TP 1a: Rechenmethoden der Mechanik

Zur Info:

Als LA-Physik-, MuN- oder Biophysikstudent müssen sie weniger Aufgaben bearbeiten als die Ba-Physik Studenten. Daher gibt die Veranstaltung für sie 5CP anstatt 7CP. Die fehlenden 2 CP können aber im jeweiligen WP Bereich eingebracht werden, falls Sie die Anforderungen für BA Studierende erfüllen.

Die Zwischenklausur findet am Donnerstag den 07.12. von 8:30-10:00 statt!



Vorlesung:

Die Vorlesung findet Mittwoch von 9:30-10:00 Uhr und Donnerstag von 12:15-13:45 Uhr im Gebäude C6.4 (Physiktower) im großen Hörsaal statt.

Das Tutorium findet jeweils Freitags von 10-14 Uhr in Geb. E2.6 Raum E.12 statt!


Einteilung:

Hier die vorläufige Einteilung der Übungsgruppen:

Übungsgruppeneinteilung


Übungen:

Hinweis: Die Beispielaufgaben dienen zur zusätzlichen Übung und werden nicht bepunktet.; die zugehörigen Lösungen werden jeweils Freitags vor dem Abgabetermin des jeweiligen Übungsblattes veröffentlicht. Sie könne somit ihre Lösungen selbst kontrollieren. Die Punkte werden daher ausschließlich in den Teilen mit der Überschrift Hausaufgabe vergeben.


Blatt 1

Blatt 1: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 2

Blatt 2: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 3

Blatt 3: Lösung Beispielaufgaben

Hinweis: In Blatt 3 haben sich zwei Fehler eingeschlichen:
Aufg 2c) Berechnen Sie r*r_punkt anstatt r_punkt*r_2punkt
Aufg 4c) Die Funktion sollte lauten y^2-5/2*y
Auf dem aktuellen Blatt dass sich hier auf der Homepage befindet sind die Fehler verbessert.


Blatt 4

Blatt 4: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 5
(Beachte aktuelle Info oben!)

Blatt 5: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 6
(Achtung: Aufgabe 3 dieses Übungsblattes wurde geändert!)
(Achtung: Bei Aufgabe 3a) muss a=1/3 sein, nicht 1!)

Blatt 6: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 7
(Hinweis: Bei Aufgabe 4 reicht es zu zeigen dass das Produkt der beiden Matrizen die Einheitsmatrix ergibt. Dadurch können sie den Ausdruck für die Determinante herleiten.)

Blatt 7: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 8

Blatt 8: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 9

Blatt 9: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 10

Blatt 10: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 11

Blatt 11: Lösung Beispielaufgaben


Blatt 12

Blatt 12: Lösung Beispielaufgaben

Motivation:

Diese Mathematikvorlesung erarbeitet die wichtigsten Rechenmethoden der Physik für das Bachelorstudium und verbindet sie mit Beispielen aus der Mechanik. Sie ist der leicht angepasste Nachfolger der früheren Vorlesung Mathematische Methoden der Physik(MMP). 

Physik zeichnet sich als die unter allen Umständen quantitative Naturwissenschaft aus und Mathematik ist ihre natürliche Sprache, spielt mithin die gleiche Rolle wie Latein für Theologie, Englisch für Anglistig, und Deutsch für Jura. Es ist tatsächlich erstaunlich, wie erfolgreich Mathematik als Werkzeug der Naturbeschreibung ist. Der große theoretische Physiker Eugene Wigner hat das in einem Aufsatzbehandelt, der Ihnen sehr zur Lektüre ans Herz gelegt ist - auch wenn Sie einige der Details erst im Verlauf Ihres Studiums ganz nachvollziehen können werden. 

Zentral für Ihre Ausbildung in der Mathematik sind natürlich die Mathematikvorlesungen in Analysis und linearer Algebra. Diese führen Sie systematisch und präzise in die mathematische Denkweise ein und behandeln die wichtigsten Grundpfeiler der Mathematik für das Physikstudium. 

Warum also diese Vorlesung? Sie löst ein Problem, das existiert seit Arnold Sommerfeld das Grundgerüst des modernen Physik-Lehrplans definiert hat: Wir können in der Physik nicht warten, bis die Mathematik alles im Detail bewiesen hat. Dieses Problem tritt interessanterweise nicht nur in der Lehre, sondern auch in der Forschung auf - oftmals können wir Rechenmethoden erfassen und anwenden auch ohne die mathematische Axiomatik. Diese Rechenmethoden lernen Sie in dieser Vorlesung. Dabei stimmen wir uns mit der Experimentalphysik I ab, so dass mathematische Werkzeuge etwa passgenau eingeführt werden, und so dass Sie manche physikalische Gesetze in zwei leicht unterschiedlichen Stilen behandeln. Die weitergehende Formalisierung der Mechanik kommt dann in TP Ib.


