05-33-2018-ps Grundkonzepte und Dreckeffekte - Zum Verständnis der klassischen Experimentalphysik

Veranstaltungsdetails

Lehrende: Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders

Veranstaltungsart: Proseminar

Orga-Einheit: FB05 Physik

Anzeige im Stundenplan: 05-33-2018

Fach:

Anrechenbar für:

Semesterwochenstunden: 2

Unterrichtssprache: Deutsch

Min. | Max. Teilnehmerzahl: 10 | 32

Lehrinhalte:
Provisorische Inhaltsübersicht:


  • Philosophische Grundlagen
  • Kinematik
  • Kräfte
  • Impuls
  • Energie
  • Rotationsbewegungen
  • Flüssigkeiten und Gase
  • Erster Hauptsatz
  • Wärmekraftmaschinen und Entropie
  • Elektrisches Feld und Gauß’scher Satz
  • Potentiale und potentielle Energie
  • Elementares zu Stromkreisen
  • Magnetismus und Induktion
  • Materie in Feldern
  • Schwingungen und Wellen
  • Wellenreiten: zur math. Beschreibung von Wellen
  • Resonanz
  • Geometrische Optik: Strahlengänge
  • Abbildungen
  • Beugung an Spalt und Gitter
  • Polarisation
  • Bezugssysteme und spezielle Relativitätstheorie
  • Materiewellen


Mögliche Vortragsthemen:

  • Magnus- und Coanda-Effekt
  • Turbulenz, Kavitation, Strömung
  • Was ist „Gewicht“?
  • Festigkeit, Härte und Ermüdung von Werkstoffen
  • Gedämpfte Schwingung: Konstante Reibungskraft
  • Warum gibt es Mammutbäume?
  • Jamming in granularen Medien
  • Verstehen wir das Huygens’sche Prinzip?
  • Thermoelektrizität
  • Wärmetransport: Heizung, Kontinentaldrift, Gebäudedämmung
  • Synchrotronstrahlung
  • Regenbogen
  • Sonnenuntergang
  • Fluoreszenzmikroskopie und das Abbe’sche Gesetz 
  • D-Brillen im Kino
  • Evaneszente Felder und Tunneleffekt
  • Spannungs- und Strömungsdoppelbrechung
  • Magnetoopische Effekte und nichtlineare Optik
  • Das Michelson-Morley-Experiment
  • Hall-Effekt und Quanten-Hall-Effekt

Literatur:
als Grundlage der Lehrveranstaltung:


  • McDermott, Shaffer: Tutorien zur Physik (Pearson, ca. 20 €)
    Falls es Ihnen möglich ist, schaffen Sie bitte dieses Buch an - entweder als "Hardcopy" oder als E-Book, das Sie z.B. über einen PDF-Annotator auf einem Tablet oder Laptop annotieren können.  

ergänzend:

  • Ziegler, Vortmeyer-Kley: Physik verständlich (Europa, ca. 35 €)
  • von Ardenne et al. (Hrsg.): Effekte der Physik und ihre Anwendungen (Europa, ca. 95 €)
  • Simonyi: Kulturgeschichte der Physik (Europa, ca. 80 €)

Lehrbücher der Experimentalphysik, z.B.

  • Demtröder: Experimentalphysik (Band 1 + 2),
  • Gerthsen: Physik
  • Halliday: Physik
  • Hecht: Optik
  • Tipler: Physik

Ausgewählte Materialien werden über die Moodle-Seite zum Kurs verfügbar gemacht.

Voraussetzungen:
Es wird dringend empfohlen, dass die vor Belegen dieser Veranstaltung alle Fachprüfungen in Physik I-III bestanden und die Studienleistung im Physikalischen Grundpraktikum erworben wurde.

Die Veranstaltung ist sowohl für Studierende im Studiengang mit Abschluss B.Sc. Physik als auch für Studierende des Lehramts Physik geeignet.

Erwartete Teilnehmerzahl:
minimal 10 Teilnehmer/innen
maximal 32 Teilnehmer/innen

Anmeldung bitte an das Studienbüro Physik:
studienbuero@physik.tu-darmstadt.de
 

Weitere Informationen:
Die Studierenden reflektieren angeleitet über ausgewählte Themen der Experimentalphysik, um Zusammenhänge zwischen den physikalischen Einzeldisziplinenn aufzuzeigen. Ausgangspunkt sind die in den Veranstaltungen Physik I-III in Frontalunterricht, Übungen und Selbststudium sowie im Grundpraktikum durch eigene Versuchsdurchführung erworbenen Kenntnisse, die kritisch hinterfragt, auf ein allgemeines Verständnis hin vertieft und miteinander verknüpft werden sollen.  Die Anleitung zur kritischen Reflexion des eigenen Verstehens soll den Studierenden erleichtern, ein Gesamtbild der klassischen Physik als breit angelegter Grundlagenwissenschaft zu erwerben.

