF, 3 MB)

Woche 11 Stunden 1 und 2 (HS22) (PDF, 699 KB)

Woche 11 Stunden 3 und 4 (HS22) (PDF, 546 KB)

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