Das Modul Physik 1 behandelt die physikalischen Grundlagen und Arbeits-methoden auf folgenden Gebieten: 1) Kinematik und 2) Dynamik von ein - und zweidimenionalen Bewegungen von Massenpunkten (inkl. Kreisbewegungen und Schwingungen, inkl. Resonanz) 3) Erhaltungsätze und Bilanzen ( anhand der Impuls und Energieerhaltung). Dabei lernen die Studierenden an ausgewählten Beispielen die physikalische Denk- und Arbeitsweise als Teil des modernen technischen Denkens des Ingenieurs kennen und anwenden.
1) Die Studierenden kennen die Defini-tionen der Grundgrössen und Begriffe in den unten aufgelisteten Stoffgebieten und verstehen wie diese motiviert sind. Sie können zwischen Definition und grund-legenden physikalischen Zusammen-hängen (Naturgesetzen)unterscheiden.
2) Die Studierenden verstehen und erkennen die Zusammenhängeder in 1) erarbeitenden Begriffen in ver-schiedenen Formen und können diese identifizieren. Die Formen beinhalten dynamische Zu-sammenhänge, Erhaltungssätze und geometrische Konzepte.
3) Die Studierenden verstehen den Begriff der Analogie und können diesen exemplarisch an physi-kalischen Beispielen erläutern. Siekennen die Strukturen von Er-haltungssätzen und können diese Strukturen in konkreten physi-kalischen Beispielen identifizieren.
4) Die Studierenden können die Kenntnisse und Fähigkeiten aus 1)bis 3) qualitativ und quantitativ auf Natur‐ und Technikphäomene an-wenden. Die Studierenden sind in der Lage auf Grund derProblem-stellung zu entscheiden, welche Methoden zur Analyse geeignet sind. (z.B. Unterscheidung von dynamischen Fragestellungen und der Analyse von Zustäden).
5) Die Studierenden verstehen die Aussagekraft eines Experimentes und können dieses bewerten. Sie erkennen allfällige Störein-flüsseund sind in der Lage diese allenfalls zu reduzieren oder zu berücksichtigen.Sie können mit Werk-zeugen der Datenerfassung und Aus-wertung umgehen und sind in der Lage ihre Tätigkeiten zudokumentierten und die Resul-tate interpretieren. Die Studier-enden sind fähig sich im Team zu organisieren, zu kommunizieren undübernehmen Verantwortung.
F,M,SO,D
K2,K4,K5
6) Die Studierenden verstehen die Bedeutung der Modellbildung undsind in der Lage den Anwend-ungsbereich eines Modells zu iden-tifizieren. Sie sind fähig eigene Modelle mit analytischen Ver-fahren und Simulationen aufzu-stellen und diese in geeigneten Simulationswerkzeugen zu implementieren.
F,M,D
K4
7) Die Studierenden kennen Methoden zur Beurteilung der Modellresultate und können diese auf ihre Modelle anwenden. Hierzugehören Grenzfallüber-legungen, Beurteilung der Plausibilität, Überschlags-rechnungen und der Vergleich mit Erfahrungswerten aus Technik und Alltag.
M,SE
K6
Physik als Wissenschaft: Experiment, Modell, Theorie, Bedeutung für dieIngenieurwissenschaften (induktives, deduktives Denken).
Kinematik: grundlegende Zusammenhänge in differentieller und integraler Notation für Bewegungen in einer Dimension; Vektorcharakter der kinematischen Grössen anhand der Kreisbewegung (als Repetition).
Impuls als Erhaltungsgrösse: Impuls bei zentralen elastischen und inelastischen Stössen.
Impulsbilanzierung: Prinzip des Freischneidens (Actio = Reactio), Beziehungenzwischen Kraft und Impuls in differentieller integraler Form (dp/dt = Fres, Kraftstoss).
Kräfte: Gravitationskraft im hom. Feld, Federkraft, Reibungskräfte (Gleit‐, Haft‐ und viskose Reibung).
Arbeit, Energie, Leistung: (Repetition im Selbststudium);
Energieerhaltung: Energieformen und Bedeutung von Bilanzen.
Feder‐Masser‐Schwinger: Kinematik, Dynamik, inkl. Dämpfung und Anregung, gekoppelte Pendel
Zusammenfassung der Kinematik auf BMS‐Niveau als vorbereitendes Selbststudium,inkl. Tests zur Prüung des Verstädnisses.
Skript / Folien / Referenzskript auf Wiki
Übungsaufgaben und Lösungen
Praktikumsunterlagen
Ausgeteilte Formelsammlung
P.A. Tipler, Gene Mosca, “Physik für Wissenschaftler und Ingenieure“, 7. Auflage,
Springer Spektrum, (steht als E‐Book den Studierenden zur Verfüung).
Arbeitsbuch zu Tipler/Mosca Physik, in der entsprechenden Auflage, Springer
Spektrum.
Physik und Mathematik der technischen BMS.