Theoretische Physik 1 (Mechanik)
Theoretical Physics 1 (Mechanics)

Koordinatensysteme, Inertialsysteme, Newtonssche Gesetze,
Bahnkurven, Kraft, Arbeit, kinetische Energie, Potentiale,
Systeme von Massenpunkten, Schwerpunkt, Drehimpuls und -moment,
Galilei Transformationen, (nicht-)inertiale Bezugssysteme,
Zwangsbedingungen und -kräfte, virtuelle Arbeit,
d'Alembertssches Prinzip,
Lagrange Gleichungen erster und zweiter Art,
Wirkungsprinzip,
Keplerproblem
Bewegung starrer Körper, Trägheitsmoment,
Kreisel, Präzession,
Schwingungen, Greenfunktionen, Normalkoordinaten,
Resonanz, Schwingungen eines Seils oder einer Membran,
Wellengleichung, elementare Kontinuumsmechanik,
Hamilton Gleichungen (kanonischer Formalismus)
kanonische Transformationen, Poissonklammern,
spezielle Relativitätstheorie:  Zeitdilatation, Lorentzkontraktion,
Lorentztransformation, Addition von Geschwindigkeiten,
Lorentztensoren

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul ist der/die Studierende in der Lage:
1. Die dynamische Formulierung von mechanischen Problemen zu verstehen
2. den Unterschied zwischen verschiedenen Zugängen nachzuvollziehen (z.B.: Lagrange 1. Art oder 2. Art besser/notwendig zur Lösung)
3. die Interpretation einer Dynamik aufgrund von energetischen Argumenten zu finden
4. die Grenzen der klassischen Mechanik mit Bezug auf hohe Geschwindigkeiten nachzuvollziehen.

PH0001, MA9201, MA9202

für Studierende des Bachelorstudiengangs Naturwissenschaftliche Bildung Mathematik / Physik: PH0001, MA9935, MA9936, MA9937, MA9939

In der Vorlesung „Theoretische Physik“ werden die Inhalte im Vortrag und durch anschauliche Beispiele sowie durch Diskussion mit den Studierenden vermittelt. Dabei werden die Studierenden auch zur eigenständigen inhaltlichen Auseinandersetzung mit den behandelten Themen sowie zum Studium der zugehörigen Literatur motiviert.

Jeweils passend zu den Vorlesungsinhalten bietet das „Offene Tutorium“ die Gelegenheit zum Selbst- und Gruppenrechnen im Großgruppenformat. Betreut durch mehrere Tutoren werden gemeinsam jene Aspekte des Stoffes wiederholt, die zum Lösen von konkreten Aufgaben gebraucht werden; Lösungsideen, -wege und -strategien werden vorgestellt und gemeinsam erprobt.

In den Übungen lernen die Studierenden in Kleingruppen nicht nur den Lösungsweg nachzuvollziehen, sondern Aufgaben auch selbstständig zu lösen. Hierzu werden Aufgabenblätter angeboten, die die Studierenden zur selbstständigen Kontrolle sowie zur Vertiefung der gelernten Methoden und Konzepte bearbeiten sollen. In den Übungen werden die unter der Woche gerechneten Aufgaben von den Studierenden und einer/m wissenschaftlichen Mitarbeiter(in) an der Tafel vorgerechnet und besprochen. Die Übung bietet auch die Gelegenheit zur Diskussion und weitergehende Erläuterungen zum Vorlesungsstoff und bereitet konkret auf die Prüfungen vor.

Die Zentralübung ist ein freiwilliges Zusatzangebot. Anders als beim interaktiv ausgerichteten „Offenen Tutorium“ ist das Format des Frontalvortrages gewählt. Der Stoff wird hier vom Dozenten kurz wiederholt und die wesentlichen Lösungswege zu relevanten Aufgaben werden vorgestellt. So werden letztendlich die beiden interaktiven Übungsformate „Offenes Tutorium“ und „Tutorübung“ vorbereitet, in deren Fokus das selbstständige Lösen von Aufgaben steht.

Die verschiedenen Lernformate sind eng verzahnt und befinden sich im ständigen Austausch.

Tafelanschrieb bzw. Präsentation
Begleitende Informationen im Internet

Standardlehrbücher der theoretischen Physik, z.B.:

• T. Fliessbach, Mechanik, Springer Spektrum
• H. Goldstein et al., Klassische Mechanik, Wiley-VCH Verlag
• L.D. Landau, E.M. Lifschitz, Mechanik, Verlag Harri Deutsch
• H. Stephani, G. Kluge, Klassische Mechanik, Spektrum Verlang
• F. Scheck, Theoretische Physik 1: Mechanik, Springer-Verlag

Es findet eine schriftliche Klausur von 90 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Aufstellen und Lösen der Euler-Lagrange-Gleichungen für ein System aus Massepunkten
• Identifizierung der Symmetrien von physikalischen Systemen und Bestimmung der zugehörigen Erhaltungsgrößen

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.

Auf die Note einer bestandenen Modulprüfung in der Prüfungsperiode direkt im Anschluss an die Vorlesung (nicht auf die Wiederholungsprüfung) wird ein Bonus (eine Zwischennotenstufe "0,3" besser) gewährt (4,3 wird nicht auf 4,0 aufgewertet), wenn die/der Studierende die Mid-Term-Leistung bestanden hat, diese besteht aus dem Erreichen von mindestens 50% der Hausaufgaben-Bearbeitungspunkte