Physik Einführung Physik 1. Einführung. WS 15/16 | 1. Sem. | B.Sc. Oec. und B.Sc. CH | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 3 Physik Einführung Themen • Ablauf der heutigen Vorlesung • • • • Ziele „Spielregeln“ Leistungsnachweis Literatur • Exkurs Lernen • Grundbegriffe der Physik • Größen und Einheiten • Formeln wozu? | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 5 Physik Einführung ABLAUF DER HEUTIGEN VORLESUNG | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 6 Physik Einführung Vorlesung Was wir gemeinsam erreichen wollen • Grundlegende physikalische Vorgänge/Denkweisen verstehen • Problemloser Umgang mit Formeln • Einfache Berechnungen selbstständig durchführen • Ergebnisse interpretieren können | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 7 Physik Einführung Vorlesung Anforderungen an Sie • Aktive Mitarbeit in der Vorlesung • Nachbereitung der Vorlesung • Fragen stellen! • Fragen, die Sie haben, haben mindestens 10 andere Studierende auch! • Aus Fehlern und Irrtümern entsteht hoher Erkenntniszuwachs! • Teilnahme am Tutorium | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 8 Physik Einführung Vorlesung Anforderungen an mich • Ihre Vorbereitung durch herunterladbare Skripte unterstützen • Verständliche Präsentation des Stoffs • Fragen stellen unterstützen • auf Ihre Fragen eingehen • Ihre Nachbereitung in der Sprechstunde unterstützen (dienstags 15.00 – 17.00 Uhr, Anmeldung per Email sinnvoll) | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 9 Physik Einführung Vorlesung Tutorium zur Physik-Vorlesung • Ziel: Üben des Stoffs der Vorlesung anhand von Aufgaben. Verständnisfragen klären • Durchgeführt von Studierenden aus höheren Semestern • Anna Klein (5. Sem.) !! (Mi. 16-18 Uhr, U103) !! • Natali Weber (5. Sem.) • Christine Czaja (5. Sem.) • Jacqueline Röken (3. Sem) • Start: 41.KW (Aushänge am Tutoriumsbrett beachten) • „Hotline“ zu den Tutorinnen: [email protected] • Repetitorium (speziell für Studierende im 3. Versuch) • Stefanie Masella (3. Sem. Master) auf Anfrage ([email protected]) | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 11 Physik Einführung Vorlesung Voraussetzungen fürs Tutorium • Motivation zur aktiven Mitarbeit!!! • Von Ihnen mitzubringen • Aufgaben ausgedruckt oder auf Tablet o. ä. • Vorlesung ausgedruckt oder auf Tablet o. ä. • Taschenrechner • Lineal • Stift, Papier, … • Sinnvoll: Gleiche Tutorium besuchen | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 12 Physik Einführung Vorlesung „Spielregeln“ • • • • • • • Essen: Nein Trinken: Ja Handys: Aus / Stumm Laptops: Ja Unterhaltungen: Nein Fotos/Videos/ Mitschnitte: Nein Sorgen Sie für sich! Schaffen Sie für sich eine gute Lernatmosphäre! | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 10 Physik Einführung Vorlesung Leistungsnachweis (Schein) Physik 1 • Gemeinsame Klausur mit Mathematik jeweils am Ende des Semesters • 3 Klausurangebote • • • am Ende der Vorlesungszeit WS 15/16 (Frühjahr 2016) am Ende der Vorlesungszeit SS 16 (Sommer 2016) am Anfang der Vorlesungszeit WS 16/17 (Herbst 2016) Physik 2 • Gemeinsame Klausur mit Haushaltstechnik jeweils am Ende des Semesters • 3 Klausurangebote • • • am Ende der Vorlesungszeit SS 16 (Sommer 2016) am Anfang der Vorlesungszeit WS 16/17 (Herbst 2016) am Ende der Vorlesungszeit WS 16/17 (Frühjahr 2017) Grundlage ist der behandelte Stoff des WS 15/16 bzw. SS 16 | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 15 Physik Einführung Vorlesung Ablauf der Vorlesung • 90 Min. Vorlesung (Anfangs mit Pause) • Termine bzw. Änderungen siehe LSF • In den Vorlesungen • Demonstrationsversuche • Aufgaben gemeinsam rechnen (Bitte Taschenrechner und Lineal mitbringen!) | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 16 Physik Einführung Vorlesung Literatur • Physikbücher für Mittel- und Oberstufen z.B.: • • Meyer, Lother; Schmidt, Gerd-Dietrich: Physik, Mannheim: Dudenverlag, 2005 Physikbücher für das Hochschulstudium z.B.: • • • • • Kuchling, Horst: Physik – Formeln und Gesetze, München: Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-Verlag, 2005 Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl: Physik, Weinheim: Wiley-VCH, 2003 Tippler, … Gerthsen, Christian: Gerthsen Physik, Berlin: Springer-Verlag, 2002 Lindner, Helmut: Physik für Ingenieure, München: Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-Verlag | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 17 Physik Einführung 18 EXKURS LERNEN | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | Physik Einführung Lernen 19 Lernen Sage mir etwas - und ich vergesse. Lass mich etwas sagen - und ich behalte. Lass mich es tun - und ich habe gelernt. (Konfuzius) | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | Physik Einführung Lernen 23 Lernen Sie Lernen! (1/2) • Führen Sie ein Lerntagebuch! • Notieren Sie sich • was behandelt wurde • was Sie verstanden haben • wo Sie „Aha-Erlebnisse“ hatten • wo Querbezüge sind • welche Fragen offen blieben Quelle: Die Zeit 48/2002 | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | Physik Einführung Lernen 25 Lernen Sie Lernen! (2/2) Quelle: Die Zeit 48/2002 | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | • Zum intensiven und erfolgreichen Lernen gehören ausreichende Ruhephasen • Wissen wird im Schlaf im Gehirn verarbeitet und gespeichert. („Man lernt im Schlaf“) Physik Einführung Grundbegriffe GRUNDBEGRIFFE DER PHYSIK | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 26 Physik Einführung Grundbegriffe Physikalische Größen • bestehen immer aus • einer Zahl und • einer Einheit • Beispiel: 2m | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 27 Physik Einführung Grundbegriffe Einheiten – wozu? • Grundlage für den Vergleich von Ergebnissen • Beispiel Körpergrößen • • USA: 6 ft 4 in EU: 1,96 m • Einheiten • standardisiert • gleich | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 28 Physik Einführung Grundbegriffe 30 untaugliche Einheiten • • 1799 gab es in Frankreich: ... untaugliches Längenmaß: Fuß • • • • • • verschiedene Maße 25,0 cm (Hessen) 31,385 cm (Preußen) 31,6 cm (Wien) 32,5 cm (Paris) 42,95 cm (Sachsen) untaugliche Gewichtsmaße: Pfund, Lot • • • • 1 Wiener Pfund = 32 Loth = 560,06 g, 30 Lot = 467,404 g (Preußen) 30 Lot = 500 g (Deutscher Zollverein 1858) Stein = 22 – 40 Pfund | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | Festlegung der Maße auf dem Markt in Meppen Quelle: Saure, Wikipedia Physik Einführung Grundbegriffe standardisierte Einheiten • Vereinheitlichung durch Einführung von Normalen (Meterkonvention 1875) • Meter • Kilogramm • beides willkürliche Einheiten • Urmeter und Urkilogramm stehen in Paris | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 31 Physik Einführung Grundbegriffe Definition Urmeter und Urkilogramm • Urmeter: 1 m ist der 40millionste Teil des Erdmeridians • Urkilogramm: 1 kg Masse eines Wasserwürfels mit einer Kantenlänge von 10 cm 10 cm 10 cm Quelle: www.stephan-selle.de/ Lesefruchte/Meter/meter.html | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 33 Physik Einführung Grundbegriffe Welche Einheit? • Beispiel Motorenleistung: PS oder kW? • 100 PS 74 kW • Beispiel Temperatur Celsius, Kelvin oder Fahrenheit? • 37ºC 310 K 100ºF • bei unterschiedlichen Einheiten