Experimentalphysik I - Mechanik/Thermodynamik

Experimentalphysik I - Mechanik und Thermodynamik

Dozent*innen

Rene Reifarth

Kathrin Göbel

Erste Schritte

  • Besuchen Sie unseren Kurs im OLAT.
  • Wichtig: Registrieren Sie sich für die Mechanik Vorlesung. Nur so können wir sicher stellen, dass Sie die benötigten Infos bekommen.
  • PhysikerInnen: Registrieren Sie sich für die Thermodynamik Vorlesung. Studierende der Biophysik benötigen dies nicht.
  • Falls Sie noch keinen HRZ-Zugang zum OLAT haben sollten, schicken Sie uns bitte eine Email. Wir lassen Ihnen dann die Zugangsdaten für die geschützten Bereiche auf dieser Webseite sowie die zoom-Sitzungen zukommen.

Die Vorlesung wird digital durchgeführt.

Eine Vorlesungsaufzeichnung und zusätzliches Material werden asynchron zur Verfügung gestellt.

Zu den ursprünglich für die Vorlesung vorgesehen Zeiten werden ab Donnerstag, 5.11. digitale, für alle offene Sprechstunden angeboten:

Montags, 10:00 - 12:00

Donnerstags, 10:00 - 12:00

Alle Besprechungen werden aufgezeichnet und zeitnah zur Verfügung gestellt.

Die Vorlesung Ex1 gliedert sich in zwei Abschmitte:

  • Mechanik vom 05. November bis 18. Dezember
  • Thermodynamik vom 11. Januar bis 19. Februar

Die Tutorien werden digital durchgeführt.

Alle Tutorien finden am Mittwochnachmittag zwischen 13 und 19 Uhr statt. Die Zuordnung der 15 Tutorien zu den Zeiten und die Einteilung erfolgen in der ersten Vorlesungswoche ab 05. November.

Inhalt

Mechanik: Massepunktnäherung, Kräfte, Gravitation, Newton’sche Gesetze, Bewegungsgleichung, Impuls- und Energieerhaltung, Stoßgesetze, trockene Reibung, Reibung im Fluid, harmonischer Oszillator (ungedämpft und gedämpft), starre Körper, Drehmoment, Drehimpuls, Bewegungsgleichung der Rotation, Drehimpulserhaltung, Scheinkräfte bei Rotation, Keplersche Gesetze.

(Optional: Hydrodynamik: Quellen und Senken von Vektorfeldern, Kontinuitätsgleichung, Eulergleichung, Bernoulligleichung, Strömung in Röhren, Wirbel, Oberflächenspannung.)

Thermodynamik:Die Vorlesung Thermodynamik leitet makroskopische Zustandsgrößen ab, durch die Wärme als eine besondere Form der Energie behandelt werden kann und zeigt die Zusammenhänge auf, durch die sich Wärme in Arbeit überführen lässt. Die Inhalte werden auch anhand von zahlreichen Experimenten verdeutlicht. Kenntnisse über folgende Begriffe und Themen werden vermittelt: Temperatur und Druck und ihre Messung, Aggregatzustand, Wärme, molekulare Wärmeleitung, Konvektion, Wärmestrahlung, Thermografie, Zustandsdiagramme, Zustandsgrößen (p, V , T ), ideales Gas, kinetische Gastheorie, Maxwell-Boltzmann-Verteilung, Gleichverteilungssatz, Regel von Dulong-Petit, Zustandsgleichung, spezifische Wärme, barometrische Höhenformel, Partialdruck, Osmose, Zustandsänderungen (reversibel/irreversibel, adiabatisch/isotherm/isobar/isochor), Gleichgewicht/Nichtgleichgewicht, Entropie und Wahrscheinlichkeit, Hauptsätze, Kreisprozesse, Wärmekraftmaschinen, Kältemaschinen und Wärmepumpen, reale Gase, Phasenumwandlung (van der Waals-Gleichung), Dampfdruckkurve, Gibbsche Phasenregel, Plancksches Strahlungsgesetz.

Leistungsnachweis

Vorlesung: Schein

Kriterien für jedes der Module Ex1a und Ex1b:

- Mindestens 1 mal Vorrechnen einer Aufgabe in den Übungen

- Die Aufgaben werden von den Teilnehmer:innen vor der Übung vorbereitet. Mindestens 50% der Punkte sind erforderlich. Der Ablauf wird auf der Übungs-Seite beschrieben.

Literatur

  • L. Bergmann, C. Schäfer, Band 1, Mechanik - Akkustik - Wärme, Walter de Gruyter
  • W. Demtröder, Experimentalphysik 1, Mechanik und Wärme, Springer Verlag
  • K. Dransfeld, (Taschenbuch) Physik 1, Mechanik und Wärme, Oldenbourg Verlag
  • D. Giancoli, Physik, Pearson Studium
  • D. Meschede, Gerthsen Physik, Springer Verlag
  • A. Recknagel, Physik, Band 1, Mechanik, Verlag Technik Berlin
  • A. Recknagel, Physik, Band 2, Schwingungen und Wellen, Wärmelehre, Verlag Technik Berlin
  • P. Tipler, G. Mosca, Physik. Für Wissenschaftler und Ingenieure, Spektrum Verlag
  • H. Stöcker, Taschenbuch der Physik, Verlag Harri Deutsch
  • R. Pitka, S. Bohrmann, H. Stöcker, G. Terlecki, H. Zetsche, Physik - Der Grundkurs, Verlag Harri Deutsch
  • F. Herrmann, Skripten zur Vorlesung Experimentalphysik - Mechanik und Thermodynamik