Studenten der Tiermedizin ( 300) und Geowissenschaften ( 120) mit Physik als Nebenfach (1-semestr. Einführung) +andere ( 1)
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- Hanna Vogt
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1 EP EP: ExperimentalPhysik - Einführung in die Physik Dozenten: Versuche: Hörer: W. Dünnweber und M. Faessler P. Koza Studenten der Tiermedizin ( 300) und Geowissenschaften ( 120) mit Physik als Nebenfach (1-semestr. Einführung) +andere ( 1) Vorlesungsbeginn: Mo, Mi 11h25 im gr. Physik-Hörsaal Übungen: Übungsaufgaben(1mal/Woche), schriftliche Lösungen: siehe Lehrangebot, EP Besprechung der Aufgaben, zweimal/woche: Mo 13h05 13h50 Mi 13h05-13h50 Klausur**: schriftlich, Datum: 3.Feb ** Kann mündliche Vorphysikumsprüfung in Physik ersetzen
2 LITERATUR: Hellenthal Thieme Verlag 370 S. Physik für Pharm., Med. u. Biol. Haas Physik für Pharm. u. Mediziner. Wissensch. Verlags Ges. 470 S. Seibt Edition Medizin VCH 440 S. Stuart-Klages Springer Verl. 370 S. Westphal Springer Verl. 265 S. Physik für Mediziner Kurzes Lehrbuch der Physik Kleines Lehrbuch d. Physik
3 Kamke et al. Teubner Verl. 640 S. Physik für Mediziner Trautwein et al., Physik für Medizinier, W. De Gruyter Verlag 460 Seiten Und weitere. Vertiefende Bücher: Gerthsen + Kneser + Vogel Physik Springer Verl. 900 S. Tipler Spektrum Akademischer Verlag1 520 S. Physik Halliday+Resnick+Walker Wiley-VCH 920 S.. Halliday Physik
4 Es gibt viele gute Lehrbücher. Und Skripten von Vorlesungen. Wozu soll man dann noch in die Vorlesung gehen? Contras: Sie verlieren wertvolle Zeit Dozenten reden ohne Unterlass Ausführliche Powerpoint- Präsentation im Internet Sie müssen 1.5 Stunden still sitzen, dürfen nur reden, wenn Sie Fragen zur Vorlesung haben Pros: Vorlesung muss sich kürzer fassen als Bücher Die wesentlichen Formeln auf Tafel oder Projektor Demonstrationsversuche Dozent beantwortet Fragen Direkte Vorbereitung auf die Klausur
5 Einleitung: A) Gegenstand, Ziel und Methode der Physik, ihr Vokabular und ihre Grammatik B) Maßeinheiten, Basisgrößen und einheiten (Vorausblick)
6 Gegenstand, Ziel und Methode der Physik Gegenstand, siehe Ursprung des Wortes: Physis (griech.) = materielle Natur, Welt Physik von physike theoria= Naturwissenschaft Ziel der Naturwissenschaften: Aufbau der Materie und Wechselwirkungen zwischen materiellen Objekten einfach und allgemein zu beschreiben und verstehen. Naturgesetze zu finden. Quantitative Voraussagen auf der Basis der gefundenen Gesetze als wesentlicher Test der richtigen Beschreibung. **** **** Hinter dieser sehr einfachen Darstellung der Ziele verbergen sich ganze Bibliotheken von philosophischen Werken, und von Wissenschafts- und Erkenntnistheorien, d.h. von den Wissenschaften, deren Gegenstand wiederum die Methode der Naturwissenschaften ist. Der Weg von Beobachtungen von Regelmäßigkeiten und Wiederholungen in der Natur zur Formulierung von Naturgesetzen ist kompliziert. Die Überzeugung, dass die Natur Gesetzen folgt, und bei bekannten Bedingungen zu einer bestimmten Zeit der weitere Verlauf des Geschehens voraussagbar ist, und auch die Vergangenheit rekonstruiert werden kann, der wissenschaftliche Determinismus, wurde von Laplace vor etwa 200 Jahren verkündet. Eine Einschränkung hat dieser Determinismus durch die Entdeckung der Quantenmechanik vor ca 100 Jahren erfahren. Heute glaubt man, dass die Naturgesetze es uns ermöglichen, Voraussagen innerhalb von Grenzen zu machen, die durch die Unschärferelationen der Quanten- oder Wellenmechanik gegeben sind.
