Vorlesung-01 Geltende Ziffern final mit Freihandeingabe PDF

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Physik für Ingenieure Bauingenieure (BauIng), Umwelttechnik und Ressourcenmanagement (UTRM), Sales Engineering and Product Management (SEPM) Dienstags 10.15 bis 11.15 Uhr Falls es zu wenig Plätze in HZO 20 gibt:

~ 100 m

Die Vorlesung kann auch in Hörsaal HNB gehört werden  Videoübertragung Kontakt: Dr. Rainer Wackermann NSüd EG/21, AG Didaktik der Physik [email protected] Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Programm für heute

Organisatorisches, Erwartungen & Erste Physik-Inhalte

 Organisatorisches und Philosophie der Veranstaltung  Was, wann und wo?  Kriterien zum Bestehen  Erwartungen Ihrerseits und meinerseits

 Erste Inhalte  Wozu Physik?  Umgang mit Physikalischen Größen, Messungenauigkeiten, Geltenden Ziffern

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Orga: Moodle-Begleitung •

„Moodle“ befindet sich unter: https://moodle.ruhr-uni-bochum.de/

erst mit RUB-Logindaten in Moodle anmelden

•

Suchen: Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

•

sich als Benutzer anmelden  mit Kennwort: Physik

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Orga: Moodle-Begleitung • Im Moodle-Kurs gibt es: Kursunterlagen (Folien), Ankündigungen, Übungszettel, Lösungen, Probeklausur(en)

Wer sich aus dem Kurs austragen möchte, dann hier… Außerdem automatische Austragung nach einem Jahr. Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Orga: Was, wann und wo? Vorlesung: 2 Stunden (90 Min) (160039, Physik für Ingenieure) HZO 20, dienstags 10:15 - 11:45 (ohne Pause) Übungen: 1 Stunde (45 Min), 10 Gruppen (160040a-c, Übungen zur Physik für Ingenieure), Beginn diese Woche, jeweils c.t. („viertel nach“) Dienstags 9-10 in NB 3/158 (erstes Mal 22.10.19) + 14-15 in NB 3/158 (Beginn heute!) Mittwochs 11-12 in NB 3/158 + 13-14 in NB 4/158 Donnerstags 14-15 und 15-16 in NB 4/158 + 16-17 in NB 3/158 Freitags 10-11 und 11-12 in NB 7/173 + 15-16 in NB 2/158

Sprechzeit: 1 Stunde (60 Min) NSüd 21, dienstags 12:00 – 13:00, und nach Vereinbarung

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Übungsgruppen und -räume

Beginn jeweils „Viertel nach“; Bitte verteilen Sie sich Uhrzeit

Dienstag

Mittwoch

Donnerstag

Freitag

8 -9 9-10

NB 3/158

10-11

Vorlesung HZO 20

11-12

NB 7/173 NB 3/158

NB 7/173

12-13 13-14 14-15

NB 4/158 NB 3/158

NB 4/158

15-16

NB 4/158

16-17

NB 3/158

2/158

17-18 Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Kriterien zum Bestehen

Einziges Kriterium für die Vergabe von Kreditpunkten ist, die Klausur zu bestehen (>50%) • Klausurtermin: Im März 2020 • Aufgabentyp: zum Rechnen und Verständnisfragen (auch „multiple choice“) • Erlaubt: Stift, einfacher Taschenrechner • Selbständiges Rechnen der Übungen ist die ideale Klausurvorbereitung!!! • Sie werden alle automatisch in FlexNow für die Klausur angemeldet - Nicht erscheinen = durchgefallen Abmeldefrist für „FlexNow“ beachten! - mit Fragen zum FlexNow, An- und Abmeldefristen u.s.w.  bitte das entsprechende Prüfungsamt kontaktieren Es wird zwei Nachholklausuren geben (zu Pfingsten und September 2020)  nur für die, die die erste Klausur nicht bestanden haben

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Übungen 1) Übungsaufgaben für zu Hause • •

Pro Woche ein Übungszettel zum selbstständigen Rechnen (immer nach der Vorlesung im Moodlekurs) Musterlösung gibt es gleich dazu, aber wichtig ist, dass Sie sich selber gedanklich mit dem Inhalt beschäftigen!

