Experimentalphysik. Vorlesungsergänzung (VE), Wintersemester 2017 Modulnummer PTI 301

Transkript

1 Experimentalphysik Vorlesungsergänzung (VE), Wintersemester 2017 Modulnummer PTI 301

2 Experimentalphysik, Inhalt Organisatorisches Übersicht über die Vorlesungsinhalte Begleitende Praktikumsversuche Literaturhinweise VE 1.1: Kinematik Vektoren VE 1.1.1: Gleichförmige Bewegung VE 1.1.2: Ungleichförmige Bewegung Übungsaufgaben

3 Organisatorisches Termine: freitags, 11:20 12:50 Uhr, PBS 304 in Z1 freitags, 13:30 15:00 Uhr, PBS 304 Vorlesung mit Tafelanschrieb und Beamer Tafelanschrieb Mitschrift notwendig! Beamer als Vorlesungsergänzung VE*.pdf unter Y:\Lehre\...\S.Braun\100_Vorlesungen oder unter stefan-braun.net Experimentalphysik Abschluss mit schriftlicher Klausur in der Prüfungszeit am Semesterende Dauer der Klausur: 90 Minuten

4 Organisatorisches Bei Fragen Mit Terminabstimmung oder auf gut Glück im Raum PBS 403 vorbei kommen Ohne Terminabstimmung jederzeit montags, 13:30 15:00 Uhr im Raum PBS 403 Per

5 Vorlesungsinhalte Mechanik Bewegung von Punktmassen (Kinematik) Dynamik von Punktmassen bei Krafteinwirkung Dynamik des starren Körpers Arbeit, Energie, Leistung Erhaltungssätze für Energie, Impuls und Drehimpuls Thermodynamik Ideales Gas und Zustandsänderungen Erster Hauptsatz Struktur der Materie Atombau Lichtemission und -absorption

6 Begleitende Praktikumsversuche Termin: in Z1 mittwochs, 11:20 12:50 Uhr, Raum JLB 335 Betreuer: Dr. E. Schröter, Fr. M. Kesselboth, Fr. N. Pausch, Fr. Prof. C. Reinhold Ansprechpartner bei Fragen: Dr. Schröter, Frau Prof. Reinhold

7 Literaturhinweise - Lehrbücher Halliday, David: Physik, Bachelor-Edition, Wiley-VCH (in HSB verfügbar) Lindner, Helmut: Physik für Ingenieure, Fachbuchverlag Leipzig, Köln (in HSB verfügbar) Hering, Ekbert u.a.: Physik für Ingenieure, (HSB oder online unter diesem Link) Otten, Ernst Wilhelm: Repetitorium Experimentalphysik, Springer-Verlag (HSB oder online unter diesem Link)

8 Literaturhinweise - Aufgabensammlungen Müller, Peter u. a.: Übungsbuch Physik Grundlagen, Kontrollfragen, Beispiele, Aufgaben, Hanser-Verlag (in HSB verfügbar) Lindner, Helmut: Physikalische Aufgaben, Fachbuchverlag Leipzig (in HSB verfügbar)

9 VE 1.1: Kinematik, Vektoren Kinematik Beschreibung der Bewegung von Punktmassen Punktmasse = Modellannahme, die Körper als punktförmig (ohne Volumen) aber mit Masse betrachtet Vektoren für die Beschreibung physikalischer Größen Vektor hat einen Betrag und eine Richtung Beschreibung mit Bezug zu einem vorher festgelegten Koordinatensystem Notation: Ort Geschwindigkeit Beschleunigung

10 VE 1.1.1: Gleichförmige Bewegung Gleichförmige Bewegung Bewegung auf gerader Linie mit konstanter Geschwindigkeit Es gilt dann: Dt = Zeit, die Punktmasse vom Ort 1 zum Ort 2 benötigt Richtung von v stimmt mit Richtung von Δr überein Geschwindigkeiten in x-, y- und z-richtung sind unabhängig voneinander

11 VE 1.1.2: Ungleichförmige Bewegung Ungleichförmige Bewegung Geschwindigkeit ändert sich mit der Zeit, d. h. v = v(t) (entweder der Betrag oder die Richtung oder beides) Es gilt dann: Die Geschwindigkeit ist die zeitliche Ableitung des Ortes Analog gilt für die Beschleunigung: Die Beschleunigung ist die zeitliche Ableitung der Geschwindigkeit

12 Übungsaufgaben PTI 301 Mechanik Müller et al., M 1.1 Eine Punktmasse hat zur Zeit t 0 = 0 am Ort x 0 die Geschwindigkeit v x0. Vom Zeitpunkt t 0 an erfährt die Punktmasse eine konstante Beschleunigung a x. a) Wo befindet sich die Punktmasse zur Zeit t 1? b) Welche Geschwindigkeit v x1 hat sie dort? c) Wo liegt der Umkehrpunkt x 2 der Bewegung? x 0 = 6,0 m v x0 = -5,0 m/s a x = 2,0 m/s 2 t 1 = 3,0 s

13 Übungsaufgaben PTI 301 Mechanik Müller et al., M 1.4 Beim Notbremsen wird ein mit einer Geschwindigkeit v x0 fahrender Zug auf der Strecke von x 0 = 0 bis x 1 zum Stehen gebracht. a) Wie groß ist die konstante Bremsbeschleunigung a x? b) Stellen Sie den Verlauf der Bewegung im x(t)-, v x (t)- und a(t)-diagramm dar! x 1 = 260 m v x0 = 90 km/h

14 Übungsaufgaben PTI 301 Mechanik Müller et al., M 1.7 Zwei Testfahrzeuge beginnen gleichzeitig eine geradlinige Bewegung mit der Anfangsgeschwindigkeit v 0 = 0 am gleichen Ort. Das Fahrzeug A bewegt sich mit der Beschleunigung a A = a 0 = konst, das Fahrzeug B mit der Beschleunigung a B = kt; k= konst. Beide Fahrzeuge legen in der Zeit t 1 die Strecke s 1 zurück. a) Skizzieren Sie den Verlauf beider Bewegungen im a(t)-, v(t)- und s(t)- Diagramm! b) Berechnen Sie die Zeit t 1 und die Strecke s 1! c) Welche Geschwindigkeiten v A1 und v B1 haben die Fahrzeuge am Ende der Stracke s 1 erreicht? d) Nach welcher Zeit t 2 haben beide Fahrzeuge die gleiche Geschwindigkeit v 2 erreicht? Gegeben sind a 0 und k