Physik I für Chemiker, Biochemiker und Geowissenschaftler. Vorlesung 01 (23. Okt. 2007)

Transkript

1 Physik I für Chemiker, Biochemiker und Geowissenschaftler Vorlesung 01 (23. Okt. 2007) Prof. D. Hägele

2 Dozent Prof. Dr. Daniel Hägele (AG Spektroskopie der kondensierten Materie) Sprechstunde nach Vereinbarung Raum NB 3/31 Die ersten Semester: Lerngruppen, Üben von Vortragstechniken, Englischkurse.

3 Inhalt Scheinrelevantes Übungsgruppen Einstieg/Motivation

4 Voraussetzungen für einen Schein Chemiker, Biochemiker: Klausur Nachklausur Übungen, Abgabe in festen 1er, 2er oder 3er Gruppen Mechanik (ca. 10 Wochen), keine Thermodynamik BONUSPUNKTE Geowissenschaftler Klausur Nachklausur Übungen, Abgabe in festen 1er, 2er oder 3er Gruppen Mechanik und Thermodynamik (ganzes Semester) Wer über 50 % Übungspunkte erreicht, bekommt 5 % Bonuspunkte für die Klausur bzw. Nachklausur. Wer über 65 % Übungspunkte erreicht, bekommt 10 % Bonuspunkte für die Klausur bzw. Nachklausur.

5 Übungsgruppen A bis G Chemiker, Biochemiker 1 Stunde / Woche A Di 8-9 Uhr, Jürgen Gibkes, NB 6/99 B Mi Uhr, Heye Buß, NB 02/99 C Mi Uhr, Heye Buß, NB 02/99 D Mi Uhr, Jörg Rudolph, NB 6/99 E Mi Uhr, Jörg Rudolph, NB 6/99 Geowissenschaftler 1 Stunde / Woche F Di Uhr, Jörg Renner, NB 6/99 G Di Uhr, Jörg Renner, NB 6/99 Ausgabe der Übungsblatts: Donnerstags Abgabe: Am Donnerstag eine Woche später Kleingruppen für gemeinsame Übungsabgabe werden während der ersten Übungsgruppe gebildet. Beginn der Übungen: nächste Woche Geowissenschaftler haben bereits begonnen.

6 Stoff: Verständnisfragen und Rechenaufgaben im Stil der Übungen Teilnahme an Übungen ist sehr empfehlenswert. Klausur

7 Buchempfehlung: EUR 26,00 von Rudolf Pitka, Steffen Bohrmann, Horst Stöcker Physik. Der Grundkurs Harri Deutsch Verlag

8 Buchempfehlung: EUR 39,95 Demtröder Experimentalphysik I Springer Verlag

9 Buchempfehlung: EUR 44,95 Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stoher Physik für Ingenieure VDI Verlag/Springer

10 Vorlesung im Internet über Arbeitsgruppenseite: Vorlesungsfolien Übungsblätter Einstieg und Motivation

11 PHYSIK Nobelpreis 2007 Peter Grünberg, Jülich Albert Fert, Paris Süd Fert, Stuart Parkin (IBM) Riesenmagnetowiderstand schrumpft die Festplatte

12 Tacoma Narrows Bridge Hängebrücke 1 Jahr Bauzeit Eröffnung m lang Drittgrößte Hängebrücke der USA Einsturz nach 4 Monaten Resonanz der Torsionsschwingung mit Luftwirbeln unter der Brücke führte zum Einsturz. Physikkenntnisse können lebenswichtig sein.

13 Sinn der Vorlesung I Physikalische Grundkenntnisse zur Lösung von technischen Problemen zu vermitteln (z.b. Schwingungen, Strömungsmechanik)

14 Sinn der Vorlesung II Physikalische Denkweise vermitteln - Probleme auf vereinfachte Modelle reduzieren. (z.b. Planet als punktförmige Masse auffassen) - Verfeinerung des Modells (Kugel, Ellipsoid, elastisches Ellipsoid) - Eindeutige Definition der Begriffe, Größen und Einheiten (z.b. Wärme und Temperatur)

15 Stellung der Physik in den Grundwissenschaften Mathematik -> Physik -> Chemie -> Biologie (widerspruchsfrei) (Widersprüche zw. Teilgebieten) Systeme komplexer Verständnis nur beschreibend Auch einfache physikalische Systeme können unvorhersehbares Verhalten zeigen:

16 Versuch: Pendel und Doppelpendel Fadenpendel: Verhalten über lange Zeit vorhersehbar (anderes Bsp.: Mondphasen, Sonnenfinsternis) Doppelpendel: Verhalten chaotisch, nur kurze Zeiträume sind vorhersehbar (anderes Bsp.: Wetter, Lottomaschine,...)

17 Stoff der Vorlesungen Physik I und II

18 Mechanik (I) Isaac Newton aus P. Hägele: Feche Verse - physikalisch Das Fallen von Körpern auf der Erde und die Himmelsmechanik folgen den gleichen Gesetzen.

19 Mechanik (II) Rollte ein Ball auf einer geraden oder auf einer durchgebogenen Schiene am schnellsten nach unten? Warum schlingert ein Einkaufswagen, wenn man ihn rückwärts zieht?

20 Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen Warum fliegt ein Flugzeug? Warum ist Verkalkung von Blutgefäßen so schlimm?

21 Schwingungen und Wellen Geht eine Pedeluhr auf dem Mond richtig? Geht eine mechan. Armbanduhr auf dem Mond richtig? Was ist ein Tsunami?

22 Wärmelehre Warum gibt es eine tiefste Temperatur? Kann man in einem Luftballon über einer Kerze Wasser kochen? Warum fühlt sich Metall kalt und Holz warm an? Wie heizt man optimal?

23 Elektrizitätslehre Kann man V überleben? Warum wird ein schwacher Widerstand an einer Batterie wärmer als ein starker Widerstand? Der einfachste Elektromotor: Versuch: Homopolarer Motor