Vorlesung "Grundlagen der Physik"
Studiengänge:
Elektrotechnik,
Wirtschaftsingenieure Elektrotechnik
Zeitraum:
Wintersemester 2018/19
Sommersemester 2019
Ort:
HTWK Leipzig (FH)
Neues Laborgebäude Gustav-Freytag-Straße
Postfach 301166
04251 Leipzig
Tel.: (0341) 3076 3340
Inhalt: Behandelt werden ausgewählte Kapitel der Klassischen Mechanik (Kinematik, Newtonsche Axiome, starrer Körper, Schwingungen, Wellen, Kontinua, Thermodynamik). Angewendet werden die Methoden der höheren Mathematik. Somit werden Grundkenntnisse in Vektoralgebra, Differential- und Integralrechnung vorausgesetzt.
Literatur: Zum Selbststudium geeignet sind Hochschullehrbücher "Physik - für Ingenieure" bzw. analoge Lehrbücher für Studenten mit Physik als Nebenfach. In der Literaturübersicht sind weiterhin einige Aufgabensammlungen angegeben, die als Hilfe auf die Vorbereitung zu den Übungen sowie zur Prüfung nützlich sein können.
Klausur: Prüfungstermine
werden in jedem Jahr zweimal angeboten, während der
Prüfungszeit nach dem Sommersemester und im Verlauf des
Wintersemesters. Es stehen 120 Minuten zur Verfügung.
Anhand der Prüfungsklausur können Sie sich mit den
Anforderungen vertraut machen. Ausschliesslich eine selbst
verfertigte handschriftliche Formelsammlung im Umfange von 2
Seiten A4 sind als Hilfsmittel zugelassen. In dieser
dürfen nur Formeln und deren Bezeichnung enthalten sein,
z.B. Impuls: p=mv.
Einige der abrufbaren Dateien werden im pdf-Format angeboten. Der hierzu notwendige Betrachter "Adobe Acrobat Reader" kann kostenlos aus dem Netz geladen werden. Die Dateien sind in diesem Format wesentlich kleiner und plattformunabhängig.
Aktive Kenntnisse von
wichtigen Gesetzen und Definitionen der Physik sind ebenso
unentbehrlich wie die Beherrschung der Vektorrechnung sowie
Grundkenntnisse in Geometrie und Analysis. Als Grundlage zur
Überprüfung können Sie die Fragen zu Formeln
und Definitionen (unter "Grundwissen") der einzelnen
Stoffgebiete nutzen.
Der Extrakt der Vorlesung ist in
einem Skript enthalten. Das Skript sollte bei der Mitschrift der
Vorlesung als Unterstützung dienen. Das Skript im Format A4 hat auf
jeder Seite ausreichend viel Platz, um durch die Mitschrift während der
Vorlesung oder durch Übungsaufgaben ergänzt zu werden Skript_A4.
Stoffverteilungsplan
Wintersemester 2018/2019
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PW, Beginn |
Lehrinhalte |
Experimente |
Lernhilfen |
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42 , 15. 10. |
- Wiederholung
: Vektoren, Infinit.-Rechnung
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1111-Fall im Vakuum |
math. Grundlagen |
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43 , 22. 10.
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44 , 29. 10. |
- Dynamik der PM (Grundgesetze der Mechanik, Zwangskräfte, |
1145- Newton 1. |
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Reibungskräfte, Kraftstoß)
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1144- Reibungsgesetz |
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46 , 12. 11. |
Kräfte in beschleunigt bewegten Bezugssystemen |
1611- Fahrstuhlmodell |
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47 , 19. 11. |
- Arbeit und Energie (Kurvenintegral, pot.+ kinet. Energie, Energieerhaltungssatz) |
3171- Schwingungsenergie 056- Federpistole, 057- tanzende Kugel 1181- Flaschenzug 1182- Energiesatz |
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48 , 26. 11. |
- Dynamik von PMS (Impulserhaltungssatz, Stoßgesetze, Raketenprinzip) |
1171- Impulsvektor (Kanone) |
Grundwissen
"Eiszapfen" |
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49 , 03. 12. |
- Starrer Körper (stat. Gleichgewicht, Schwerpunkt, Drehmoment) |
1321- folgsame Rolle, 1322- Kreuzprodukt 1323- Stützträger, 1331- Schwerelinien, |
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50 , 10. 12. |
Massenträgheitsmoment, |
1343- Walzen |
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51 , 17. 12. |
Kreisel, Trägheitstensor, Trägheitsellipsoid |
1385- Nutation |
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Kontinua: - deformierbarer fester Körper | 1411- Gummiband 1431- elastischer Stützträger |
Beispielaufgabe mit Lösung |
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55, 14. 01. |
Hydrostatik: Schweredruck, Auftrieb, Oberflächenkräfte |