In der Klausur werden ähnliche Aufgaben sein! Selbstständiges Rechnen der Übungsaufgaben wird dringend empfohlen! 2) Präsenzübung • Möglichkeit, Fragen zu stellen und Fragen von anderen zu hören; Übungsaufgaben können nach Bedarf vorgeführt werden • Der Stoff der vergangenen Vorlesung kann noch einmal erklärt werden • Es gibt die Möglichkeit für weitere Übung • Hauptsächlich: Ergänzende Tutorien, das Material wird in den Übungsgruppen bereit gestellt

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Skript und Lehrbücher • Es gibt (leider) kein Skript zur Vorlesung. • Die Folien finden Sie nach der Vorlesung als pdf im Moodle-Kurs. • Lehrbücher: - Hering-Martin-Stohrer, „Physik für Ingenieure“, Springer - Kulisch, „Experimentalphysik für Ingenieure für Dummies“, Wiley-VCH und viele mehr… - Tipler, „Physik“, Spektrum

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Inhalt der Vorlesung Datum

Inhalt

08.10.19

f.a. wegen Erstsemestereinführung

15.10.19

Organisatorisches, Erwartungen, Physikal. Größen & Geltende Ziffern

22.10.19

Kinematik des Massepunktes

29.10.19

Dynamik des Massepunktes 1

05.11.19

Dynamik des Massepunktes 2

12.11.19

Energie und Energieerhaltung

19.11.19

Schwingungen und Resonanz

26.11.19

Pulse und Wellenzüge

03.12.19

Wellen – Interferenz, Brechung und Beugung

10.12.19

Wärme 1

17.12.19

Wärme 2

07.01.20

Elektromagnetische Induktion

14.01.20

Die Welt im ganz Kleinen (Quantenphysik)

21.01.20

Quiz, Wiederholung, Klausurvorbereitung

28.01.20

Die Welt im ganz Großen (Astronomie, Kosmologie, Relativitätstheorie)

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Weitere Regeln • Sie müssen nicht die Vorlesungen besuchen – Teilnahme ist freiwillig  Sie müssen nur die Klausur bestehen  wer etwas anderes tun möchte, kann es auch draußen machen, ohne die Anderen zu stören • Trinken und Kleinigkeiten (leise) essen ist kein Problem, soweit ihre Kommilitonen nicht gestört werden • Ich wünsche mir eine arbeitsame Atmosphäre!

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Warum sind Sie hier?

Vorerfahrungen und Erwartungen Ihrerseits

 Wer von Ihnen studiert Bauingenieurwesen? Bitte aufzeigen.  Wer von Ihnen hatte Physik-Leistungskurs in der Schule? Bitte aufzeigen.  Bitte formulieren Sie still für sich, welche Erwartungen Sie an diese Veranstaltung „Physik für Ingenieure“ haben!  Bitte tauschen Sie sich kurz (und ganz leise) mit Ihrem Nachbarn/ Ihrer Nachbarin über Ihre Erwartungen aus! Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Ziele und Erwartungen meinerseits Das liefere ich

 Vermittlung grundlegender, ingenieursrelevanter Physikinhalte: Klassische Mechanik, Energie-, Impuls- und Stofftransport, Erhaltungssätze, Schwingungen und Wellen, Wärmelehre usw.  Keine Fortsetzung vom Physik-LK  Verstehen, aber auch Rechnen  Ich setze den Rahmen  Ich stelle Übe-Gelegenheiten Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Ziele und Erwartungen meinerseits

Selbstständige Beschäftigung mit dem Stoff!

Es kommt darauf an, was Sie in Ihren Köpfen tun! Deshalb:  Vorbereitung der Vorlesung durch Lesen des entsprechenden Kapitels im „Tipler“  Aktive Teilnahme an der Vorlesung (eigene Mitschrift, aber auch z.B. think-pair-share)  Selbstständiges Lösen der Übungsaufgaben außerhalb der Übungen; Fragen stellen in den Übungen; Bearbeiten der Tutorien dort Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Erste Physik-Inhalte heute

Wozu Physik, Maßeinheiten, Geltende Ziffern

 Vom Wesen der Physik: Was ist Physik, wozu Physik?  Umgang mit Physikalischen Größen, Messungenauigkeiten, Geltenden Ziffern

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Vom Wesen der Physik

Beschreibung der (unbelebten) Natur

Physik f

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Wozu Physik für Ingenieure?

