Oben angekommen. Willkommen in Rostock

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2 Oben angekommen Willkommen in Rostock 2

3 Universität Rostock Universitäten in Europa 1088 Bologna 1150 Paris 1254 Sevilla 1187 Oxford 1348 Prag Deutschsprachiger Raum 1395 Heidelberg 1388 Köln 1392 Erfurt 1402 Würzburg 1409 Leipzig 1419 Rostock (500 Jahrfeier) Albert Einstein wird Ehrendoktor der Medizin...in Anerkennung der gewaltigen Arbeit seines Geistes Brief von Einstein an den Dekan der medizinischen Fakultät Ich danke Ihnen herzlich für die Übersendung der von auserlesenem Geschmack zeugenden Urkunde und für Ihren freundlichen Geleitbrief. Die schöne Feier Ihrer ehrwürdigen Universität und die von Herzlichkeit getragene Gastlichkeit, die mir in Rostock zuteil wurde, wird stets eine schöne Erinnerung für mich sein. Ihr ergebener A. Einstein. 3

4 Grundkurs Physik 1 4

5 Termine Vorlesung - Dienstags (alle 14 Tage), 9:00 Uhr, Seminarraum Didaktik, Schwaansche Straße 3a - Mittwochs 15:30 Uhr, Hörsaal Schutow, Schutower Straße 5 Kontakt PD Dr. Josef Tiggesbäumker Universitätsplatz 3 Zimmer 210 josef.tiggesbaeumker@uni-rostock.de Übungsgruppen Dienstags 9:00 Uhr, Übungsgruppe 1, Größer Hörsaal, Universitätsplatz 3 Übungsgruppe 2, Seminarraum Didaktik, Schwaansche Strasse 3a Abgabe der Lösungen jeweils am Montag vor der Übung, wo? Universitätsplatz 3, Zimmer 210 Übungsgruppe 1 Dipl. Phys. Johannes Passig Universitätsplatz 3 Zimmer 210 johannes.passig@uni-rostock.de Mittwochs erst um 15:30 Uhr Terminänderung Erste Übung Mi , Seminarraum Didaktik Übungsgruppe 2 Dipl. Phys. Sebastian Göde Universitätsplatz 3 Zimmer 210 sebastian.goede@uni-rostock.de Noch eine Änderung Dienstags immer schon um 9:00 Uhr 5

6 Scheine, Scheine, Scheine Lösungen der Übungsaufgaben werden bewertet!!! Kriterien Teilnahme an Vorlesung und Übung Erfolgreiche Teilnahme an den Übungen 50% der maximal erreichbaren Punkte Klausur am Ende des Semesters Teilnehmerschein/ Leistungsschein 6

7 Zeitstruktur des Studiums Vorlesungen (circa 20%) Übungen (circa 20%) Selbststudium sollte mehr als 50% der eingeplanten Zeit einnehmen Praktika im nächsten Sommersemester 7

8 Fit4School 8

9 Fahrplan erstes Semester Was ist Physik? Physikalische Größen Mechanik Kinematik Dynamik Energie Impuls Rotation Statik Gravitation Flüssigkeiten Statische Flüssigkeiten Hydrodynamik Reale Flüssigkeiten Grundkurs Physik 2 Schwingungen und Wellen, Thermodyamik, Elektrodynamik und Optik Grundkurs Physik 3 Spezielle Relativitätstheorie, Quantenphysik, Atom- und Molekülphysik, Kern- und Elementarteilchenphysik 9

10 Der ganz normale Alltag der Superhelden 10

11 Physik und Sport 11

12 Lehrbücher Diplom/ Master umfangreich Gerthsen, Meschede Physik (40 ) Springer, Berlin, 23. Auflage, 2006 Tipler Physik (75 ) Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 3. Auflage 2006 Bergmann-Schäfer - Lehrbuch der Experimentalphysik (8 Bände, 45 / Band) Walter de Gruyter, Berlin 9. Auflage 2006 Demtröder Experimentalphysik (4 Bände 40 ) Springer, Berlin, 4. Auflage 2005 Alonso-Finn Physik (50 ) Oldenbourg, München, 3. Auflage 2000 Feynman Vorlesungen über Physik 3 Bände, (55 / Band) Halliday, Resnick - Physik (49 ) Wiley-VCH, 1. Auflage 2005 Oldenbourg, München, 5. Auflage 2007 Orear Physik (35 ) Carl Hanser, München, 1. Auflage 1982 Internetquellen (pdf) (pdf) Einige Lehrbücher stehen über die Bibliothek auch online zur Verfügung 12

