Experimentalphysik für Maschinenwesen
Experimental Physics for Engineering

Mechanik

• Kräfte
• Gravitation
• Scheinkräfte
• Rotierende Systeme
• Arbeit, Energie, Leistung
• Impuls-, Drehimpuls- und Energieerhaltung
• Schwingungen und Wellen

Elektrizitätslehre und Magnetismus

• Elektrostatik
• Elektrodynamik
• Magnetismus
• Elektromagnetische Wellen

Optik

• Licht als elektromagnetische Welle
• Geometrische Optik
• Optische Abbildungen
• Wellenoptik
• Polarisation

Quantenmechanische Phänomene

• Dualismus Welle Teilchen
• Quantisierung
• Photonen
• Bohrsches Atommodell
• Quantenmechanische Phänomene in der Festkörperphysik
• Quantenmechanische Phänomene in der Kernphysik

Nach erfolgreichem Absolvieren des Moduls sind die Studierenden in der Lage:

• einen breiten Überblick über die klassische Physik und einen ersten Einblick in die moderne Physik zu verschaffen
• die Arbeitsweise von Physikern, die Definitionen der wesentlichen physikalischen Größen (Kräfte, Potentiale, Ströme, etc.), die wichtigsten physikalischen Gesetze und deren Bedeutung in Natur und Technik zu verstehen 
• physikalische Prozesse sowohl qualitativ wie auch mathematisch-quantitativ zu beschreiben und die Gesetze auf physikalische Problemstellungen anzuwenden
• sich die wissenschaftlichen Grundlagen für viele Bereiche der modernen Ingenieurwissenschaften zu erarbeiten

• Grundlagen der Differential- und Integral-Rechnung
• Grundlagen der Vektoralgebra

Das Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung. In der Vorlesung werden auf Folien die Definitionen der wesentlichen physikalischen Größen und die theoretischen Grundlagen wichtiger Prozesse präsentiert. Durch die Vorführung von Versuchen und Videos erhalten die Studierenden einen direkten Eindruck und ein anschauliches Bild von diesen Prozessen. Wichtige quantitative Zusammenhänge werden hergeleitet. Die Anwendung der physikalischen Gesetze auf physikalische Problemstellungen werden in der Übung durch Vorrechnen und Diskutieren konkreter Rechenaufgaben gezeigt.

• Vorlesung mit Tablet-Computer und Beamer
• Videos und Folien
• Life-Vorführung von Experimenten
• PDF-Kopie der Vorlesung als Skript im Internet

• E. Hering & R. Martin: Physik für Ingenieure, Springer, (2004) (als pdf  in der TUM Bibliothek verfügbar)
• J. Wagner und P.A. Tipler: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, Springer, (2014) (als Ebook und pdf  in der TUM Bibliothek verfügbar)
• C. Thomsen: Physik für Ingenieure für Dummies, Wiley-VCH, (2018)
• P. Müller-Buschbaum: Physik 1 für Maschinenwesen (Skriptum - als pdf vom Moodle-Portal aus dem Verzeichnis "Skripten und Handouts" "download"bar)
• J. Walker, R. Resnick & D. Halliday: Fundamentals of Physics, John Wiley & Sons, (2013)
• W. Demtröder: Physik 1-4, Springer, (2016-2018)

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 (multiple choice) überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Welche Aussage für eine freie gedämpfte Schwingung ist korrekt? a) Bei einer gedämpften Schwingung nimmt die Frequenz mit der Zeit ab b) Bei der Resonanzfrequenz tritt eine Katrastrophe auf, wenn die Dämpfung klein genug ist c) Bei einer schwach gedämpften freien Schwingung tritt eine Schwingung mit definierter Frequenz auf. Diese ist kleiner als die des ungedämpften Oszillators d) Im aperiodischen Grenzfall schwingt das System mit der Frequenz der ungedämpften Schwingung und mit exponentiell abnehmender Amplitude
• Ein Güterwagen mit der Masse m1 = 10 t und der Geschwindigkeit 28,8 km/h prallt auf einen zweiten, ruhenden Wagen. Danach rollen beide zusammen mit der Geschwindigkeit v = 7,2 km/h. Wie groß ist die Masse m2 des zweiten Wagens ? a) 20 t b) 30 t c) 40 t d) 50 t

Während der Prüfung sind folgende Hilfsmittel zugelassen: doppelseitig handgeschriebenes Formelblatt (A4 Format)

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 Bestehen der freiwilligen Zwischenklausuren während des Semesters