Grundlagen der Experimentalphysik

Organisationseinheit
Freie Universität Berlin/Physik/Institut für Experimentalphysik

Zugangsvoraussetzungen

Keine

Qualifikationsziele

Die Studentinnen und Studenten können die grundlegenden physikalischen Größen benennen und ihre Zusammenhänge im Rahmen der klassischen Physik beschreiben. Sie sind in der Lage, aus einer gegebenen Situation ein physikalisches Modellsystem abzuleiten und dieses zu analysieren: Sie können Systeme klassifizieren und daraus Bewegungsgleichungen ableiten, die Lösungen wichtiger Bewegungsgleichungen interpretieren und anwenden sowie Impuls-, Drehimpuls- und Energieerhaltung beurteilen und die Erhaltungssätze anwenden. Sie können den Begriff Entropie interpretieren und die thermodynamischen Hauptsätze anwenden. Sie können aus einfachen Ladungs- bzw. Stromverteilungen mit verschiedenen Methoden elektrische bzw. magnetische Felder bestimmen. Sie kennen die Felder wichtiger Ladungs- oder Stromgeometrien, können die Maxwell-Gleichungen interpretieren und sie auf Systeme mit ruhenden, bewegten und beschleunigten Ladungen anwenden. Die Studentinnen und Studenten sind in der Lage, physikalische Zusammenhänge auf unterschiedlichem Abstraktionsniveau zu erklären: Sie können Sachverhalte mit anschaulichen Modellvorstellungen erklären und dazu Experimente beschreiben und erklären. Sie können abstrakte mathematische Beschreibungen entwickeln und damit argumentieren und die notwendigen mathematischen Methoden der Vektor-, Differenzial- und Integralrechnung sowie Komplexe Zahlen anwenden. Sie können Eigenschaften und Phänomene der Umwelt und des Alltags auf Erkenntnisse der klassischen Physik zurückführen und sind in der Lage, ausgewählte Themen selbstständig zu vertiefen und diese erklärend vorzutragen.

Inhalte

Vorlesung 1 und Übung 1: klassische Mechanik (Punktmassen, starrer Körper, Fluide, Schwingungen, Wellen) und Thermodynamik (Gasgesetze, Entropie, Kreisprozesse), Integrierte Veranstaltung 1 (Mathematische Ergänzungen): Vektoren, Komplexe Zahlen, Grundzüge der Differenzial- und Integralrechnung von Funktionen einer Veränderlichen (u. a. Produkt- und Kettenregel, Taylorpolynome und -reihen, Partielle Integration und Substitution)
Vorlesung 2 und Übung 2: Relativität (Lorentz-Transformation), Elektrodynamik (Elektrostatik, Magnetostatik, Stromkreise, Induktion, Maxwell-Gleichungen, Dipolstrahlung, Elektromagnetische Wellen) und Optik (Wellenoptik, Polarisation), Integrierte Veranstaltung 2 (Mathematische Ergänzungen): Grundzüge der Differenzial- und Integralrechnung von Funktionen mehrerer Veränderlicher (u. a. Gradient, Potenzial, Divergenz, Rotation, Integralsätze von Gauß und Stokes)

Lehr- und Lernformen

Aktive Teilnahme

Vorlesung 1
4 SWS
Teilnahme empfohlen