13 Internetquellen Deutsche Physikalische Gesellschaft Institute of Physics physicsworld.com American Institute of Physics American Physical Society CERN hyperphysics.phys-astr.gsu.edu/hbasehframe.html 13

14 Deutsche Physikalische Gesellschaft Dachverband der Deutschen Physiker Mitgliederzeitschrift Physik Journal: * 11 Ausgaben pro Jahr per Post nach Hause oder zur Arbeitsstelle informieren über aktuelle Entwicklungen in der DPG und der Physik * Unterwegs ausgewählte Artikel online lesen: Mitarbeit in den Gliederungen der DPG * Aktueller Stand unter Organisation * Homepages der Arbeitskreise und Fachverbände unter Gliederung Wissenstransfer und Weiterbildung: * 3 4 Frühjahrstagungen pro Jahr zu verschiedenen Themenkreisen; DPG-Mitglieder können mit Beiträgen teilnehmen; Zuschüsse zu den Reisekosten im Rahmen des WEH-Förderprogramms (Voraussetzungen beachten!) * Wissenschaftliche Veranstaltungen im Physikzentrum Bad Honnef und im Magnus-Haus Berlin * Lehrerfortbildungsveranstaltungen im Physikzentrum Bad Honnef * Förderprogramm Physik für Schüler und Schülerinnen gemeinsam mit der WEH-Stiftung Aktuelle Informationen und Öffentlichkeitsarbeit: * Werbung für die Physik und das Physikstudium durch wirksame Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit * Pressemitteilungen unter * Zugang zum Internen Bereich des DPG-Internetangebots mit DPG-internen Informationen Physiker in der Industrie und Wirtschaft: * Laborbesichtigungsprogramm Ein Tag vor Ort des DPG-Ausschusses Industrie und Wirtschaft (AIW). Zielgruppe: interessierte Physiker/-innen aus Forschung und Lehre, Physiklehrer/-innen und insbesondere Physikstudenten / Absolventen. Karriereservice: * Bewerberliste: Als DPG-Mitglied können Sie Stellengesuche unter einer Chiffre-Nr. im Physik Journal und auf der DPG Homepage veröffentlichen. * Praktikumsbörse: "Über ein Praktikum eigene Erfahrungen in zukünftigen Berufsfeldern sammeln und seinen Traumjob finden!" Aus diesem Grund sind alle diejenigen, die bereits im Studium einmal Industrieluft schnuppern möchten, bei der Praktikumsbörse genau richtig. Mitgliedschaft ohne Risiko: Eine Beendigung ist jederzeit zum Jahresende möglich. Jahresbeitrag 12 Euro 14

15 Rednerliste wird noch bekanntgegeben allgemeinverständliche Vorträge 15

16 Die wichtigsten Termine im Wintersemster die man sich merken sollte Noch ohne genauen Termin (aber es wird stattfinden, auch wenn die Erstsemesterstudenten es zu Anfang nicht wahrhaben wollen) Erstsemestereinstand wahrscheinlich im MAU-Club am Warnowufer Ende Dezember Weihnachtskolloquium Großer Hörsaal Physik 16

17 Strategie zur Problemlösung Kernkompetenz für späteren Beruf Problemstellung verstehen Visualisierung Analyse (qualitativ und quantitativ) Problem und Ziel eigenständig formulieren Physikalische Prinzipien berücksichtigen Grundlegende Konzeption Formalisierung Vereinfachung Planung der Lösung Bestimmung der Lösung Diskussion des Ergebnisses Interpretation Konsistenz Dafür ist die Übung da! 17

18 Was ist Physik? Science is what you know, philosophy what you don t know Bertrand Russell ( ) Mathematiker, Philosoph Nobelpreis für Literatur

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20 Was ist Physik? ϕνσικοζ ϕνσιζ (physikos): griechisch Natürlich (physis): griechisch Natur Gegenstand der Forschung Wissenschaft der Erforschung der Wechselwirkung zwischen Materie und Energie 20

21 Physik, eine empirische Wissenschaft I wish now to review the principles of wisdom from the point of view of experimental science, because without experiment it is impossible to know anything thoroughly. William of Ockham ( ) Roger Bacon ( ) Ockhams Skalpel When you have two competing theories which make exactly the same predictions, the one that is simpler is the better. 21