Die Veranstaltung wird als zweiwöchiger Blockkurs in der vorlesungsfreien Zeit angeboten.  Neben kurzen inhaltlichen Wiederholungen und interaktiven Elementen steht die Diskussion und Bearbeitung von Verständnisfragen zu grundlegenden Konzepten der klassischen Experimentalphysik in Kleinstgruppen im Vordergrund.  Darüber hinaus erarbeiten die Studierenden in Kurzvorträgen ausgewählte Beispiele physikalischer Effekte und Methoden mit Alltagsbezug oder technischer Relevanz, die im Rahmen der Physikvorlesung in der Regel zu kurz kommen und eine Verknüpfung unterschiedlicher physikalischer Teilgebiete fördern sollen.

Offizielle Kursbeschreibung:
Nachdem die Studierenden die Lehrveranstaltung abgeschlossen haben, sollen sie


  • Konzepte der physikalischen Einzeldisziplinen verstehen und formulieren können,
  • breites und integriertes Wissen ausgewählter physikalischer Effekte besitzen und
  • mündlich physikalische Inhalte präsentieren und diskutieren können.

Zusätzliche Informationen:
Ablauf der Veranstaltung


  • Die Veranstaltung findet als Blockveranstaltung über zwei Wochen (halbtags) in der vorlesungsfreien Zeit statt.
  • Jedes Themenfeld, das unter "Lehrinhalte" aufgeführt wird, soll innerhalb eines ca. einstündigen Blocks bearbeitet werden.
  • Jede etwa einstündige Einheit besteht aus kurzen Wiederholungen, Quiz-Elementen (bitte Handy, Tablet oder Laptop für PINGO-Online-Umfragen mitbringen!) und Aufgaben, die auf das grundlegende Verständnis des Themas ausgerichtet sind, die in Einzel-, Partner- und Gruppenarbeit bearbeitet werden sollen.
  • Darüber hinaus erhalten die Teilnehmer/innen für die zweite Woche ein Thema für einen Kurzvortrag von ca. 10-12 Minuten Dauer zugeteilt, in dem sie einen i.d.R. nur am Rande besprochenenen Effekt in Erinnerung rufen bzw. dem Plenum vorstellen sollen.
  • Von dieser Struktur kann bei Bedarf abgewichen werden.
    Es geht hier um das Verstehen von Physik - und man muss am Ende dieser Veranstaltung keine Prüfung belegen.
  • Diese Veranstaltung ist kein "Rundum-Sorglos-Paket" für die Vorbereitung auf die Prüfung zu den Modulen zu allgemeinen und übergreifenden Kompetenzen der Experimentalphysik
    05-11-1093 (B.Sc. Physik) bzw.
    05-31-1093 (M.Ed. Physik, LaG Physik, Ergänzungsstudiengang Physik).
    Sie soll Sie zum Nachdenken über Ihre eigenen Vorstellungen physikalischer Sachverhalte anregen und Ihnen helfen, den konzeptuellen Aufbau der Physik besser zu verstehen.

Woche 1:
Mo-Do: 4x3 Themenfelder (jeweils ca. 9:00-10:00 Uhr, 10:15-11:15 Uhr, 11:30-12:30 Uhr)
Fr: 2 Themenfelder (9:00-10:00 Uhr und 10:15-11:15 Uhr)

Woche 2:
Mo-Fr: 5x2 Themenfelder (jeweils ca. 9:00-10:00 Uhr, 10:15-11:15 Uhr)
Mo-Do: 4x4 Kurzvorträge (jeweils 11:30-12:30 Uhr)

Bei mehr als 16 Teilnehmer/innen wird die Gruppe für die Kurzvorträge geteilt.

 

Online-Angebote:
Moodle

Literatur
Termine
Datum Von Bis Raum Lehrende
1 Mo, 20. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
2 Mo, 20. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
3 Mo, 20. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
4 Di, 21. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
5 Di, 21. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
6 Di, 21. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
7 Mi, 22. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
8 Mi, 22. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
9 Mi, 22. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
10 Do, 23. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
11 Do, 23. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
12 Do, 23. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
13 Fr, 24. Aug. 2018 09:00 11:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
14 Fr, 24. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
15 Fr, 24. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
16 Mo, 27. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
17 Mo, 27. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
18 Mo, 27. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
19 Di, 28. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
20 Di, 28. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
21 Di, 28. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
22 Mi, 29. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
23 Mi, 29. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
24 Mi, 29. Aug. 2018 13:00 15:00 S103/109S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
25 Do, 30. Aug. 2018 09:00 12:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
26 Do, 30. Aug. 2018 11:30 12:30 S103/109 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
27 Fr, 31. Aug. 2018 09:00 11:30 S103/107 Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
Übersicht der Kurstermine
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
Lehrende
Bild: Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders
Prof. Dr. rer. nat. Joachim Enders