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Lernziele:
Einführung in die Grundkonzepte der Physik, Physikalische Begriffsbildung, Argumentation und Sprache, Entwicklung von physikalischen Konzepten im historischen Kontext, Kennen lernen wesentlicher Experimente und mathematischer Beschreibungen aus dem Bereich der klassischen Mechanik, der speziellen Relativitätstheorie und der Strömungslehre
Inhalte:
a) Einführung: Die Arbeitsmethode der Physik, physikalische Größen, Maßsystem, vektorielle Größen, Darstellung physikalischer Zusammenhänge
b) Mechanik des Massenpunktes: Massenpunkt und Bahnkurve, geradlinige Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung, Kreisbewegung, allgemeine krummlinige Bewegung, die NEWTONschen Axiome, Kraft und Masse, Anwendung der NEWTONschen Bewegungsgleichung, der schiefe Wurf, Kraft und Linearimpuls, allgemeine Formulierung der Newtonschen Bewegungsgleichung, Drehmoment und Drehimpuls, Arbeit und Leistung, kinetische und potentielle Energie, Energieerhaltung, Gravitationsgesetz, Gravitatsionskraft und potentielle Energie, Planetenbahnen, beschleunigte Bezugssysteme
c) Relativistische Mechanik: Historischer Kontext, Relativitätsprinzip, Lorentz-Transformation, Masse und Impuls im relativistischen Fall
d) Massenpunktsysteme: Newtonsche Bewegungsgleichung, Erhaltungssätze, Wechselwirkungen mit kurzer Reichweite, Stoßgesetze
e) Starrer Körper: Starrer Körper als System von Massenpunkten, Statik des starren Körpers, Dynamik des starren Körpers, Rotation um feste Achse, Berechnung von Trägheitsmomenten, Beispiele für Drehbewegungen um eine feste Achse, Arbeit, Leistung und kinetische Energie bei Drehbewegungen um eine feste Achse, Drehimpulserhaltung bei raumfester Achse, Rotation um freie Achsen, Kreisel
f) Mechanische Schwingungen: Harmonische Schwingungen, gedämpfte harmonische Schwingungen, erzwungene harmonische Schwingungen, Resonanz, Überlagerung harmonischer Schwingungen, gekoppelte harmonische Schwingungen, Molekülschwingungen als Beispiel anharmonischer Schwingungen
g) Reale feste und flüssige Körper: Deformation fester und flüssiger Körper, Kompressibilität, Schweredruck, Auftrieb, Flüssigkeitsgrenzflächen, stationäre Strömung idealer Flüssigkeiten, Druckmessung in Strömungen, Anwendungen der Bernoullischen Gleichungen, stationäre Strömungen realer Flüssigkeiten, turbulente Strömungen
Leistungsnachweis: Mindestens 60 % der Punkte der Übungsaufgaben, Vorrechnen/Erklären von Aufgaben in den Übungen |