22 Mathematik Theorie Arbeitshypothese Modell physikalische Theorie Wechselspiel Experiment und Theorie das sind die beiden Grundpfeiler Vorhersage Experiment Technologie Beobachtung muß reproduzierbar sein! Bestätigung Widerlegung neue Hypothese neues Modell neue Physik! Vergleich Theorie - Experiment Auswertung Beispiele für präzisen Vergleich von Experiment und Theorie Quantenelektrodynamik Feinstrukturkonstante e² α = = 2ε hc Large Hadron Collider (LHC) Wechselwirkung der Eigendrehung der Elektronen (Spin) mit Kernmagnetfeld experimentell für Heliumatom ( /-1.4) khz Fehlerabschätzung in der Theorie: 20 khz 22

23 Physikalische Disziplinen Mechanik Elektrodynamik Optik Makroskopische Beschreibung Mikroskopische Beschreibung QUANTENKRYPTOGRAFIE Physiker demonstrieren unknackbares Netzwerk Unangreifbar durch Quantentrick: Forscher haben in Wien das erste vollständig abhörsichere Computer-Netzwerk vorgestellt. Die teure Technik soll eines Tages Banken-, Militäroder Unternehmensnetze absichern. Quanten Quantenmechanik Quantenelektrodynamik Quantenoptik Festkörperphysik Physik der Flüssigkeiten und Gase Molekülphysik Atomphysik Atome, Moleküle Kernphysik Elementarteilchenphysik < 240 Nukleonen 23

24 Was ist Physik? Question: What is the difference between theoretical physics and mathematical physics? N. David Mermin (1935-) Answer: Theoretical physics is done by physicists who lack the necessary skills to do real experiments; mathematical physics is done by mathematicians who lack the necessary skills to do real mathematics. There are at present fundamental problems in theoretical physics awaiting solution, e.g. the relativistic formulation of quantum mechanics and the nature of of atomic nulei (to be followed by more difficult ones such as the problem of life), the solution of which problem will presumably require a more drastic revision of our fundamental concepts than any that have gone before. Paul Dirac

25 Wechselspiel Experiment und Theorie Physikalische Vorstellung seid dem Altertum Elemente können nicht ineinander umgewandelt werden Bemühungen der Alchemie Blei in Gold verwandeln Grundlage für das Verständnis chemischer Reaktionen Experimente zeigen über Jahrhunderte, dass diese Vermutung wahrscheinlich richtig ist - für alle Elemente - als Funktion der Temperatur - als Funktion des Druckes Heute wissen wir: Diese Arbeitshypothese war falsch!!! Anfang des Zwanzigsten Jahrhunderts haben wir gelernt, dass man bei extrem hohem Druck und extrem hoher Temperatur Elemente ineinander umwandeln kann. Z.B. im Innern der Sonne Heliumerzeugung durch Wasserstoff Fusionsreaktion setzt enorme Energien frei! 25

26 Weltbild der Physik Andere Sinneswandel Himmelscheibe von Nebra (1600 v. Chr.) 26

27 Ptolemäisches Weltbild Ptolemäus ( n. Chr.) Epizyklen Erde steht fest und im Zentrum des Universums Sterne, Planeten bewegen sich auf Kreisbahnen um diesen Mittelpunkt Exaktes mathematisches Modell der Planetenbewegung 27

28 Kopernikanisches Weltbild genaues Beobachten führt zu einem Umbruch in Wissenschaft und Gesellschaft Nikolaus Kopernikus ( ) Geozentrisches Weltbild Tycho Brake ( ) Johannes Kepler ( ) Heliozentrisches Weltbild Sonne steht im Zentrum des Universums und die Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen um die Sonne Galileo Galilei ( ) Es gibt keinen ausgezeichneten Beobachter Bemerkung: Die Konsequenzen haben Auswirkungen bis in die Relativitätstheorie 28

29 Sinneswandel plum pudding model J.J. Thomson ( ) Nobelpreis für Physik

30 Rutherfordsches Streuexperiment Ernest Rutherford ( ) Nobelpreis für Chemie

31 Heutiges Atommodell Durchmesser eines Atoms ~ m = Protonen und Neutronen sind im Kern konzentriert ~ m m 31