Praktische Übungen in Physik für Biologen. physik 022. Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik. PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch.

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1 Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik physik 022 Praktische Übungen in Physik für Biologen PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel Dr. Christoph Wendel Philip Hauer Pascal Neumeister Georg Urff

2 Ansprechpartner Leitung: PD Dr. Rainer Joosten Dr. Christoph Wendel Organisation: Philip Hauer Pascal Neumeister Georg Urff Dr. Christoph Wendel Sprechstunden: Di, Do 12:30-13:00 Uhr Zimmer HISKP Tel.: Hier gibt es immer aktuelle Informationen für die Studenten. PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 2

3 Vorbesprechung Ziele des Praktikums Ablauf des Praktikums bzw. eines Praktikumstags Anmerkungen, Strahlenschutz- und Gefahrstoffunterweisung Protokollführung und Bewertung Platzvergabe / Platztausch PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 3

4 Einordnung des Praktikums Vorlesung Vermittlung von Wissen Orientiert sich an dem, was man als Student der Biologie wissen sollte Physikalische Allgemeinbildung, Grundlagen für viele spätere Fächer Rechenübungen, um das Wissen anzuwenden und zu vertiefen Praktikum Vertiefung von physikalischem Wissen aus der Vorlesung - 10 experimentelle Aufgaben Übung experimenteller naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen Erlangung oder Verbesserung diverser Kompetenzen durch Laborarbeit Dokumentation und Auswertung von Experimenten Beurteilung des Ergebnisses eines wissenschaftlichen Experimentes Experimentieren! Klausur PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 4

5 Ablauf des Praktikums Vorbesprechung Einführungsversuch + 10 bewertete Versuche Termine: Terminmatrix / online Ort: AVZ (Erdgeschoss rechts) Abschlussklausur Stoff : Vorlesung, Praktikum sowie entsprechendes Hintergrundwissen Dieses Semester: Gruppeneinteilung abgeschlossen, Einzelfälle über Wunschliste/Los Gruppentausch nur mit Tauschpartner Tauschzettel vorne PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 5

6 Terminmatrix PRAKTISCHE ÜBUNGEN FÜR BIOLOGEN (Vorlesungsverzeichnis physik022) PRAKTISCHE ÜBUNGEN FÜR BIOLOGEN (Vorlesungsverzeichnis physik022) Terminplan Wintersemester 2018/2019 Terminplan Wintersemester 2018/2019 Block A Block B Datum / Termin Gruppe / Versuch Datum / Termin Gruppe / Versuch 10:00 Uhr s.t. 1B 1C 1D 10:00 Uhr s.t. 2B 2C 2D 1A 1E 2A 2E 13:45 Uhr s.t. 1G 1H 1J 1K 1L 13:45 Uhr s.t. 2G 2H 2J 2K 2L 17:00 Uhr s.t. 1N 1O 1P 1Q 1R 17:00 Uhr s.t. 2N 2O 2P 2Q 2R Vorbesprechung: Dienstag, :00 Uhr WPHS Vorbesprechung: Dienstag, :00 Uhr WPHS 1. Klausur Freitag, :00 Uhr 1. Klausur Freitag, :00 Uhr 2. Klausur Montag, :30 Uhr Siehe Homepage 2. Klausur Montag, :30 Uhr Siehe Homepage Alle Informationen auch auf: Alle Informationen auch auf: PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 6

7 Vorbereitung im Vorfeld Ablauf eines Versuchs Aneignen der physikalischen Grundkenntnisse (aus Büchern!) Vorbereitung mithilfe der Dokumente im Downloadbereich (u.a. Kurzanleitungen und Bilder der Aufbauten) Planung der Messungen (Was wie wann warum) Abfrage des vorbereiteten Stoffes (bewertetes Antestat) Versuchsdurchführung In Gruppen von 2 Studierenden Einzelheiten zu den Versuchsteilen auf den ausliegenden Anleitungsbögen (entsprechen denen im Downloadbereich) Bewertung Ihrer aktiven Teilnahme Anfertigen des Versuchsprotokolls Während des Praktikums anzufertigen, knapp, inklusive Auswertung Es dürfen bis zu zwei Namen auf einem Protokoll stehen Am Ende Aufräumen / Säubern des Arbeitsplatzes Abgabe des Versuchsprotokolls Unterschrift auf dem Testatzettel PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 7

