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Kontinuumsmechanik
Continuum Mechanics

Modul PH1007

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2018/9 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2018/9WS 2017/8WS 2015/6WS 2014/5

Basisdaten

PH1007 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Wahlpflichtkatalog "Theorie" im Masterstudiengang "Physics (Applied and Engineering Physics)"
  • Wahlpflichtkatalog "Theorie" im Masterstudiengang Physik (Biophysik)
  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
300 h 180 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH1007 ist Martin Zacharias.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  1. Kinematik deformierbarer Körper (Geschwindigkeitsfeld einer Flüssigkeit / Kontinuitätsgleichung / Bilanzgleichungen)
  2. Hydrodynamik (Viskosität/Reibungstensor / Grundgleichungen der Hydrodynamik / Bernoulli Gleichung / Liftkräfte auf bewegte Körper / Viskositätseffekte / Hohe Reynoldszahlen / Kleine Reynoldszahlen / Wellen)
  3. Elastizitätstheorie (Deformationstensor / Energiebilanz / Grundgleichungen der linearen Elastizitätstheorie / Elastische Wellen / Dünne Körper)

Lernergebnisse

Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage

  1. die Bedeutung der Erhaltungsgrößen, Bilanzgleichungen und Geschwindigkeitsfeldern zu kennen und die Zusammenhänge zu verstehen und die beschreibenden Größen für einfache Systeme zu berechnen
  2. die Grundlagen der Dynamik von Flüssigkeiten zu kennen
  3. den Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung zu beschreiben, die Bedingungen für das Auftreten beider Strömungsarten zu kennen und die dabei relevanten Größen zu berechnen.
  4. Die Grundlagen der Deformationstheorie elastischer Medien zu kennen und die Entstehung und Ausbreitung von Wellen zu verstehen und zu beschreiben
  5. die bei der Reduktion ausgedehnter Medien auf eine oder zwei Dimensionen auftretenden Phänomene zu kennen.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 4 Continuum Mechanics Zacharias, M. Mo, 14:00–16:00, PH HS2
Di, 08:30–10:00, PH HS2
UE 2 Exercise to Continuum Mechanics
Leitung/Koordination: Zacharias, M.
Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Das Modul enthält eine Vorlesung und dazu begleitende Übungen.

In der Vorlesung werden die Inhalte durch Tafelvortrag und Beamerpräsentation vermittelt. Der Fokus liegt auf theoretischen Grundlagen des Gebiets, Vorstellung der Methoden und beispielhaften Phänomenen. In den Übungsblättern erfolgt die Vertiefung der Methoden durch eigene Anwendung auf Probleme des Gebiets. Es wird auf die Entwicklung des analytischen Denkvermögens und der rechentechnischen Fertigkeiten Wert gelegt. Die Besprechung der Hausaufgaben in der Übung (Gruppenübungen) erfolgt unter Anleitung des Tutors durch die Studierenden selbst, um die Fähigkeit des schlüssigen, selbständigen Erklärens zu fördern.

Medienformen

Vorlesungsskript, Übungsblätter, begleitende Internetseite, Videoaufzeichnung der Vorlesung

Literatur

* D.J. Acheson, Elementary fluid dynamics
* H. Stephani & G. Kluge, Theoretische Mechanik
* Landau/Lifshitz, Theory of Elasticity (Theoretical Physics 7)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine schriftliche Klausur von 90 Minuten Dauer statt. Darin wird exemplarisch das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe durch Rechenaufgaben und Verständnisfragen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Betrachten Sie eine 2D inkompressible Strömung v = (v_x, v_y) mit v_x = y^2/x. Bestimmen Sie die zweite (y) Komponente des Geschwindigkeitsfeldes.
  • Betrachten Sie den Dehnungstensor ε_11 = c_1 r_1 (r_12 + r_22), ε_22 = (1/3) c_2 r_13, ε_12 = c_3 r_12 r_2, wobei c_1, c_2, c_3 gleich sind. Für welche c_1, c_2, c_3 stellt dies einen gültigen Verformungszustand dar?
  • Wie ist die Reynoldszahl definiert und was sagt sie aus?

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Kontinuumsmechanik
Fr, 1.3.2019, 10:30 bis 12:30 MW: 2001
Studierende im Masterstudiengängen Physik (Biophysik) beachten die besonderen Hinweise zur Prüfungsanmeldung im Wahlpflichtfach theoretische Physik! // Students in the Master’s program Physics (Biophysics) check the notice on exam registration for the required elective module in theoretical physics! https://www.ph.tum.de/academics/msc/theory/ bis 15.1.2019 (Abmeldung bis 22.2.2019)
Mi, 17.4.2019, 10:30 bis 12:30 PH: 2501
Studierende im Masterstudiengängen Physik (Biophysik) beachten die besonderen Hinweise zur Prüfungsanmeldung im Wahlpflichtfach theoretische Physik! // Students in the Master’s program Physics (Biophysics) check the notice on exam registration for the required elective module in theoretical physics! https://www.ph.tum.de/academics/msc/theory/ bis 1.4.2019 (Abmeldung bis 10.4.2019)
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