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Physik und Umwelt

Die Physik liefert neben wichtigen erkenntnistheoretischen Beiträgen zu unserer Kultur zugleich die wissenschaftlichen Grundlagen der gesamten Ingenieurskunst.
Im Vordergrund dieser Veranstaltung steht zum einen eine Einführung in die Denk- und Arbeitsweise der Physik und eine Formulierung der grundlegenden physikalischen Konzepte. Physikalisch-technische Problemstellungen u.a. aus den Bereichen Mechanik, Dynamik und Strömungslehre sollen anhand von Praxisbeispielen thematisiert und einer Berechnung zugänglich gemacht werden.
Zum anderen bietet die Veranstaltung eine elementare Einführung in die Thermodynamik. Die Studenten sollen mit der Wärmelehre und hier insbesondere mit den Phänomenen der Energieumwandlung und Energieübertragung vertraut werden. Dabei werden neben der Erarbeitung von technischen Fragestellungen auch umweltrelevante Probleme skizziert. Darüberhinaus werden den Studierenden wesentliche Aspekte und Erkenntnisse der Akustik, Optik sowie der Atom- und Kernphysik vermittelt.
Insgesamt werden hier auch die Grundlagen zum technischen Verständnis für die weiteren ingenieurtechnischen Module der höheren Semester gelegt (z.B. Modul 5.2 "Werkstoffkunde und -prüfung", Modul 7.3 "Fertigungsverfahren", Modul 7.4 "Grundlagen der Verfahrenstechnik")

Inhalte

Vorlesung: Studienbriefe (Autoren: Prof. Dr. rer. nat. Dieter Bangert / Prof. Dr. Mangold)

  1. Einführung in die Grundlagen der Physik
    • Ziele und Aufgaben
    • Das internationale Einheitensystem
    • Messung physikalischer Größen
    • Messunsicherheit und Messdatenauswertung
  2. Mechanik von Massenpunkten und starren Körpern
    • Einführung und Grundbegriffe
    • Mechanik / Dynamik
  3. Fluidmechanik
    • Einführung
    • Strömungen in Flüssigkeiten und Gasen
    • Ideale und reale Strömungen
  4. Wärmelehre
    • Thermische Zustandsgrößen und Zustandsgleichungen
    • Energieformen / Energieumwandlung
    • Reale Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten
    • Energie und Umwelt
    • Wärmetransport
  5. Schwingungen, Wellen, Akustik
  6. Einführung in die Optik
  7. Atom- und Kernphysik
    • Photonen
    • Quantentheorie und Bohrsches Atommodell
    • Laser
    • Röntgenstrahlung
    • Aufbau der Atomkerne
    • Kernkraft und Bindungsenergie
    • Radioaktivität
    • Kernspaltung und Kernfusion
    • Nachweismethoden für ionisierende Strahlung
    • Strahlenschutz


Übung:

Wiederholung und Vertiefung des Stoffes durch analytische Behandlung einfacher physikalischer Vorgänge anhand von Übungsbeispielen; Erarbeitung der Lösungswege in Kleingruppen

Praktikum:

Abrundung der Erkenntnisse durch ausgewählte physikalische Versuche und deren Auswertung mit Versuchsbericht im Laborpraktikum; eigenständige Durchführung und Auswertung der Versuche in Gruppen zu je 2 Studierenden

Prüfungsform

Klausur / mündliche Prüfung am Ende des 4. Semesters (Voraussetzung für die Zulassung zur Prüfung: Teilnahmebescheinigung Übung und Praktikum)

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weitere Details

Übungsaufgaben 3.Sem Ha/Bo
Übungsaufgaben 4.Sem Ha/Bo
Praktikum 4. Sem. HA/BO
Münster - weitere Unterlagen Literaturhinweise

Daten

ECTS: 10
Workload: 250h
Kontaktzeit: 40h
Selbststudium: 210h
Startsemester: 3. Semester
Dauer: 2 Semester

Lehrende

Hagen/Bochum
Prof. Dr. Bangert

Steinfurt
Prof. Dr. Mertins