8 Benötigtes Material Material Taschenrechner Schreibgeräte inkl. Bleistift ca. 30 cm langes, durchsichtiges Lineal Nicht benötigtes Material ausgedruckte Anleitungen oder mitgebrachte Bücher alte Protokolle oder selbst angefertigte Notizen eigene Klausurbögen oder eigenes Millimeterpapier Tablet, Smartphone, usw. TippEx Achtung: Nutzung von nicht benötigtem Material wird als Fehlverhalten gewertet und führt zu teils massivem Punktabzug oder sogar dem Ausschluss vom Praktikum (inc. Fehlversuch und Nachricht an den Studiengang) PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 8

9 Gefahren und Gefahrstoffstoffe Die Gefährdung im Praktikum ist vernachlässigbar, aber ein sauberes Arbeiten ist eine gute Übung für Ihre spätere Laborarbeit Keine Kittelpflicht! Mögliche Gefahrenquellen heiße Flüssigkeiten: V1!, V3, V5!! Elektrizität (ggf. und Wasser) : V3, V5, V7 Gesundheitsgefährdende Flüssigkeiten (versch. Alkohole, verdünnte Schwefelsäure, Salzlauge): V1, V2, V3, V5 Explosive Gase (Wasserstoff / Sauerstoff): V2 LASER (hier nur grelles Licht) oder UV - Strahlung: V4, V6 PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 9

10 Radioaktivität/Röntgen Die zusätzliche Strahlendosis durch das Praktikum ist nicht messbar... (kleiner als die Messunsicherheit der entsprechenden Geräte)... aber der entsprechende Versuchsraum ist ein Überwachungsbereich Jegliche ionisierende Strahlung ist in der Lage, Zellen und/oder das Erbgut zu schädigen. Deterministische Strahlenschäden: Zellen werden getötet, Dosis beeinflusst die Schwere des Schadens. Schwelleneffekt. Treten meist recht schnell ein. (Ziel der Strahlentherapie) Stochastische Strahlenschäden: Erbgutveränderung, Dosis beeinflusst nicht die Schwere des Schadens sondern die Wahrscheinlichkeit des Auftretens. Schäden können auch nach Jahrzehnten noch auftreten. PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 10

11 Schutzmaßnahmen Nicht essen und trinken (Laborräume!) Bedenken Sie immer mögliche Gefahren für sich, für andere oder auch nur die Gerätschaften! Erst Denken, dann Handeln! Radioaktivität (V9) drei schwache, von Bleisteinen abgeschirmte, umschlossene Quellen (Abschirmung verwenden, Aktivität begrenzen) ein sehr schwacher β-strahler mit kurze Halbwertszeit (Abstand halten, Aufenthalts-/Expositionsdauer begrenzen) Sauberkeit, Kontamination und Inkorporation vermeiden Röntgen (V8) Vollschutzanlagen Lambert-Beer : niemals 100% Abschirmung Abstand halten, Expositionsdauer minimieren Schwangere dürfen an den Versuchen Radioaktivität und Röntgenstrahlung nicht teilnehmen. PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 11

12 Bewertungsgrundlage: Abfrage (ggf. intensiv) Durchführung Protokoll Bewertung der Versuchstage Erreichbar: maximal 10 Punkte pro Versuch Abfrage oder Durchführung oder Protokoll 0 Punkte Versuch 0 Punkte! Erreichbare Gesamtpunktzahl: P Gesamt Versuche = P Versuch 1 + P Versuch P Versuch 10 Erreichbare Gesamtpunktzahl: P Gesamt Versuche(max) = 100 Zum Bestehen des Praktikums sind mindestens 50 Punkte notwendig PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 12

13 Bewertung der Versuche Grobe Richtlinie: (Die Wertigkeit variert von Versuch zu Versuch bzw. wer das Protokoll schreibt) Abfrage Wissen, was man wann wie und warum messen soll : 5 Punkte Wissen über alle Stichpunkte im Grundlagenteil der Anleitung, Zusammenhänge, Herleitungen,...: 10 Punkte Durchführung Ohne größere Schwierigkeiten gerade so in der Zeit fertig geworden: 5 Punkte Ohne in die Anleitung zu schauen vor der Zeit fertig, koordiniertes Vorgehen, Zeit, anderen zu helfen, sehr gutes Messergebnis: 10 Punkte Protokoll Alles gemessen, protokolliert, Messfehler dokumentiert und Ergebnis berechnet: 5 Punkte Sauberes, knappes aber gut strukturiertes Protokoll, Ergebnisse beinhalten eine Fehlerrechnung. Fehlerquellen werden diskutiert und das Ergebnis mit ggf. bekannten Werten verglichen, das Ergebnis liegt im Bereich dessen, was der Aufbau hergibt: 10 Punkte Bei zwei Autoren bekommen beide die gleiche Bewertung für das Protokoll! PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 13

