Ergänzungkurs für Physiker zum Grundkurs I
Vorlesung im Wintersemester 2005/2006
N. Blümer
Stundenzahl: 2 V
Zeit und Ort: Fr 10 s.t. - 12 Uhr, Hörsaal Kernphysik
Zielgruppe: Physik- und Meterologiestudent(inn)en im 1. Semester
Informationen zum Übungsbetrieb: Kursseite
Sprechstunde: Do 1030-1200, Staudingerweg 7, Raum 03-134 und nach Vereinbarung
Inhalt der Vorlesung, Manuscript, Ergänzungen:
- 1. Vorlesung vom 04.11.2005 (PhysikI-E1-04.11.2005.pdf)
- 2. Vorlesung vom 11.11.2005 (PhysikI-E2-11.11.2005.pdf)
- Nachtrag: Auswertung Fallexperiment
- Lineare Algebra: Vektorraum, lineare Unabhängigkeit, Erzeugnis, Basis, Dimension, Komponentenabbildung, Skalarprodukt, Euklidischer VR, Norm, Abstand, Winkel, Orthonormalbasis, Vektor/Kreuzprodukt
- Kreisbewegung
- Beispiel für nicht-gleichmässige Beschleunigung: Wasserski
- 3. Vorlesung vom 18.11.2005 (PhysikI-E3-18.11.2005.pdf)
- Nachtrag 1: ConceptTest Aufzug
- Nachtrag 2: Reibung
- Flaschenzug
- Relativitätsprinzip, Inertialsysteme, Newtonsche Axiome
- Senkrechter Fall gegen Luftreibung (v2-Reibung)
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- 4. Vorlesung vom 25.11.2005 (PhysikI-E4-25.11.2005.pdf)
- Differentielle Leistung/Arbeit einer allgemeinen Kraft
- Lineare Algebra: Matrizen, Matrix-Vektor- und Matrix-Matrix-Multiplikation, Transponierte Matrix, Orthogonale Matrizen - Rotationsmatrizen
- Allgemeine Galilei-Transformation
- Rotierendes Bezugssystem: Coriolis-Kraft, Zentrifugalkraft
- 5. Vorlesung vom 02.12.2005 (PhysikI-E5-02.12.2005.pdf)
- Abschluss rotierende Bezugssysteme: Verletzung der Relativitätsprinzipien Homogenität und Isotropie, Einfluss der Coriolis-Kraft auf Luftbewegungen/Hurrikane
- Koordinatensysteme: kartesische Koordinaten, Zylinder- und Kugelkoordinaten
- Anwendungsbeispiele: Kreisfläche, Kugelvolumen
- Linienintegrale über Kraftfelder: Berechnung für konservative Kraft, Beispiel für nichtkonservative Kraft
- 6. Vorlesung vom 09.12.2005 (PhysikI-E6-09.12.2005.pdf)
- Wegintegrale mit Parametrisierung
- Kraftstoss: mittlere Normalkraft (Periodendauer versus Kontaktzeit)
- Rakete: diskreter + kontinuierlicher Massenausstoss, Raketengleichungen
- 7. Vorlesung vom 16.12.2005 (PhysikI-E7-16.12.2005.pdf)
- Drehungen und Rotationsmatrizen (Buch-Beispiel)
- Trägheitsmoment und Steinerscher Satz: Hohlzylinder, Quader, langer Stab
- Experiment: Fallbrett
- Rotation um beliebige Achse - Trägheitstensor
- Beamer-Vortrag: Zusammenfassung Physik I (V+E), Teil 1
- 8. Vorlesung vom 23.12.2005
- (Veranstaltung am 06.01.2006 krankheitshalber ausgefallen)
- 9. Vorlesung vom 13.01.2006 (PhysikI-E9-13.01.2006.pdf)
- Nachtrag: Hagen-Poiseuille (laminarer Durchfluss durch Röhren)
- Newton's Kugelschalentheorem - Anziehung zwischen kugelförmigen Massenverteilungen
