Vorlesung: Mathematische Methoden für das Lehramt (Ba of Arts)
Wintersemester 2016/17
Do. 10:00 - 10:45 Seminarraum II. Physik
Fr. 12:00 - 13:30 Hörsaal III
Inhalt der Vorlesung:
Ein wesentlicher Aspekt der physikalischen Betrachtungsweise ist
die Beschreibung von Naturvorgängen mit Hilfe der Mathematik.
Dabei kommt eine Vielzahl mathematischer Methoden zum Einsatz und
das Ziel dieser Vorlesung ist es, diese grundlegenden mathematischen
Techniken zu erlernen und anzuwenden.
Die mathematischen Methoden werden hier im Kontext der klassischen
Mechanik (der Newton-Mechanik) vorgestellt, die Vorlesung ist
also wie eine Einführung zur klassischen Mechanik strukturiert
(siehe Inhaltsverzeichnis). Im Unterschied zu einer reinen
Theorie-Vorlesung `Klassische Mechanik' erfolgt in dieser Vorlesung
die Diskussion der relevanten mathematischen Methoden jeweils
an geeigneter Stelle (im Inhaltsverzeichnis blau markiert).
Modulbeschreibung
Inhaltsverzeichnis:
- Kinematik von Massenpunkten
- Geschwindigkeit, Beschleunigung
[A. Differentiation]
- dreidimensionale Bewegung, Koordinatensysteme
[B. Vektoren]
- elementare Newtonsche Mechanik
- die Newtonschen Axiome
[C. Integration]
- Teilchen im Kraftfeld
[D. skalare Felder und Vektorfelder]
- Potential
[E. partielle Ableitungen, Nabla-Operator,
Gradient]
- Erhaltungssätze
- Impulserhaltung
- Drehimpulserhaltung
- Energieerhaltung
[F. Wegintegrale]
- Bewegung in einer Dimension
- Lösung der Newtonschen Bewegungsgleichung
[G. Differentialgleichungen,
H. Taylorentwicklung]
- gedämpfte Schwingung
[I. komplexe Zahlen]
- Strömungsfeld
- Punktmassen
[J. delta-Funktion]
- kontinuierliche Beschreibung des Strömungsfelds
[K. Flächen- und Volumenintegrale]
- Quellen und Wirbel des Strömungsfelds
[L. Divergenz und Rotation]
Skript der Vorlesung (Physik-Teil)
Skript der Vorlesung (Mathematik-Teil)
Literatur:
- T. Arens, F. Hettlich, Ch. Karpfinger, U. Kockelkorn,
K. Lichtenberger, H. Stachel
Mathematik
Spektrum Akademischer Verlag
sehr umfangreich (>1500 Seiten) aber auch sehr nützlich und
gut geschrieben
- W. Nolting
Grundkurs Theoretische Physik 1 - Klassische Mechanik
Springer Verlag
auf 400 Seiten ein gute Einführung in die klassische
Mechanik inkl. einer Einführung zu den wichtigsten
mathematischen Methoden (100 Seiten)
- Lambacher Schweizer - Mathematik
Qualifikationsphase, Leistungskurs/Grundkurs
Ernst Klett Verlag
zur Wiederholung des Schulstoffs (Funktionen, Ableitung,
Integration, Vektoren, Matrizen) auf jeden Fall zu empfehlen
Übungen:
- Gruppe 1: Do. 8:15 - 9:45, Seminarraum 2. Physik
Übungsleiterin: Eva Mix
- Gruppe 2: Do. 12:00 - 13:30,
Seminarraum Kernphysik
Übungsleiter: Leonard Fischer
- Gruppe 3: Do. 14:00 - 15:30, Seminarraum 2. Physik
Übungsleiter: Hannes Arnold
Ausgabe der Übungsblätter:
Jeweils am Mittwoch als pdf-file auf dieser Web-Seite.
Bearbeitung der Übungsblätter:
Die Aufgaben dürfen in Gruppen mit bis zu drei Studierenden
derselben Übungsgruppe bearbeitet und gemeinschaftlich
abgegeben werden. Jedes Gruppenmitglied muss in der Lage sein,
jede der abgegebenen Aufgaben an der Tafel vorzurechnen. Sollte
das auf Nachfrage der Übungsleiterin/ des Übungsleiters
nicht der Fall sein, werden diesem Mitglied für das gesamte
Übungsblatt keine Punkte gutgeschrieben.
Rückgabe der Übungsblätter:
Einwurf bis
spätestens 10:00 Uhr des
darauffolgenden Mittwochs in die
Briefkastenanlage vor dem Eingang zum Institut für Theoretische
Physik.
Bitte deutlich lesbar angeben: Nummer der Übungsgruppe, Name
Klausur:
Zulassungskriterien: mindestens 50% der Gesamtpunkte aus den
Übungen
sowie aktive Teilnahme an den Übungen.
("aktive Teilnahme" = Anwesenheit + regelmäßiges Vorrechnen)
Termin: Mittwoch, der 1. März 2017, 12:30 - 15:30 Uhr,
Hörsaal I
wichtiger Hinweis:
Aufgrund eines Formfehlers (die Dauer der Lehramtsklausuren ist 120
Minuten, nicht 180 Minuten) können Sie auf Wunsch nachträglich von der
Klausuranmeldung für die Klausur vom 01.03.2017 zurücktreten! Diese
wird dann nicht als Fehlversuch gewertet. Bitte warten Sie aber die
Bewertung und die Klausureinsicht ab.
Hinweise zur Klausur:
- Bitte unbedingt Personalausweis und Studienausweis mitbringen!
- Der Stoff der Klausur umfasst, wie üblich, den
gesamten Stoff der Vorlesung sowie der Übungsblätter.
- Hilfsmittel wie Taschenrechner, Skript, Bücher,
etc. sind nicht zugelassen.
- Bitte nur Kugelschreiber (schwarz oder blau) oder Füller
mit schwarzer Tinte verwenden (keine blaue Tinte).
- Schreiben Sie die einzelnen Aufgaben bitte auf separate Blätter.
- Geben Sie keine Blätter mit Notizen/Nebenrechnungen
etc. ab.
- Auf dem Deckblatt finden Sie rechts oben eine zweistellige
Nummer. Unter diesen Nummern werden nach der Klausurkorrektur
die Ergebnisse auf der Web-Seite der Vorlesung veröffentlicht.
Klausureinsicht: Mittwoch, der 08.03.2017, 11:00 - 11:30;
im Foyer vor dem Seminarraum 2. Physik
Nachklausur:
Termin: Dienstag, der 11. April 2017, 9:00 - 11:00 Uhr,
Hörsaal I
Klausurergebnisse
Klausureinsicht: bei Bedarf melden Sie sich bei mir per E-Mail
oder kommen Sie in meine Sprechstunde.
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