Anwendungen für BauIng, UTRM, SEPM

© wikipedia

© Tesla.com

© bmw.de Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Physikalische Größen • Begriffe, die in mathematischen Gleichungen erscheinen und die Eigenschaften „der Natur“ beschreiben • Physikalische Größe = Produkt aus Maßzahl mal Maßeinheit Beispiele: Länge L= 3,4 m  Maßzahl: 3,4 Masse M = 25 kg  Maßzahl: 25

Einheit: m (Meter) Einheit: kg (Kilogramm)

Elektrische Spannung U = 230 V  Maßzahl: 230

Einheit: V (Volt)

Schreibweisen: • L = physikalische Größe (Länge L), z. B. L = 1 m • [L] = nur Einheit, z. B. [L] = m • {L} = nur Maßzahl, z. B. {L} = 1

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Basiseinheiten und Einheitenstandard

Sieben Basiseinheiten:

Heute verbindlich in Handel, Wissenschaft und Ingenieurbereich für fast die ganze Welt (außer USA, theoretische Physiker, …).

Alle weitere Größen und Einheiten sind aus diesen 7 abgeleitet!

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Abgeleitete Größen und Einheiten Die Einheiten aller physikalischen Größen können durch diese Grundgrößen ausgedrückt werden. Viele abgeleitete Größen und Einheiten haben eigene Namen und Bezeichnungen. Beispiele: [Kraft]

= Newton (N) = kg×m×s-2

[Druck] = Pascal (Pa) = N/m2 = kg×m×s-2 / m2 = kg / (m×s2) [Elektr. Spannung] = Volt (V) = J / C = J / A×s = kg×m2×s-2 / A×s = kg×m2 / (A×s3)

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Rechnen mit Maßeinheiten Beispiel:

• Einheiten in Gleichungen werden wie jede andere algebraische Größe behandelt. Beide Seiten einer Gleichung müssen die gleiche Einheit besitzen. • Manche sagen, es empfiehlt sich, alles auf SI-Basiseinheiten umzurechnen. Am Ende kann das Ergebnis wieder auf zusammengesetzte Einheiten umgerechnet werden. • Prüftipp: Das Ergebnis muss eine sinnvolle Einheit haben (z. B. zurückgelegter Weg = m). Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Rechnen mit Maßeinheiten

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Vorsätze für Maßeinheiten 10N

Symbol

Name

Dezimalzahl

1000N Zahlwort

Oft ist die Basiseinheit im Bezug auf die Größenordnung unpassend (F, J,..)  Vorsätze: km = 1000 m nm = 10-9 m GJ = 109 J MW = 106 W

Beispiele: Attosekundenlaserpuls, Terabyte-Festplatte, Nanotechnologie Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Beispiel: Mars Climate Orbiter • • • •

Hersteller: Nasa Start: 11.12.1998 Preis: 327.6 Millionen US$ Verloren am: 23.9.1999

Ursache: SW der Sonde arbeitete mit Newton x Sekunde SW in NASA (von Lockheed Martin) mit Pfunds-Kraft X Sekunde  falsche Trajektorie… Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Messungenauigkeiten und Messfehler

Kommen immer vor, müssen berücksichtigt werden

 Es gibt zwei Arten von Messfehlern: Systematische und Statistische Experiment: Anzeigentafel

 Können verschiedentlich in Verrechnungen berücksichtigt werden  In dieser Veranstaltung nach dem Prinzip „Geltende Ziffern/ Signifikante Stellen“ Physik für Ingenieure (BauIng, UTRM, SEPM)

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Umgang mit Messunsicherheiten Geltende Ziffern

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Umgang mit Messunsicherheiten Geltende Ziffern

Geschwindigkeit wie in Beispiel 1, aber jetzt höhere Genauigkeit in der Flugzeit! In Konsequenz Ergebnis mit höherer Genauigkeit!

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Zum nächsten Mal

Übungen plus Lesen des Kapitels 2 im Tipler

 Lesen Sie das Kapitel 1 im Tipler-Buch im Nachgang  Rechnen Sie die Übungen zu heute  Lesen Sie als gedankliche Vorbereitung zum nächsten Mal (22.10.) das Kapitel 2 „Mechanik von Massepunkten “ im Tipler-Buch sowie mein Vorlesungsskript vom letzten Durchgang im Moodle-Kurs

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