Vorlesung Physik I für Ingenieurstudiengänge
Übungen Physik I für Ingenieurstudiengänge
Physikalisches Praktikum für Ingenieurstudiengänge (nur für BSYT und Nachholer)

Vorlesung Physik II für Ingenieurstudiengänge
Übungen Physik II für Ingenieurstudiengänge



Physik I für Ingenieurstudiengänge

(Wintersemester 2019/2020)




Prof. Dr. rer. nat. habil. Rüdiger Goldhahn
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Fakultät für Naturwissenschaften
Institut für Physik



Gliederung der Vorlesung



Vorlesung   Lehrbuch-    Themen
kapitel
Mechanik der Punktmasse und des starren Körpers

1. 2Physikalische Größen und Einheiten
- SI-Basiseinheiten, abgeleitete Einheiten

3Kinematik der Punktmasse
- Raum, Zeit, Bezugssystem
- Die gleichförmige Bewegung
- Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung
- Freier Fall. Senkrechter Wurf
- Allgemeine Definition von Geschwindigkeit und Beschleunigung. Ungleichmäßig beschleunigte Bewegung
- Geschwindigkeit und Beschleunigung als Vektoren. Zusammengesetzte Bewegung
- Die gleichförmige Kreisbewegung
- Die ungleichförmige Kreisbewegung

2. 4Dynamik der Punktmasse
- Der Kraftbegriff in der Physik. Zusammensetzung und Zerlegung von Kräften
- Das Trägheitsgesetz (1. NEWTONsches Axiom)
- Das Grundgesetz der Dynamik (2. NEWTONsches Axiom)
- Träge und schwere Masse. Gewichtskraft. Radialkraft
- Kraftstoß. Impuls (Bewegungsgröße)
- Lösung der Bewegungsgleichung für konstante Kraft. Die Wurfbewegung
- Das Wechselwirkungsprinzip (3. NEWTONsches Axiom)

3. 5Bewegte Bezugssysteme
- Geradlinig beschleunigte Bezugssysteme. Trägheitskräfte
- Gleichförmig rotierende Bezugssysteme. Zentrifugalkraft, CORIOLIS-Kraft
- Inertialsysteme. Relativitätsprinzip der klassischen Mechanik
- Grundzüge der speziellen Relativitätstheorie

4. 7Arbeit und Energie
- Arbeit
- Leistung. Wirkung
- Der Energiebegriff. Potentielle und kinetische Energie
- Das Gesetz von der Erhaltung der Energie (Energiesatz)
- Äquivalenz von Masse und Energie
8- Gravitationsgesetz, Arbeit gegen die Schwerkraft
- Kosmische Geschwindigkeiten

5. 9Dynamik der Punktmassen-Systeme
- Impulserhaltungssatz. Massenmittelpunkt
- Die Gesetze des Stoßes
- Raketenantrieb

6.10Statik des starren Körpers
- Freiheitsgrade des starren Körpers
- Kräfte am starren Körper. Drehmoment. Gleichgewichtsbedingungen
- Kräftepaar
- Der Schwerpunkt
- Arten des Gleichgewichts

11Dynamik des starren Körpers (1)
- Bewegung eines frei beweglichen Körpers bei Einwirkung einer Kraft
- Kinetische Energie der Drehbewegung. Massenträgheitsmoment

7.11Dynamik des starren Körpers (2)
- Arbeit und Leistung bei der Drehbewegung. Grundgesetz der Dynamik
- Der Drehimpuls (Drall). Drehimpulserhaltungssatz
- Kreiselbewegungen. Freie Achsen
- Bewegung des symmetrischen Kreisels (Präzession)

Mechanik der Fluide

8.14Ruhende Flüssigkeiten und Gase
- Druck in Flüssigkeiten (hydrostatischer Druck)
- Schweredruck. Auftrieb. Schwimmstabilität
- Druck in Gasen. Zusammenhang zwischen Druck, Volumen und Dichte
- Schweredruck in Gasen. Barometrische Höhenformel
- Erscheinungen an Grenzflächen. Oberflächenspannung
- Benetzung und Kapillarwirkung

