Oben angekommen. Willkommen in Rostock

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2 Oben angekommen Willkommen in Rostock 2

3 Universität Rostock Universitäten in Europa 1088 Bologna (Italien) 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. Mit freundlichen Grüßen an Sie und Ihre Frau Gemahlin, Ihr ergebener A. Einstein. 3

4 Grundkurs Physik 4

5 Termine Vorlesung - Dienstags (alle 14 Tage), 9:15 Uhr, Seminarraum Didaktik, Schwaansche Straße 3a - Mittwochs 13:30 Uhr, Hörsaal Schutow, Schutower Straße 5 Kontakt PD Dr. Josef Tiggesbäumker Universitätsplatz 3 Zimmer 210 josef.tiggesbaeumker@uni-rostock.de Übungsgruppen Dienstags 9:15 Uhr, Übungsgruppe 1, Seminarraum 1 (Alte Bibliothek), Universitätsplatz 3 Übungsgruppe 2, Seminarraum Didaktik, Schwaansche Strasse 3a Erster Termin: ohne Bewertung Abgabe der Lösungen jeweils am Montag vor der Übung, erst ab November Kontakt Übungsgruppe 1 Dipl. Phys. Johannes Passig Universitätsplatz 3 Zimmer 210 johannes.passig@uni-rostock.de Kontakt Übungsgruppe 2 Dipl. Phys. Sebastian Göde Universitätsplatz 3 Zimmer 210 sebastian.goede@uni-rostock.de 5

6 Leistungsnachweis Lösungen der Übungsaufgaben werden bewertet!!! Kriterien für die Scheinvergabe Teilnahmeschein Erfolgreiche Teilnahme an den Übungen 50% der maximal erreichbaren Punkte Leistungsschein Erfolgreiche Teilnahme an den Übungen 50% der maximal erreichbaren Punkte Bestehen der Klausur am Ende des Semesters vorläufiger Termin

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

8 Fahrplan erstes Semester Was ist Physik? Physikalische Größen Mechanik Kinematik Dynamik Arbeit, Energie und Leistung Impuls Drehbewegungen Gravitation Flüssigkeiten Statische Flüssigkeiten Hydrodynamik Reale Flüssigkeiten 8

9 Der ganz normale Alltag der Superhelden 9

10 Physik und Sport 10

11 Lehrbücher 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 Alonso-Finn - Physik Oldenbourg, München, 3. Auflage 2000 Demtröder Experimentalphysik (4 Bände 40 ) Springer, Berlin, 4. Auflage 2005 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) 11

12 Internetquellen Deutsche Physikalische Gesellschaft Institute of Physics physicsworld.com American Institute of Physics American Physical Society CERN hyperphysics.phys-astr.gsu.edu/hbasehframe.html 12

13 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 13

14 Rednerliste wird noch bekanntgegeben allgemeinverständliche Vorträge 14

15 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 2008 Weihnachtskolloquium Großer Hörsaal Physik 15

16 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 16

17 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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19 Was ist Physik? ϕνσικοζ ϕνσιζ (physikos): griechisch Natürlich (physis): griechisch Natur Gegenstand der Forschung Wissenschaft der Erforschung der Wechselwirkung zwischen Materie und Energie 19

20 Physik ist 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. Roger Bacon ( ) Ockhams Skalpel When you have two competing theories which make exactly the same predictions, the one that is simpler is the better. William of Ockham ( ) 20

21 Wechselspiel Experiment und Theorie Mathematik Theorie Experiment Technologie Arbeitshypothese Modell physikalische Theorie Vorhersage 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 des Elektronenspins mit Kernmagnetfeld Heliumatom ( /-1.4) khz Fehler in der Theorie zum Vergleich 20 khz 21

22 Physikalisches Weltbild Mechanik Elektrodynamik Optik 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. Makroskopische Beschreibung Mikroskopische Beschreibung Quanten Q-Mechanik, QED, Q-Optik Festkörperphysik Physik der Flüssigkeiten und Gase Molekülphysik Atome, Moleküle Atomphysik Kernphysik < 240 Nukleonen Elementarteilchenphysik 22

23 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

24 Wechselspiel Theorie-Experiment Physikalische Vorstellung 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 richtig ist - für alle Elemente - als Funktion der Temperatur - als Funktion des Druckes Heute wissen wir: Die 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 die Fusionsreaktion von Wasserstoff nach Helium 24

25 Sinneswandel 2: Weltbild der Physik Himmelscheibe von Nebra (1600 v. Chr.) 25

26 Ptolemäisches Weltbild Ptolemäus ( n. Chr.) Epizyklen - Mathematisches Modell der Planetenbewegung - Erde steht fest im Zentrum des Universums - alle Sterne, Planeten bewegen sich auf Kreisbahnen um den Mittelpunkt, d.h. die Erde 26

27 Kopernikanisches Weltbild Nikolaus Kopernikus ( ) Geozentrisches Weltbild Tycho Brake ( ) Johannes Kepler ( ) Heliozentrisches Weltbild Galileo Galilei ( ) Sonne steht im Zentrum Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen um die Sonne Es gibt keinen ausgezeichneten Beobachter 27

28 Sinneswandel 3: Plum pudding Modell J.J. Thomson ( ) Nobelpreis für Physik

29 Rutherfordsches Streuexperiment Ernest Rutherford ( ) Nobelpreis für Chemie

30 Heutiges Atommodell Durchmesser eines Atoms ~ 10 9 m Protonen und Neutronen sind im Kern konzentriert ~ m 30