Applied Physics

1. Größen und Einheiten, Messen, statistische Theorie der Messunsicherheiten
• Mechanik von Massenpunkte: Kräfte, Newton'sche Axiome, Bewegungsgleichungen
• Mechanik starrer Körper: Drehbewegung, Trägheitsmoment, Drehimpuls, Drehmoment
• Arbeit, Energie und Leistung, Energieerhaltung, Impulserhaltung
• Versuche: Schwingung und Resonanz, Waage, Drehpendel
2. Elektrizitätslehre:
• Strom, Spannung, Widerstand, Leitfähigkeit, Feldstärke
• Wechselstrom, Phasenverschiebung
• Messen elektrischer Größen
• Versuche: Elektrische Grundschaltungen, Elektrolyse, Wechselstromkreis
3. Optik:
• Strahlenoptik, Brechung, Beugung, Interferenz
• optische Instrumente
• Versuche: Mikroskop, Spektralphotometrie
4. Wärmelehre:
• Molekülbewegung, Freiheitsgrade, Temperatur, Entropie und Information
• Hauptsätze, thermodynamisches Gleichgewicht, Boltzmann-Verteilung
• Zustandsänderungen
• Versuche: Wärmeleitung, Gasverflüssigung

Nach der Teilnahme an der Modulveranstaltung ist der Studierende in der Lage, Konzepte der klassischen Physik (Mechanik, Elektrizitätslehre, Wärmelehre, Optik) anzuwenden, durch Messungen zu beschreiben und kritisch zu bewerten.

Voraussetzungen für den Erfolg sind ausreichende Kenntnisse elementarer mathematischer Grundlagen:
+ elementare Funktionen (Gerade, Parabel, Hyperbel, Winkelfunktionen, Exponentialfunktion, Logarithmus)
+ Ableitungsregeln
+ algebraischen Umwandlungen, Auflösen von Gleichungen
+ Trigonometrie, rechtwinkliges Dreieck, Sinus, Tangens, Satz von Pythagoras
+ Bogenmaß, Gradmaß
+ Umwandlung von Einheiten und Größenordnungen
+ Oberflächen und Volumen einfacher Körper
+ Dreisatz, Prozentrechnen
+ Umgang mit Zehnerpotenzen
+ Taschenrechnerpraxis

Das Modul wird als Praktikumskurs abgehalten. Ein Praktikumskurs besteht aus der Übungsphase (7 Versuche) und dem Abschlusstag. Die theoretischen Grundlagen zum Praktikum werden den Studierenden in Form von Vorträgen und Präsentationen vermittelt. Die Versuche werden in einem Zeitraum von etwa 4 Stunden in Zweiergruppen durchgeführt und dokumentiert.

Die mathematischen und physikalischen Grundlagen werden zunächst in einer 4-wöchigen Einführungsvorlesung (6 Stunden pro Woche) anhand der später durchzuführenden Versuche vermittelt. Im daran anschließenden Praktikum (8 Wochen, 5 Stunden pro Woche) werden die theoretischen Grundlagen durch die Durchführung und Auswertung von Versuchen in Zweiergruppen vertieft, technische und labortechnische Arbeitsweisen geübt und die Messergebnisse kritisch bewertet.

PowerPoint, Messapparturen, Messanleitungen, Messprotokolle, Literatur

Ausführliche Beschreibung und Einführung in die Theorie zu jedem Versuch als Skript;
Lehrbuch, das die Physik der Oberstufe umfasst, z.B. D. Giancoli: Physik, Pearson Verlag. 1. Auflage 2011
weiterführendes Lehrbuch mit Anwendungen, z.B. Ulrich Haas: Physik für Pharmazeuten und Mediziner, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart

Die Prüfungsleistung besteht aus einer Übungsleistung (40 Minuten) und einer Laborleistung (240 Minuten). Sie setzt sich aus einem theoretischen und einem praktischen Teil zusammen. Der praktische Teil (Arbeitszeit 240 Minuten) umfasst die Durchführung eines Versuches und seine Auswertung. Es soll nachgewiesen werden, dass das Vorgehen zur Durchführung, Dokumentation, Auswertung und kritischen Bewertung von physikalischen Experimenten verstanden wurde. Der Prüfungsversuche wird per Los aus den Themen des Praktikums bestimmt. Das Versuchsprotokoll wird benotet. Während des Praktikums wird an 6 Versuchstagen jeweils ein 20-minütiger Test geschrieben. Von diesen 6 Tests werden durch Losverfahren 2 Tests gewählt und ebenfalls zur Benotung herangezogen. In diesen  Tests soll das Verständnis der theoretischen Grundlagen und des Versuchsaufbaus nachgewiesen werden.

Die Modulnote setzt sich aus den Noten für zwei Tests (Gewicht je 0,25) sowie der Note des Protokolls (Gewicht 0,5) zusammen. Das Praktikum gilt als bestanden, wenn in der Summe mindestens 45% der möglichen Punkte erreicht wurden.

Wiederholung der Prüfung: Es kann wahlweise der nichtbestandene Prüfungstag im darauffolgenden Semester (WS) wiederholt werden oder das gesamte Physikpraktikum im kommenden Sommersemester nochmals belegt werden. Bei einer Wiederholung des Prüfungstages werden zwei andere Test aus dem Praktikum in die Benotung einbezogen und es wird ein weiterer Prüfungsversuch durchgeführt. Dabei ist das Thema des ersten Prüfungsversuchs ausgeschlossen.