7 Gegenstand, Ziel und Methode der Physik Gegenstand: Womit befasst sich die spezielle Naturwissenschaft Physik heute?: Grundlagendisziplinen wie Mechanik, Thermo-, Elektrodynamik... und Sachgebiete wie Atom-, Kern-, Geo-, Biophysik... (dem Namen nach abtrünnige Gebiete: Chemie, Biologie, Geologie, Astronomie,... Medizin) Methode: Physik ist a) quantitative (= exakte ) b) empirische Wissenschaft
8 Zur Methode der Physik Physik ist eine exakte, quantitative Wissenschaft Physik als Sprache gedeutet verwendet als Vokabular nur quantitative Begriffe = physikalische Größen Wissenschaftstheorie unterscheidet zwischen qualitativen, komparativen und quantitativen Begriffen. Die Umgangssprache verwendet alle 3 Arten von Begriffen, z.b: Qualitativer Temperaturbegriff: heiß, kalt... komparativer Begriff : heißer als,... Quantitativer Begriff: T=18 Kelvin,.. Nicht nur im Bereich Physik wie beim Beispiel oben: Z.B: Preis von XY = teuer, teurer als. 5.- Euro Mengenangaben: a weng,..,mehr, 1 Maß Bier
9 Physik ist eine empirische Wissenschaft Physikalische Begriffe dienen der Beschreibung von (empirisch) beobachtbaren Vorgängen in unserer materiellen Welt Verwendung quantitativer Begriffe impliziert Messvorgang, d.h. Vergleich mit Referenzmaß, wie Längenmaß, Temperaturskala Maßeinheiten Quantitativer Begriff (= physikalische Größe) ist Kürzel für Messvorschriften Versuche zu qualitativen Sinneswahrnehmungen
10 Die Grammatik der Sprache Physik: Physikalische Aussagen sind meist Gleichungen, die einfachsten: PHYSIKALISCHE GRÖSSE = (ZAHL ± FEHLER) EINHEIT z. B. T = (18.0 ± 1.0) K Temperatur Kelvin Kompliziertere Aussagen (Gesetze oder auch Definitionen von neuen physikalischen Größen) sind meist Gleichungen für Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen. z. B. Definition der Größe mittlere Geschwindigkeit Newtonsches 2. Axiom (Gesetz oder Definition von Kraft) v r F x 2 x1 = = t 2 t1 r = Kraft = m a x mittlere Geschwindigkeit = Masse mal Beschleunigung)
11 Bei Zusammensetzung von Definitionen und Gesetzen zu Theorien und Umformung von Gesetzen werden die Regeln der Logik und Mathematik benötigt. Bei der Verifizierung von Aussagen oder ganzen Theorien ist ein wesentliches Kriterium die quantitative Übereinstimmung von theoretischen Voraussagen mit experimentellen Messergebnissen. Naturwissenschaften sind das gewaltigste intellektuelle Gebäude der Menschheit, gemeinsam erstellt von sehr vielen Denkern und Wissenschaftlern über viele Generation der Menschheit hinweg. Eine Realisierung des Turms von Babel im geistigen Bereich mit entsprechend gigantischen Anwendungen im praktischen Bereich unseres Lebens (moderne Technik und Zivilisation) dank einer einheitlichen Sprache (mit deren Grundvokabular Sie in dieser Vorlesung vertraut gemacht werden sollen) Film Powers of Ten
12 Maßeinheiten Standard (SI =Système International) Einheiten: z. B. m, s, kg, Joule (nicht Standard z. B. feet, inch, Kalorie..) Man unterscheidet zwischen abgeleiteten und Basiseinheiten Die 7 Basiseinheiten werden Sie gleich sehen, alle anderen sind abgeleitet
13 Basisgröße (Symbol) Name f. SI- Basiseinheit (Symbol für Einheit) Länge (l) Zeit (t) Masse (m) El. Stromstärke (I) Temperatur (T) Lichtstärke () Stoffmenge (n) Meter Sekunde Kilogramm Ampère Kelvin Candela Mol (m) (s) (kg) (A) (K) (cd) (mol)
14 Präfixe und ihre Abkürzung () für Zehnerpotenzen von Einheiten deka (da) hekto (h) kilo (k) Mega (M) Giga (G) Tera (T) Peta (P) Exa (E) dezi (d) centi (c) milli (m) mikro (µ) nano (n) pico (p) femto (f) atto (a) z. B m = 5 fm (typischer Kerndurchmesser) Kilometer = km = m * Joule = 10 EJ ** * Strecke, die Licht in einer Sekunde zurücklegt ** Energieverbrauch in Deutschland pro Jahr (2002)
15 Es gibt keine Messung ohne Messfehler Ablesegenauigkeit Streuung des Messwertes bei Wiederholung der Messung (statistischer Fehler) systematische Fehler z. B. Messung der Zeit mit Armbanduhr: Ablesegenauigkeit 1 s Quarzuhren: Streuung von 1/30000 [s/s] Atomuhren: besser als 1/ Man unterscheidet: Präzisionsmessungen und explorative Messungen
Studenten der Tiermedizin ( 300) und Geowissenschaften ( 200) mit Physik als Nebenfach (1-semestrige Einführung)
EP EP: ExperimentalPhysik - Einführung in die Physik Dozenten: Versuche: Hörer: Prof. W. Dünnweber und Prof. M. Faessler P. Koza Studenten der Tiermedizin ( 300) und Geowissenschaften ( 200) mit Physik
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