14 Umfang Inhalt Protokollführung Maximal zwei Klausurbögen pro Versuchstag und Protokoll (werden gestellt) Diagramme auf Millimeterpapier (wird gestellt) einlegen siehe Anleitungsbögen Was wird gemacht, was ist gesucht / gegeben Tabellen der Messwerte Auswertung / Rechnungen Diagramme Ergebnis Kein Inhalt Theorie generell viel Text TippEx!! PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 14

15 Beurteilung des Versuchsprotokolls Level 1 : Vollständiges Messen 5 Punkte Aufgabenstellung des Versuchs (EIN Satz) Messbeziehung mit Bezeichnung der verwendeten phys. Größen und ihrer Einheiten (EIN Satz + Formel) vorgegebene Größen, Messgrößen Bis hier 1 Seite maximal Messwerte (Tabellen, Graphen, Messunsicherheit) Ergebnisse Level 2: Richtiges Vorgehen / vollständige Auswertung benutzte Formeln, Größen, Einheiten stimmen Tabellen mit Messwerten und Graphen sind übersichtlich Graphen passen und Messwerte und wurden richtig ausgewertet Fehlerrechnung, Ergebnisdiskussion und Fehlerbetrachtung vorhanden Level 3: Gutes Ergebnis innerhalb der Toleranzwerte? Fehlerdiskussion PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 15

16 Fehlen an Versuchstagen (z.b. bei Krankheit) Veranstaltung mit Anwesenheitspflicht Aus organisatorischen Gründen können Termine in der Regel auch mit Attest nicht nachgeholt werden Nichtanwesenheit wird mit 0 Punkten bewertet Wissenschaftliches Fehlverhalten wird mit 0 Punkten bewertet Am Ende des Praktikums müssen mindestens 8 bewertete Versuche mit mehr als null Punkten vorliegen. ansonsten: Nichtbestehen des praktischen Teils Wichtig: Verpasste Termine senken nicht die Bestehensgrenze von 50 Punkten, jedoch reduziert sich die für Sie erreichbare Gesamtpunktzahl! Bei längerer Krankheit: Melden Sie sich rechtzeitig (=so schnell wie möglich) bei uns (und dem Studiengangsmanagement) damit Sie ohne Fehlversuch abgemeldet werden können. Lassen Sie sich sicherheitshalber immer ein Attest geben! (Formular) PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 16

17 Abschlussklausur Es gibt pro Jahr 2 Klausurtermine: Ende März und Ende April Weitere Termine oder mündliche Prüfungen werden nicht angeboten! Mitbringen zur Klausur : Lichtbildausweis (während Klausur bereitlegen) Stift, Lineal Spickzettel (A4, handgeschrieben) Taschenrechner Ablauf: - 10 Aufgaben mit Unteraufgaben zu verschiedenen Themen der Physik (Nicht nur Praktikum) min. Bearbeitungszeit Ort und Zeit auf der Website / Testatbogen PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 17

18 Bestehen der Teilleistung (Zusammenfassung) Übungen zur Vorlesung bestanden : Zulassung zum Praktikum Praktikum : min. 8 von 10 Versuche mit mehr als 0 Punkten min. 4 Protokolle als Erstautor min. 50 von 100 Punkte aus den Labortagen Praktikum bestanden : Zulassung zur Klausur PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 18

19 Wichtig: Wenn Sie beim Einführungsversuch (aufgrund von Krankheit) fehlen sollten: rufen Sie uns bitte direkt an oder schreiben Sie uns eine (innerhalb von 2 Tagen) ansonsten: Weitergabe Ihres Praktikumsplatzes an eine Person auf der Warte- bzw. Tauschliste Wenn Sie sich entscheiden das Praktikum in diesem Semester nicht zu besuchen, obwohl Sie angemeldet sind: informieren Sie uns bitte direkt Mit Erscheinen zum ersten benoteten Versuch gilt das Praktikum als belegt. Danach ist eine Abmeldung nur auf Antrag möglich. Atteste wegen Krankheit nur über das offizielle Formular der Uni Bonn: PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 19

20 Ansprechpartner Leitung: PD. Dr. Rainer Joosten Dr. Christoph Wendel Organisation: Philip Hauer Pascal Neumeister Georg Urff Dr. Christoph Wendel Probleme: Sprechstunden: Di, Do 12:30-13:00 Uhr Zimmer Tel.: PD DR. Rainer Joosten, Dr. Ch. Wendel: physik Praktische Übungen in Physik für, Biologen page 20