- Herleitung Kepler-Ellipsen (Anfang)
- ConceptTests 2-5
- 10. Vorlesung vom 20.01.2006 (PhysikI-E10-20.01.2006.pdf)
- Fortsetzung Herleitung 1. Kepler-Gesetz
- Mathematischer Exkurs: Ellipsen (PhysikI-E9-13.01.2006-pre.pdf)
- Herleitung 3. Kepler-Gesetz
- Freie Schwingung mit Reibung (Schwingfall, Kriefall, aperiodischer Grenzfall)
- 11. Vorlesung vom 27.01.2006 (PhysikI-E11-27.01.2006.pdf)
- Nachtrag gedämpfte Schwingungen
- Nachtrag Resonanzfrequenz erzwungener Schwingungen
- gekoppelte Systeme - Schwebungen
- Wellengleichung für transversale Schwingungen einer Saite
- Lösung der Wellengleichung
- vertagt: Wellengleichung für Schall in Gasen
- 12. Vorlesung vom 03.02.2006 (PhysikI-E12-03.02.2006.pdf)
- Nachtrag: Wellengleichung für Schall in Gasen (siehe Skript von 11. Vorlesung)
- Einführung in spezielle Relativitätstheorie:
- Widerlegung nichtrelativistischer Theorien der Lichtausbreitung
- Vergleichsbeispiel: Bestimmung der Windgeschwindigkeit durch Reisezeiten zweier Flugzeuge
- Michelson-Morley Experiment
- Relativitätspostulate
- Relativität der Gleichzeitigkeit
- Zeitdilatation (Lichtuhr, Lebensdauer von Myonen)
- 13. Vorlesung vom 10.02.2006 (PhysikI-E13-10.02.2006.pdf)
- Fortsetzung: Relativitätstheorie
- Zwillingsparadoxon
- Lorentz-Kontraktion
- rel. Doppler-Effekt (transversal und longitudinal)
- Formalismus: Lorentz-Transformationen, (Rapidität, rel. Abstand (nicht-Euklidische Metrik))
- Animationen: rel. Radfahrer, Stäbe, Würfel, Flug durch Brandenburger Tor und durch Tübingen
- 14. Vorlesung vom 17.02.2006 (PhysikI-E14-17.02.2006.pdf)
- Wiederholung Thermodynamik
- Virialentwicklung
- Spezielle Prozesse: allgemein / nur für ideales Gas
- Wirkungsgrad: adiabatisch/isochor/isothermer Kreisprozess vs. Carnot-Prozess
- Freie Expansion; Ausblick: Entropie
- Evaluation
- 15. Vorlesung vom 24.02.2006 (PhysikI-E15-24.02.2006.pdf)
- Exkurs: Binomialverteilung (Mittelwert, Standardabweichung)
- Anwendung: Entropieänderung bei freier Expansion
- Reelle Gase: Van-der-Waals-Gleichung (qualitative Herleitung)
- Maxwell-Konstruktion und Phasenübergänge
Achtung: Bei den pdf-Dateien handelt es sich (nur) um meine Notizen, die den Inhalt der jeweiligen Vorlesungen i.A. nicht vollständig wiedergeben.
Evaluation
Auswertung: jetzt auf eigener WWW-Seite (mit pdf-File).
Übungsaufgaben
Ergänzende Literatur
- Staudt, Günter: Physik, Teil 1, 7. Auflage (1999), Verlag Carl Grossmann
- Honerkamp, Josef; Römer, Hartmann: Klassische Theoretische Physik - Eine Einführung, 3. Auflage (1993), Springer-Verlag
- Korsch, H.J.: Mathematische Ergänzungen zur Einführung in die Physik, 3. Auflage (2004), Binomi-Verlag
- Demtröder, Wolfgang: Experimentalphysik 1, 4. Auflage (2005), Springer-Verlag
Weiterführende Links