9.15Strömungen idealer Flüssigkeiten und Gase
- Das Strömungsfeld. Kennzeichnung und Einteilung von Strömungen
- Strömungen idealer Fluide. Kontinuitätsgleichung
- Die BERNOULLIsche Gleichung. Druckmessung

10.15Strömungen realer Flüssigkeiten und Gase
- Laminare Strömung
- Gesetze von HAGEN-POISEUILLE und STOKES
- Umströmung durch reale Flüssigkeiten und Gase. REYNOLDS-Zahl

Thermodynamik und Gaskinetik

11.16Verhalten der Körper bei Temperaturänderung
- Die Temperatur und ihre Messung
- Thermische Ausdehnung fester und flüssiger Körper
- Durch Änderung der Temperatur bewirkte Zustandsänderung der Gase
- Der absolute Nullpunkt
- Die thermische Zustandsgleichung des idealen Gases

17Der I. Hauptsatz der Thermodynamik (Energiesatz)
- Wärmemenge und Wärmekapazität
- Innere Energie eines Systems. Formulierung des I. Hauptsatzes
- Spezifische Wärmekapazität. Kalorische Zustandsgleichung
- Anwendung des I. Hauptsatzes auf spezielle Zustandsänderungen des idealen Gases

12.18Kinetische Gastheorie
- Die Masse der Atome und Moleküle
- Druck und mittlere quadratische Geschwindigkeit der Gasmoleküle
- Grundgleichung der kinetischen Gastheorie
- Die MAXWELLsche Geschwindigkeitsverteilung der Gasmoleküle
- Das BOLTZMANNsche Verteilungsgesetz
- Molekularenergie und Temperatur. Wärmekapazität der Körper
- Gemische idealer Gase

13.19Der II. Hauptsatz der Thermodynamik (Entropiesatz)
- Der CARNOTsche Kreisprozess
- Reversible und irreversible Vorgänge. II. Hauptsatz
- Entropie. Entropieänderung bei irreversiblen Prozessen
- Entropie und Wahrscheinlichkeit
- Satz von der Unerreichbarkeit des absoluten Nullpunkts (III. Hauptsatz)

14.20Reale Gase. Phasenumwandlungen
- Die VAN-DER-WAALSsche Zustandsgleichung. Gasverflüssigung
- JOULE-THOMSON-Effekt. Erzeugung tiefer Temperaturen
- Gleichgewicht zwischen flüssiger und gasförmiger Phase. Dampfdruckkurve. Sieden und Verdunsten
- Gleichgewicht zwischen fester und flüssiger Phase. Schmelzdruckkurve
- Koexistenz dreier Phasen. Tripelpunkt
- Lösungen. Siedepunktserhöhung. Gefrierpunktserniedrigung

21Ausgleichsvorgänge
- Wärmeleitung. Wärmeübergang. Wärmedurchgang. Konvektion
- Diffusion



Lehrbuch zur Vorlesung

Heribert Stroppe, unter Mitarbeit von Heinz Langer, Peter Streitenberger und Eckard Specht:
PHYSIK für Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften,
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München, Wien, 16. Auflage, 2018, ISBN 978-3-446-45533-7 (E-Book-ISBN 978-3-446-45580-1).
Erscheint im Oktober 2018

Stroppe: PHYSIK


Beispiele und Aufgaben zu den Übungen

H. Stroppe, P. Streitenberger, E. Specht, J. Zeitler, H. Langer:
PHYSIK - Beispiele und Aufgaben,
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2017.

PHYSIK - Beispiele und Aufgaben


Ergänzungsliteratur (Auswahl)

H.J. Paus: Physik in Experimenten und Beispielen, Hanser, 2002.
E. Hering, R. Martin, M. Stohrer: Physik für Ingenieure, Springer, 1997.
P. Dobrinski, G. Krakau, A. Vogel: Physik für Ingenieure, Teubner, 1996.
E. Gerlach, P. Grosse: Physik - Eine Einführung für Ingenieure, Teubner, 1991.
D. Meschede: Gerthsen Physik, Springer, 2003.
W. Demtroeder: Experimentalphysik (mehrbändiges Werk), Springer, 1994.
Bergmann-Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik (mehrbändiges Werk), Walter de Gruyter, 11. Auflage, 1998.