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Physik I - Mechanik (4 st.)

I) Einführung

II) Grundbegriffe der Bewegung

(benötigte Mathematik: Ableitungen, Differentiationsregeln, Integrale, Vektoren und Skalare, Einheitsvektoren, Skalar- und Kreuzprodukt)
  1. Ort und Bahn eines Massenpunktes
  2. Geschwindigkeit
  3. Beschleunigung
    1. Gleichförmig beschleunigte geradlinige Bewegung
    2. Kreisbewegung
    3. Die allgemeine krummlinige Bewegung*

III) Die Newton'sche Gesetze

  1. Kräfte
  2. Erstes Newton'sche Axiom (Trägheitsprinzig)
  3. Kraft, Masse und das zweite Newton'sche Axiom
  4. Das 3. Newton'sche Gesetz
  5. Reibung
  6. Das Gravitationsgesetz
    1. Die Gravitationskonstante – Cavendish-Experiment*
    2. Das Fallgesetz
    3. Äquivalenzprinzip
  7. Die Kepler'schen Gesetze

IV) Die Erhaltung von Energie und Impuls

  1. Die Erhaltung der Summe von kinetischer und potentieller Energie
  2. Konservative Kraft
  3. Zwei Beispiele*
    1. Fadenpendel
    2. Feder
  4. Potentielle Energie im Schwerefeld
  5. Gravitationsfeld einer Kugelschale und einer Vollkugel, Äquipotentialflächen* (Math: Gradient)
  6. Impulserhaltung und Stoßprozesse (Math: Summenzeichen)
  7. Stossprozesse
  8. Gesamtimpuls eines Systems mit ässeren Kräften
    1. Massemittelpunkt
    2. Bewegung des Massenmittelpunktes
    3. Der Massenmittelpunkt als Bezugssystem

V) Die rotierende Bewegung

  1. Drehimpulserhaltung für einen Massenpunkt
    1. Drehmoment und Drehimpuls
    2. Die Erhaltung des Drehimpulses beim Wirken einer Zentralkraft
  2. Drehimpulserhaltung in einem System von Massenpunkten
    1. Bewegung des Massenschwerpunktes
    2. Drehimpulserhaltung in einem System von Massenpunkten
  3. Der Drehimpuls starrer Körper
    1. Drehimpuls einer rotierenden Platte*
    2. Drehimpuls eines rotationssymmetrischen Körpers*
    3. Berechnung des Trägheitsmoments (Math: Volumenintegrale)
    4. Steiner'scher Satz
    5. Drehimpuls eines beliebig geformten Körpers* (Math: Tensoren, Dyade)
  4. Die Energie eines starren Rotators
  5. Der symmetrische Kreisel
    1. Kräftefreier Kreisel
    2. Der Kreisel unter dem Einfluss eines Drehmoments
  6. Die kleinste Einheit des Drehimpulses in den Natur*
  7. Scheinkräfte in rotierenden Bezugssystemen

VI) Schwingungen

(Math: lineare Dgl. 2. Ordnung, Euler'sche Formel. Komplexe Lösung von Dgl.)
  1. Freie ungedämpfte Schwingungen
  2. Freie gedämpfte Schwingungen
  3. Erzwungene Schwingungen
  4. Gekoppelte Oszillatoren
  5. Parametrisch verstärkte Schwingungen*

VII) Nichtlineare Dynamik und Chaos

(Math: Taylor-Entwicklung, nichtlineare Dgln., numerische Lösung nichtlinearer Dgln. mit Maple)
  1. Nichtlineare Oszillatoren
  2. Potentielle Energie: Harmonische und nichtlineare Oszillatoren
    1. Potentielle Energie des Fadenpendels*
    2. Der Magnetoszillator*
    3. Potentielle Energie eines Duffing - Oszillators*
  3. Resonanzkurve nichtlinearer Oszillatoren
  4. Der Phasenraum
  5. Chaotische Dynamik
  6. Logistische Abbildung und Feigenbaum - Diagramm

VIII) Mechanische Wellen

(Math: partielle Dgln., Wellengleichung)
  1. Beispiel Seilwellen
    1. Ausbreitung einer Störung
    2. Die Wellengleichung
    3. Reflexion von Seilwellen
    4. Sinusförmige harmonische Wellen
    5. Reflexion harmonischer Wellen: Stehende Wellen und Schwingungen
    6. Eigenfrequenzen einer schwingenden Saite
  2. Schallwellen
    1. Longitudinale Schallwellen in Gasen und Flüssigkeiten
    2. Stehende Schallwellen
    3. Kugelwellen
    4. Der akustische Dopplereffekt
  3. Fourieranalyse, Dispersion und Wellenpakete (Math: Fourierentwicklung)
    1. Fourieranalyse
    2. Phasen- und Gruppengeschwindigkeit
    3. Dispersion und Wellenpakete

IX) Die feste Materie

X) Flüssigkeiten

  1. Hydrostatische Kräfte
    1. Auftriebskraft*
    2. Oberflächenspannung
    3. Benetzung fester Oberflächen
  2. Kräfte in strömenden Flüssigkeiten
    1. Trägheitskräfte in stationären Strömungen
    2. Viskosität und Reibungskräfte
    3. Strömung bei großen Geschwindigkeiten
    4. Vom Fliegen

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Letzte Änderung: 10.01.2011 von Webmaster