Inhalte Physik I - Mechanik (4 st.)

(benötigte Mathematik: Ableitungen, Differentiationsregeln, Integrale, Vektoren und Skalare, Einheitsvektoren, Skalar- und Kreuzprodukt)

1. Ort und Bahn eines Massenpunktes
2. Geschwindigkeit
3. Beschleunigung
   1. Gleichförmig beschleunigte geradlinige Bewegung
   2. Kreisbewegung
   3. Die allgemeine krummlinige Bewegung*

1. Kräfte
2. Erstes Newton'sche Axiom (Trägheitsprinzip)
3. Kraft, Masse und das zweite Newton'sche Axiom
4. Das 3. Newton'sche Gesetz
5. Reibung
6. Das Gravitationsgesetz
   1. Die Gravitationskonstante – Cavendish-Experiment*
   2. Das Fallgesetz
   3. Äquivalenzprinzip
7. Die Kepler'schen Gesetze

1. Die Erhaltung der Summe von kinetischer und potenzieller Energie
2. Konservative Kraft
3. Zwei Beispiele*
   1. Fadenpendel
   2. Feder
4. Potenzielle Energie im Schwerefeld
5. Gravitationsfeld einer Kugelschale und einer Vollkugel, Äquipotenzialflächen* (Math: Gradient)
6. Impulserhaltung und Stoßprozesse (Math: Summenzeichen)
7. Stoßprozesse (elastisch, inelastisch, 1D, 3D)
8. Gesamtimpuls eines Systems mit äußeren Kräften
   1. Massemittelpunkt
   2. Bewegung des Massenmittelpunktes
   3. Der Massenmittelpunkt als Bezugssystem

1. Drehimpulserhaltung für einen Massenpunkt
   1. Drehmoment und Drehimpuls
   2. Die Erhaltung des Drehimpulses beim Wirken einer Zentralkraft
2. Drehimpulserhaltung in einem System von Massenpunkten
   1. Bewegung des Massenschwerpunktes
   2. Drehimpulserhaltung in einem System von Massenpunkten
3. Der Drehimpuls starrer Körper
   1. Drehimpuls einer rotierenden Platte*
   2. Drehimpuls eines rotationssymmetrischen Körpers*
   3. Berechnung des Trägheitsmoments (Math: Volumenintegrale)
   4. Steiner'scher Satz
   5. Drehimpuls eines beliebig geformten Körpers*
      (phänomenologisch: Math: Tensoren, Dyade)
4. Die Energie eines starren Rotators
5. Der symmetrische Kreisel
   1. Kräftefreier Kreisel
   2. Der Kreisel unter dem Einfluss eines Drehmoments
6. Die kleinste Einheit des Drehimpulses in der Natur*
7. Scheinkräfte in rotierenden Bezugssystemen

(Math: lineare Dgl. 2. Ordnung, Euler'sche Formel. Komplexe Lösung von Dgl.)

1. Freie ungedämpfte Schwingungen
2. Freie gedämpfte Schwingungen
3. Erzwungene Schwingungen
4. Gekoppelte Oszillatoren
5. Parametrisch verstärkte Schwingungen*

(Math: Taylor-Entwicklung, nichtlineare Dgln., numerische Lösung nichtlinearer Dgln. mit Maple)

1. Nichtlineare Oszillatoren
2. Potenzielle Energie: Harmonische und nichtlineare Oszillatoren
   1. Potenzielle Energie des Fadenpendels*
   2. Der Magnetoszillator*
   3. Potenzielle Energie eines Duffing - Oszillators*
3. Resonanzkurve nichtlinearer Oszillatoren
4. Der Phasenraum
5. Chaotische Dynamik
6. Logistische Abbildung und Feigenbaum - Diagramm

(Math: partielle Dgln., Wellengleichung)

1. Beispiel Seilwellen
   1. Ausbreitung einer Störung
   2. Die Wellengleichung
   3. Reflexion von Seilwellen
   4. Sinusförmige harmonische Wellen
   5. Reflexion harmonischer Wellen: Stehende Wellen und Schwingungen
   6. Eigenfrequenzen einer schwingenden Saite
2. Schallwellen
   1. Longitudinale Schallwellen in Gasen und Flüssigkeiten
   2. Stehende Schallwellen
   3. Kugelwellen
   4. Der akustische Dopplereffekt
3. Fourieranalyse, Dispersion und Wellenpakete (Math: Fourierentwicklung)
   1. Fourieranalyse
   2. Phasen- und Gruppengeschwindigkeit
   3. Dispersion und Wellenpakete

1. Hydrostatische Kräfte
   1. Auftriebskraft*
   2. Oberflächenspannung
   3. Benetzung fester Oberflächen
2. Kräfte in strömenden Flüssigkeiten
   1. Trägheitskräfte in stationären Strömungen
   2. Viskosität und Reibungskräfte
   3. Strömung bei großen Geschwindigkeiten
   4. Vom Fliegen

X) Elastizitätsmodul, Schermodul*