Vorlesung: Mathematische Methoden für das Lehramt (Ba of Arts)
Wintersemester 2018/19
Do. 10:00 - 10:45 Seminarraum II. Physik
Fr. 12:00 - 13:30 Seminarraum II. Physik
Hinweis: am Freitag, den 11.01.2019, findet die Vorlesung im Seminarraum I. Physik statt!
Fr. 12:00 - 13:30 Seminarraum II. Physik
Hinweis: am Freitag, den 11.01.2019, findet die Vorlesung im Seminarraum I. Physik statt!
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
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:
Skript der Vorlesung (Physik-Teil)
Skript der Vorlesung (Mathematik-Teil)
- 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 II. Physik
Übungsleiter: Christoph Berke (E-Mail: berke) - Gruppe 2: Do. 12:00 - 13:30,
Seminarraum I. Physik
Übungsleiterin: Farah Feki (E-Mail: ffeki) - Gruppe 3: Do. 14:00 - 15:30,
Seminarraum II. Physik
Übungsleiter: Nico Gneist (E-Mail: gneist) - Gruppe 4: Fr. 8:15 - 9:45,
Seminarraum Kernphysik
Übungsleiter: Carsten Bauer (E-Mail: bauer)
Ausgabe der Übungsblätter:
Jeweils bis spätestens Mittwoch als pdf-file auf dieser Web-Seite.
- Blatt 1
- Blatt 2
- Blatt 3
- Blatt 4
- Blatt 5
- Blatt 6
- Blatt 7
- Blatt 8
- Blatt 9
- Blatt 10
- Blatt 11
- Blatt 12
- Blatt 13
- Blatt 14
Bearbeitung der Übungsblätter:
Die Aufgaben dürfen in Gruppen mit bis zu drei Studierenden derselben Übungsgruppe bearbeitet und gemeinschaftlich abgegeben werden.
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
Termin: Donnerstag, der 14.02.2019, 9:00 - 12:00, Hörsaal I
Hinweise zur Klausur:
- Die Deckblätter werden nach Matrikelnummern sortiert im Hörsaal ausgelegt (aufsteigend, von vorne links nach hinten rechts, vom Eingang aus gesehen).
- 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.
- 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.
Klausureinsicht: am Freitag, den 22.02.2019, 12:00 - 12:30; Seminarraum II. Physik
Nachklausur:
Termin: Dienstag, der 19.03.2019, 9:00 - 12:00, Hörsaal I