Grundlagen der Experimentalphysik I (LB-Technik)
Fundamentals of Experimental Physics I

Mechanik:

• Einführung, Einheiten, Messfehler
• Koordinatensysteme, Kinematik
• freier Fall, Bewegung in 3D, Kreisbewegung, Überlagerung von Bewegungen, Newtonsche Axiome, Impuls, träge und schwere Masse
• Fadenpendel, Überlagerung von Kräften, Reibungskräfte, Zentripetalkraft, Federkraft, Gravitationskraft, Bezugssysteme, Scheinkräfte

Hydrostatik und Hydrodynamik:

• Flüssigkeiten und Gase, Druck, Pascalsches Prinzip, Kompression von Flüssigkeiten und Gasen
• Auftrieb, Oberflächenspannung, Strömende Flüssigkeiten, Kontinuitätsgleichung, Bernoulligleichung, Torricellisches Gesetz
• reale Flüssigkeiten, Viskosität, Strömung einer viskosen Flüssigkeit durch ein Rohr, Hagen-Poiseuille

Thermodynamik:

• Grundlagen, Stoffmenge, Temperatur, Wärme, ideales Gas, Geschwindigkeitsverteilung, Brownsche Bewegung, Zustandsänderungen
• 1. Hauptsatz, Isotherme, Adiabate, Isochore
• Wärmekraftmaschinen, Carnot-Prozess, Wirkungsgrad, Stirling-Motor, Wärmeerzeugung, Wärmepumpe, Otto-Motor
• reversible bzw. irreversible Prozesse, Entropie, 2. Hauptsatz, Temperatur-Nullpunkt
• reale Gase, Phasendiagramme, Phasenübergänge
• Wärmetransport, Konvektion, Wärmeübergang, Wärmeleitung, Wärmedurchgang, Wärmestrahlung

Nach erfolgreicher Teilnahme an dem Modul ist der/die Studierende in der Lage:

1. grundlegende Größen und Betrachtungen der klassischen Mechanik wiederzugeben
2. die Grundgleichungen der Mechanik auf konkrete Probleme anzuwenden und zu lösen
3. Grundlagen der Hydrostatik und Hydrodynamik zu beschreiben
4. einfache Probleme der Strömungsmechanik quantitativ zu behandeln
5. die Begriffe der Thermodynamik und die Hauptsätze zu erklären
6. Kreisprozesse und Wärmekraftmaschinen zu behandeln
7. Eigenschaften realer Gase sowie Phänomene des Wärmetransports nachzuvollziehen.

keine

In der thematisch strukturierten Vorlesung werden die Lerninhalte präsentiert, dabei werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte der Physik aufgezeigt. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytisch-physikalische Denkvermögen gefördert. In der Übung werden anhand von Problembeispielen und (Rechen-)Aufgaben die Lerninhalte vertieft und eingeübt, sodass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können.

Vorlesung (Präsenz) mit Filmen, Demonstrationsexperimente, Skript, Übungsaufgaben/mathematische Rechnungen

Das Skript enthält alle wesentlichen Informationen. Grundlagen und Zusatzinfos finden sich in:

• Patrick Steglich & Katja Heise: Vorkurs Physik fürs MINT-Studium - Grundlagen und Insider-Tipps für Erstis Link: https://link-springer-com.eaccess.ub.tum.de/book/10.1007/978-3-662-62126-4 (automatische Weiterleitung leider verboten)
• Christian B. Lang & Norbert Pucker Mathematische Methoden in der Physik https://link-springer-com.eaccess.ub.tum.de/book/10.1007/978-3-662-49313-7 (automatische Weiterleitung leider verboten)
• Halliday, Resnick, Walker: "Halliday Physik - Bachelor Edition", Wiley-VCH 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.