1511- verbundene Gefäße 1513- Druckdose 1531- Cartesischer Taucher 1532- Nichtbenetzung 1537 Archimedischer Körper 1551- Seifenlamellen 1563- Kapillarkeil 1561- Kapillarascension |
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| 56 , 21. 01. |
Ideale Fluide: Laminarität, Bernoulli-Gleichung, dynamischer Auftrieb |
1571- Aerodynamisches Paradoxon 1578- Plattenpaar 1573- Ball im Luftstrahl 1576- Magnuseffekt 1579- Quertrieb 1577-Venturidüse 1574- Wasserstrahlpumpe |
Preisaufgabe 2019/2 |
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57 , 28. 01. |
Reale Fluide, Newtonsche Reibung, Hagen-Poiseuillesche Formel; Reynolds-Zahl, Turbulenz | 1582- Parabelprofil 1583- Hagen-Poiseuille 1585- Stromlinienbilder 1593-Strömungswiderstand 1594- Wirbelringe |
Preisaufgabe 2019/3 |
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Nach- und Wiederholungsprüfung EIB/WTB |
Achtung, typische |
Sommersemester 2019
| 15 , 08.04. |
Schwingungen: freie harmonische Schwing. (Kinematik, Beweg.-glg., Energie, physikal. Pendel) | 3132- Galilei-Pendel 3161- Federoszillator, 3112- Hantelpendel, 3111- Sinuslinie 3431- ungedämpfte Scheibe |
Beispielaufgabe mit Lösung |
16 , 15.04. |
Gedämpfte Schwingungen (Bewegungsglg., Stokes-Dämpfung, Logarithmisches Dekrement) | 3431- gedämpfte Scheibe, 3441- U-Rohr 3112- gedämpftes Pendel, 3411- gedämpfter Schwingkreis |
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-
Erzwungene Schwingungen |
3512- Resonanzfedern , 3513- Drehpendel, 3514- Schwingbrett, 3534- Des Coudres, 3000- Resonanzkatastrophe 3531- Reihenschwingkreis, |
Reihenschwingkreis Resonanzkurve mech. 9Oszillator |
18, 29.04. |
Gekoppelte Schwingungen (gekoppelte Differentialglg., Schwebung, Eigenschwingungen) | 3711-Koppelstangenpendel 3713- Koppelfadenpendel 3714-Torsionsfederschwinger |
Grundwissen |
| 19, 06.05. | Wellen: gekoppelte Schwingungen - Wellen, Wellengleichung, harmon. Wellen stehende Wellen |
3523- Resonanzrohr 4121- Schwingungsdauer, 4213- Wendelfeder, 4422- "Schlüsselpfeife", 4412- Oberschwingungen 8331- Klangfarbe (mit Geige) |
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| 20, 13.05. Übung 20 |
Elektromagnetische Wellen, Spektrum, Brechungsgesetz |
4711- Tesla-Apparat 4721- Optische Aktivität 4413- Stehmikrowellen 6343- Zonenplatte Polarisation 6351- Spaltbeugung 6361- Matrjoschka |
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21, 20.05. |
Welle-Teilchen-Dualismus Planck'sches Wirkungsquantum Materiewellen, Bändermodell |
7571- Planck Wirkungsquantum 2745- Elektronenbeugung 2531- IR-Transmission 2731- Thermomagnet |
Grundwissen |
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22, 27.05. |
Thermodynamik: Temperaturbegriff, Zustandsänderungen, Zustandsgleichung Idealer Gase, |
5121- Bolzensprenger 5133- Luftausdehnung 5132- Wasserausdehnung 5221- Boyle-Mariottesches Gesetz 5211- pVT-Gerät |
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| 23, 03.06. |
1. Hauptsatz (Zustands-, Prozessgrößen, Zustandsänderungen) |
5421- spezif. Wärme 5411- Feuerbohrer 5415- Witting-Rohr 5253- Pneumatik-Feuerzeug 5252- adiabatic Expansion |
Grundwissen |
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24, 10.06. |
Kreisprozesse (Carnot-Prozess,
Wirkungsgrad, Heißluftmotor), |
5451- Stirlingmotor |
Beispielaufgabe mit Lösung Carnot-Prozess mit Idealem Gas Heissluftmotor |
| 25, 17.06. |
Otto-Prozess, Dampfmaschine Wärmepumpe, Kältemaschine | 5462- Phywe-Wärmepumpe 5432- Verbrennungsmotoren (Simulation) 5452- Thermokonverter 5453- Thermobile |
Dampfmaschine PowerPoint-Pres. Handout |
26, 24.06. |
Wärmetransport: Wärmeleitung, Konvektion, Wärmestrahlung |
8111- Wärmeleitung Gas 8112- Wärmeleitung Flüssigkeit 8113- Wärmeleitung Festkörper 8132- Heizungsmodell 8144- Abstrahlung |
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27, 01.07. |
Reale Gase (Van-der-Waals-Gas, Phasenumwandlungen, Dampfdruck) | 5511- Realgasgerät 5512- Kritischer Punkt CO2 5621- Geysirmodell 5625- Dampfdruckapparat 5627- Sieden im Vakuum |
Heißwassergeysir Kaltwassergeysir Isothermen von SF6 |
| 28, 08.07. |
Stoffgemische, Phasendiagramm (Gibbssche Phasenregel, Clausius-Clapeyronsche Formel) | 5631- Gefrierbombe 5632- Regelation 5641- Sublimation von NH4Cl 5642- Trockeneis |
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| xx.07.2019 |
Prüfung für EIB und WTB (120 min.) |
Achtung typische für Lernbegierige: |
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