Themen:

Die Vorlesung orientiert sich an ihrem Pendant an der Uni München und die Literaturempfehlungen sind ähnlich.


Übungen und Schein:

Der Schwerpunkt Ihrer Lernerfahrungen sollte auf den Übungen liegen. Mathematik und theoretische Physik lernt man wie ein Instrument: Jemanden zu beobachten, der/die es schon kann, führt nicht zur Beherrschung der Materie, sondern Eigentätigkeit. Zu Beginn des Semesters werden Sie in Übungsgruppen eingeteilt, Ihr(e) Übungsgruppenleiter(in) studiert Physik wie Sie in einem höheren Semester oder evtl. im Promotionsstudium. Jede Woche erscheint auf der Vorlesungshomepage (Verlinkt hier) am Mittwoch ein neues Aufgabenblatt, das Sie dann bis spätestens 8:30 Uhr am folgenden Mittwoch im entspechend markierten Abgebebriefkasten im Foyer von E 2.6 abgeben. Dies wird dann korrigiert und in der nächsten Übungsgruppe besprochen. Sie benötigen 50% der möglichen Punkte für die Zulassung zur Abschlussklausur. Sie dürfen Übungsblätter zu zweit abgeben, sollten aber in der Lage sein, jede in Ihrem Namen abgebene Aufgabe im Zweifel vorzurechnen - falls nicht wird das als Täuschungsversuch gewertet und Sie verlieren alle Punkte dieses Übungsblattes. Wiederholte Täuschungsversuche bedeuten, dass Sie die Klausurzulassung nicht erlangen können. 

Wir schreiben in der Vorlesung am Mittwoch, den 7. Dezember, eine 90 minütige Zwischenklausur. Die Note x dieser Klausur und die Note z der Endklausur bestimmen Ihre Endnote y gemäß der Formel y=min{(x+2z)/3,z}. 

Um Sie beim Bearbeiten der Übungsblätter individuell zu coachen bieten wir Freitags von 10-14 Uhr  in Raum E.12 ein Tutorium an. Dieses ist als betreutes Aufgabenrechnen zu verstehen, Sie können sich dort treffen und gemeinsam die Übungsblätter bearbeiten. Wenn Sie Fragen zu den Aufgaben und/oder dem Stoff haben stehen Ihnen dort Tutor(inn)en zur Verfügung um Ihnen zu helfen. Nutzen Sie diese Möglichkeit - eine Aufgabe mit etwas Unterstützung selbst auszuknobeln hat erwiesenermaßen einen sehr hohen Lerneffekt.


Kontakt:

Der Dozent unterhält eine Sprechstunde Freitags, 13-14 Uhr, Gebäude E2.6 Raum 4.06. Alternativtermine können unter fwm@lusi.uni-sb.de vereinbart werden. Dies sollte Ihr erster Anlaufpunk sein. 

Nach dem Erstsemesterwochenende wählen Sie in jeder Übungsgruppe unter sich eine(n) Sprecher(in). Diese werden in der Vorlesung vorgestellt und dienen dazu, Feedback zur Vorlesung zu sammeln und mit den Lehrenden zu besprechen.


Die Erfahrungen des ersten Semesters:

Das Studium ist ein neuer Lebens- und Lernabschnitt. Im Physikstudium lernen Sie, Phänomene die im Schulunterricht nur oberflächlich angeschnitten werden, gründlich zu durchdringen und mathematisch-quantitativ zu behandeln. Sie lüften im Wochentakt neue Geheminisse der Natur. 

Viele Studierende machen aber auch im ersten Semester die Erfahrung, dass Sie neue Lern- und Arbeitstechniken benötigen. Wer in der Schule ein Talent für Mathematik und Physik hat muss meistens für gute Noten nicht besonders viel Arbeiten. Jetzt sind alle in Ihrem Semster so wie Sie - interessiert und talentiert für Physik und Mathematik. Da wird die Lernkurve steiler und Sie müssen sich Ihre Arbeitstechnik zurechtlegen. Kernelemente sind kontinuierliches Üben und Dialog- und Gruppenarbeit. Wir können nicht versprechen, dass nicht in manchen Wochen am Ende des Spaßes noch zwei Übungsaufgaben übrig sind - aber bleiben Sie dran, es lohnt sich!