muss umgerechnet werden • 1 PS = 0,735 kW • 0ºC = 273,15 K = 32ºF | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 34 Physik Einführung Grundbegriffe 36 Basiseinheiten des SI*-Einheitensystems Größe übliches Formelzeichen Länge Zeit Masse Temperatur Stromstärke Stoffmenge Lichtstärke | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | *Système international d’unités SI-Einheit Physik Einführung Grundbegriffe Alle andere Einheiten… • …lassen sich aus den Basiseinheiten des SISystems ableiten • Fläche: [m2] • Geschwindigkeit: [m/s] • Einige haben eine besondere Bezeichnung zu Ehren bedeutender Wissenschaftler • Kraft: Statt [kg·m/s2] kann auch Newton [N] • Energie: Statt [kg·m2/s2] kann auch Joule [J] • … verwendet werden | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 37 Physik Einführung Grundbegriffe 38 Präfixe für physikalische Einheiten Faktor Präfix Symbol Faktor Präfix Symbol 1015 1012 109 106 103 102 101 peta tera giga mega kilo hekto deka P T G M k h da 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 dezi centi milli mikro nano piko femto d c m n p f | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | Physik Einführung Grundbegriffe Dezimale Vielfache und Teile • Zahlen umrechnen auf • SI-Einheiten • handliches Format • Beispiele • • • • • 1 GHz = 1·109 Hz = 1.000.000.000 Hz 1 km = 1·103 m = 1.000 m 1 mm = 1·10-3 m = 0,001 m 1 nm = 1·10-9 m = 0,000 000 001 m 100 kg = 1·102 kg (kg ist SI-Einheit!) | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 39 Physik Einführung Grundbegriffe Angepasste Messmethoden • Beispiel Längenmessung • Wellenlänge des Lichts 400 nm bis 700 nm • Entfernung Hochschule – Wohnung einige km | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 40 Physik Einführung Grundbegriffe Rechnen mit physikalischen Größen • Addition, Subtraktion • geht nur bei gleichen Einheiten! 1 m + 1 mm = 1 m + 0,001 m = 1,001 m • 1 m + 1 Zoll = 1 m + 2,54 cm 1,0254 m • Multiplikation, Division • keine Beschränkungen, aber wäre 1 m 1 Zoll = 1 mZoll sinnvoll?? • Gleichungen • haben auf beiden Seiten die gleichen Einheiten! • Machen Sie im Zweifel eine Dimensionsbetrachtung • x/8 m/s = 0,5 m·s ist sicher falsch! | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 41 Physik Einführung Grundbegriffe 42 Das griechische Alphabet Alpha Gamma Delta Epsilon Zeta Eta Theta Beta | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | Iota Lambda My Ny Xi Omikron Pi Kappa Rho Sigma Tau Ypsilon Phi Chi Psi Omega Physik Einführung Grundbegriffe Physikalische Formeln • Ihre Urlaubsreise (1 Woche Kreta, Flugreise, 6 Übernachtungen im Hotel) kostet Sie 699 €. • Wie viel würde Sie die Übernachtung kosten, wenn der Flug den Veranstalter 150 € kostet? • Sind 14 Tage für 1.349 € teurer oder günstiger auf den Urlaubstag gerechnet? | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 43 Physik Einführung Grundbegriffe Allgemeingültige Formulierung • • • • • Geht nur mit Formeln Einfache Formeln wie diese löst man im Kopf Preis = Flugkosten + 6 ∙ Übernachtungskosten Alles Variablennamen Preis bekannt, aber nicht die Übernachtungskosten? Gleichung umstellen | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 44 Physik Einführung Grundbegriffe Naturwissenschaftliche Formulierung • • Naturwissenschaftler sind bequem Variablen durch Buchstaben ersetzen, z.B. • • • • • • • Preis =… Anzahl Übernachtungen = … Kosten Übernachtung = … Flug = … … Oder: … Wenn man die Bedeutung der Variablen kennt, ist diese Form einfacher zu handhaben als die Form in Klartext | 09.2015 | Physik 1 | Einführung | Großmann | 46
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