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Modultitel: |
Theoretische Physik 1: Klassische und Analytische Mechanik |
Kürzel: |
NPhys.ThMech |
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Pflichtmodul |
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Leistungspunkte: 9 LP |
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Bereich: |
Nebenfach Physik |
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Verantwortlicher Hochschullehrer: |
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Lernziele/Kompetenzen Die theoretischen
Grundlagen der klassischen Mechanik, Behandlung von gewöhnlichen
Differentialgleichungen und ihre Anwendung, spezielle Relativitätstheorie die
Behandlung von Systemen mit vielen Freiheitsgraden, Lagrange- und
Hamilton-Formulierung, Konsequenzen von Symmetrien. Die Lehreinheit ist
wissenschaftsorientiert und soll ein breites Verständnis der theoretischen
Physik und ihrer zu Grunde liegenden Prinzipien vermitteln. |
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Lehrveranstaltung |
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Titel LV: |
Theoretische Physik 1a: Klassische Mechanik |
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Pflichtbereich |
Studiensemester: Wintereinstieg: 2 Sommereinstieg: 3 |
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Workload: |
Kontaktstunden: 45 |
Selbststudium: 75 |
Gesamt: 120 |
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SWS: |
2 V, 1 Ü |
Gruppengröße Vorlesung: |
60 |
Gruppengröße Übung: |
20 |
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Häufigkeit: |
jährlich |
Angebotssemester: |
Sommersemester |
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Dauer: |
1 Semester |
Sprache: |
Deutsch |
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Lehrinhalte: |
Newtonsche
Mechanik: Bewegungsgleichungen, Newtonsche Axiome; gewöhnliche
Differentialgleichun-gen (DGL); Lösungsansätze für homogene lineare DGL,
Schwingungen; inhomogene lineare DGL, Re-sonanzphänomene, Greensche Funktion;
Lösung beliebiger eindimensionaler Probleme mittels Energie-satz;
Kepler-Problem, Bahnkurven im Gravitationspotential, Streuphänomene;
Zwei-Körper-Probleme; Scheinkräfte, Flieh- und Corioliskraft, Foucaltpendel;
Phasenraum und Phasenfluss, Wiederkehrtheorem. Erhaltungssätze
und Mechanik starrer Körper: Feldbegriff, Potential, Rotation, Divergenz;
Energie-, Impuls-, Drehimpuls-Erhaltungssätze für beliebige Teilchenzahl;
Trägheitstensor, Satz von Steiner, Hauptachsentransformation; kräftefreier
symmetrischer Kreisel. Spezielle
Relativitätstheorie: Lorentz-Invarianz, -Transformation (Galilei–Invarianz);
Invarianz des Linienelementes; Vierervektoren, kontravariante und kovariante
Vektoren; Geschwindigkeitsaddition; Energie-Masse-Äquivalenz, Doppler-Effekt
und Lichtaberration. Zwangskräfte:
Variationsprinzipien; Zwangsbedingungen und Zwangskräfte |
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Lehrformen: |
Vorlesung und Übungen |
Prüfungsformen: |
schriftliche Prüfung |
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Lehrende: |
alle Dozenten der
Theoretischen Physik |
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Anzahl LP: |
4 |
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Voraussetzungen für die Teilnahme: Grundlagen aus der Analysis I, Grundlagen aus der
Linearen Algebra I , Begleitung durch Grundlagen aus der Analysis II |
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Verwendbarkeit über diesen Studiengang hinaus: Bachelor Physik,
Bachelor Angew NW |
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Erwerb der LP in der Lehrveranstaltung: Bestehen der schriftlichen Prüfung |
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Lehrveranstaltung |
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Titel LV: |
Theoretische Physik 1b: Analytische Mechanik |
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Pflichtbereich |
Studiensemester: Wintereinstieg: 3 Sommereinstieg:
4 |
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Workload: |
Kontaktstunden: 45 |
Selbststudium: 105 |
Gesamt: 150 |
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SWS: |
2 V, 1 Ü |
Gruppengröße Vorlesung: |
60 |
Gruppengröße Übung: |
20 |
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Häufigkeit: |
jährlich |
Angebotssemester: |
Wintersemester |
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Dauer: |
1 Semester |
Sprache: |
Deutsch |
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Lehrinhalte: |
Lagrangesche
Mechanik: Variationsverfahren, Euler-Lagrange-Gleichungen; Erhaltungssätze,
Noether Theorem; starrer Körper, Bewegungsgleichungen; Euler-Winkel, schwerer
symmetrischer Kreisel; relativistisch-kovariante Formulierung; geladenes
Teilchen im elektromagnetischen Feld Hamiltonsche Mechanik: Legendre-Transformationen;
Hamiltonsche Gleichungen; Wirkungsfunktional, Hamilton-Jacobi-Gleichung;
kanonische Transformationen, Differentialformen, erzeugende Funktionen Mechanik der Kontinua: Lagrangedichten;
Variationsgleichungen; Eulersche Beschreibung der Kontinua; Verzerrungs- und
Spannungstensor; elastische Medien, Wellengleichungen; Hydrodynamik,
Navier-Stokes-Gleichung; Hagen-Poiseuille, Reynoldszahl Nichtlineare
Systeme, Chaos: Liouville Theorem; Winkelwirkungsvariable; Invariante Tori |
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Lehrformen: |
Vorlesung und Übungen |
Prüfungsformen: |
schriftliche Prüfung |
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Lehrende: |
alle Dozenten der
Theoretischen Physik |
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Anzahl LP: |
5 |
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Voraussetzungen für die Teilnahme: Theoretische
Physik 1a, Grundlagen aus der Analysis I und II, Grundlagen aus der Linearen
Algebra I |
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Verwendbarkeit über diesen Studiengang hinaus: Bachelor Physik,
Bachelor Angew NW |
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Erwerb der LP in der Lehrveranstaltung: Bestehen der schriftlichen Prüfung |
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