Experimental Physics with lab course

Inhalt der Vorlesung:
• Größen und Einheiten
• Mechanik von Massenpunkten, Kräfte, Newtonsche Axiome, Bewegungsgleichungen
• Mechanik starrer Körper, Drehbewegungen, Trägheitsmomente, Drehimpuls, Drehmoment
• Arbeit, Energie, Leistung, Energieerhaltung, Impuslerhaltung
• Wärmelehre
• Strömungsfelder, Diffusion
• Temperaturfelder, Wärmeleitung

Inhalt des Praktikums:
• Messen, statistische Theorie der Messunsicherheiten
• Mechanik (Waage, Schwingung und Resonanz)
• Wärmelehre (Zustandsgleichung realer Gase, Wärmeleitung, Brennstoffzelle)
• Optik (Spektralphotometrie, Mikroskop)
• Elektrizitätslehre (Elektrische Grundschaltungen, Wechselstrom, Elektrolyse)

Nach der Teilnahme an der Modulveranstaltung ist der Studierende in der Lage, Konzepte der klassischen Physik (Mechanik, Elektrizitätslehre, Wärmelehre, Optik) anzuwenden, die Zusammenhänge mathematisch zu beschreiben, durch Messungen zu überprüfen und kritisch zu bewerten. In der Vorlesung werden die Zusammenhänge hergeleitet und die mathematischen Modelle vertieft. In der begleitenden Übung wird das Lösen physikalischer Probleme trainiert.

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

Die Lerninhalte werden in einer wöchentlich stattfindenden Vorlesung vermittelt. In den vorlesungsbegleitenden Übungen werden Aufgaben in kleinen Gruppen besprochen und Problemlösungsstrategien trainiert.
Im Praktikum werden die theoretischen Grundlagen durch die Durchführung und Auswertung von Versuchen in Zweiergruppen vertieft, technische und labortechnische Arbeitsweisen geübt und die Messergebnisse kritisch bewertet.

Skript, Übungsblätter und Versuchsbeschreibungen stehen in elektronischer Form zur Verfügung.
Die Inhalte der Vorlesung werden durch Versuchsvorführungen vertieft und erläutert.

• Skript zur Vorlesung
• Versuchsbeschreibungen
• Paul A. Tipler: Physik. Spektrum Lehrbuch, 3. korr. Nachdruck 2000
• D. Giancoli: Physik, Pearson Verlag, 1. Auflage 2011
• Halliday, Resnick, Walker: Physik, Wiley-VCH, 1. Nachdruck 2005
• Ulrich Haas: Physik für Pharmazeuten und Mediziner. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft WVG, 6. bearb. U. erw. Auflage 2002

Die Modulprüfung besteht aus zwei Teilen. Inhalte von Vorlesung und Übung werden in einer 90-minütigen schriftlichen Klausur geprüft. Die im Praktikum erworbenen Fähigkeiten und Kenntnisse werden in einem praktischen Prüfung geprüft, die mit der schriftlichen Erstellung eines benoteten Versuchsprotokolls abschließt. Diese praktische Prüfung dauert 240 Minuten und umfasst die Durchführung, Dokumentation, Auswertung und Diskussion eines Experimentes sowie die schriftliche Beantwortung von Fragen zu physikalischen Grundlagen, Durchführung und Versuchsaufbau.
Die Prüfungen zu Vorlesung und Praktikum finden an unterschiedlichen Terminen statt. Die praktische Prüfung findet jeweils am Ende des belegten Praktikumskurses statt.
Das Modul schließt mit einer Prüfungsleistung ab. Die Gewichtung beider Prüfungen erfolgt nach dem Schlüssel: 4/7 Klausur, 3/7 Praktische Prüfung.