Mechanik

Mathematik und Physik auf Maturaniveau.

• Newtonsche Mechanik

• Grundlagen der Kinematik und der Dynamik des Massepunktes

• Einführung der Begriffe Bahn, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Energie für Translations- und Rotationsbewegungen

• Der Feldbegriff

  • Grundlagen physikalischer Felder und deren Arten

  • Merkmale physikalischer Felder

• Periodische Vorgänge in Zeit und Raum

  • Grundlagen, Bewegungsgesetze und Überlagerung von harmonischen Schwingungen.

  • Grundlagen und Energiebetrachtung  harmonisch ungedämpfter Schwingungen.

  • Grundlagen freie gedämpfter Schwingungen.

Studierende, die diese Lehrveranstaltung erfolgreich abschließen, verstehen

• (mechanische) Schwingungen und können sie mathematisch beschreiben
• die bei einer mechanischen Schwingung auftretenden Impuls- und Energieflüsse
• die Konzepte Schwebung Interferenz
• die zeitlichen Verläufe von Ort, Geschwindigkeit, Impuls und Energie eines harmonischen Federschwingers und deren Zusammenhänge.

Sie können

• die an einem Körper angreifenden Kräfte korrekt einzeichnen und
• Aussagen und Beziehungen zwischen Grössen mit Hilfe physikalischer Grundgesetze mathematisch formulieren.

Sie

• wissen, was man in der Physik unter einem Feld versteht und
• kennen die Arten verschiedener physikalischer Felder (Gravitations,- Magnet,- Elektrisches Feld) und deren Merkmale

Elektrisches Feld - Die Studierenden

• kennen das Coulomb'sche Gesetz und können Kräfte auf Ladungen berechnen
• wissen, was man unter dem elektrischen Feld versteht, und können die wichtigsten Eigenschaften von Feldlinien benennen
• können Feldlinienbilder einfacher Ladungskonfigurationen skizzieren und Feldlinienbilder interpretieren
• wissen, wie sich Dipole in homogenen und inhomogenen elektrischen Feldern verhalten.

Magnetfeld - Die Studierenden

• kennen den Begriff des Magnetfeldes, den Feldlinienverlauf von Stabmagneten und einfachen Leiteranordnungen skizzieren und können vorgegebene Feldlinienverläufe richtig interpretieren
• kennen die Definition der magnetischen Flussdichte und deren SI-Einheit
• kennen die magnetische Kraft (Lorentzkraft) und die Formel dafür angeben und erklären
• kennen die Formel für die Kraft auf einen stromführenden geraden Leiter im Magnetfeld und können erklären, wie diese Kraft zustande kommt
• können die Formel für die Lorentzkraft zur Berechnung der Bewegung von Punktladungen in Magnetfeldern anwenden.

Gravitationsfeld - Die Studierenden

• können die Kraft zwischen zwei Punktmassen berechnen
• können Fallbeschleunigung (=Gravitationsfeldstärke) auf der Oberfläche eines Planeten berechnen
• kennen den Zusammenhang zwischen Erd- und Zentrifugalbeschleunigung.

Integrierte Lehrveranstaltung

Schriftliche Gesamtprüfung

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• Tipler, Mosca, Pelte, Masler (2006): Physik für Wissenschaftler und Ingenieure: 2. deutsche Auflage, rev. Nachdruck. Elsevier, Spektrum, Akademie Verlag
• Papula, Lothar (2018): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1: Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium. 15., überarbeitete und erweiterte Auflage 2018. Wiesbaden: Springer Vieweg.
• Holzmann/Meyer/Schumpich (2019): Technische Mechanik Kinematik und Kinetik. 13., überarbeitete und erweiterte Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg.
• Hauger, Krempaszky, Wall, Werner (2020): Aufgaben zu Technische Mechanik 1-3: Aufgabenbuch zu den Lehrbüchern der Technischen Mechanik 1-3. 10. Auflage 2020. Berlin Heidelberg: Springer - Verlag 
• Steger H.(1992): Maschinenbau für Elektrotechniker Teil 3. Das Lehr- und Fachbuch für Schule und Beruf. Stuttgart: B.G. Teubner  

Präsenzveranstaltung