Physik I für Biochemie, Chemie, Geowissenschaften WS 2007/08
Physik I für Biochemie, Chemie, Geowissenschaften WS 2007/08
Physik I für Biochemie, Chemie, Geowissenschaften WS 2007/08
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<strong>Physik</strong> I für<br />
Chemiker, Biochemiker und<br />
Geowissenschaftler<br />
Vorlesung 01<br />
(23. Okt. <strong>2007</strong>)<br />
Prof. D. Hägele<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Dozent<br />
• Prof. Dr. Daniel Hägele<br />
(AG Spektroskopie der<br />
kondensierten Materie)<br />
• Sprechstunde nach Vereinbarung<br />
• Raum NB 3/31<br />
• Daniel.Haegele@rub.de<br />
Die ersten Semester: Lerngruppen, Üben von Vortragstechniken, Englischkurse.<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Inhalt<br />
• Scheinrelevantes<br />
• Übungsgruppen<br />
• Einstieg/Motivation<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Voraussetzungen für einen Schein<br />
Chemiker,<br />
Biochemiker:<br />
• Klausur 15.02.20<strong>08</strong><br />
• Nachklausur 20.03.20<strong>08</strong><br />
• Übungen, Abgabe in festen<br />
1er, 2er oder 3er Gruppen<br />
• Mechanik (ca. 10 Wochen),<br />
keine Thermodynamik<br />
BONUSPUNKTE<br />
Geowissenschaftler<br />
• Klausur 15.02.20<strong>08</strong><br />
• Nachklausur 20.03.20<strong>08</strong><br />
• Übungen, Abgabe in festen<br />
1er, 2er oder 3er Gruppen<br />
• Mechanik und Thermodynamik<br />
(ganzes Semester)<br />
Wer über 50 % Übungspunkte erreicht, bekommt 5 % Bonuspunkte für die Klausur<br />
bzw. Nachklausur.<br />
Wer über 65 % Übungspunkte erreicht, bekommt 10 % Bonuspunkte für die Klausur<br />
bzw. Nachklausur.<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Übungsgruppen A bis G<br />
Chemiker, Biochemiker<br />
1 Stunde / Woche<br />
• A Di 8-9 Uhr, Jürgen Gibkes, NB 6/99<br />
• B Mi 10-11 Uhr, Heye Buß, NB 02/99<br />
• C Mi 11-12 Uhr, Heye Buß, NB 02/99<br />
• D Mi 12-13 Uhr, Jörg Rudolph, NB 6/99<br />
• E Mi 13-14 Uhr, Jörg Rudolph, NB 6/99<br />
Geowissenschaftler<br />
1 Stunde / Woche<br />
• F Di 12-13 Uhr, Jörg Renner, NB 6/99<br />
• G Di 13-14 Uhr, Jörg Renner, NB 6/99<br />
Ausgabe der Übungsblatts: Donnerstags<br />
Abgabe: Am Donnerstag eine Woche später<br />
Kleingruppen für gemeinsame Übungsabgabe<br />
werden während der ersten Übungsgruppe gebildet.<br />
Beginn der Übungen: nächste Woche<br />
Geowissenschaftler haben bereits begonnen.<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Stoff: Verständnisfragen und<br />
Rechenaufgaben im Stil der<br />
Übungen<br />
Teilnahme an Übungen<br />
ist sehr empfehlenswert.<br />
Klausur<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Buchempfehlung:<br />
EUR 26,00<br />
von Rudolf Pitka, Steffen Bohrmann, Horst Stöcker<br />
<strong>Physik</strong>. Der Grundkurs<br />
Harri Deutsch Verlag<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Buchempfehlung:<br />
EUR 39,95<br />
Demtröder<br />
Experimentalphysik I<br />
Springer Verlag<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Buchempfehlung:<br />
EUR 44,95<br />
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stoher<br />
<strong>Physik</strong> für Ingenieure<br />
VDI Verlag/Springer<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Vorlesung im Internet über Arbeitsgruppenseite:<br />
www.optics.rub.de<br />
• Vorlesungsfolien<br />
• Übungsblätter<br />
Einstieg und Motivation<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
PHYSIK Nobelpreis <strong>2007</strong><br />
Peter Grünberg, Jülich<br />
Albert Fert, Paris Süd<br />
Fert, Stuart Parkin (IBM)<br />
Riesenmagnetowiderstand schrumpft die Festplatte<br />
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Tacoma Narrows Bridge<br />
Hängebrücke<br />
• 1 Jahr Bauzeit<br />
• Eröffnung 1940<br />
• 850 m lang<br />
• Drittgrößte Hängebrücke der<br />
USA<br />
• Einsturz nach 4 Monaten<br />
Resonanz der Torsionsschwingung<br />
mit Luftwirbeln unter der Brücke führte zum<br />
Einsturz.<br />
<strong>Physik</strong>kenntnisse können lebenswichtig<br />
sein.<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Sinn der Vorlesung I<br />
<strong>Physik</strong>alische Grundkenntnisse zur Lösung<br />
von technischen Problemen zu vermitteln<br />
(z.B. Schwingungen, Strömungsmechanik)<br />
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Sinn der Vorlesung II<br />
<strong>Physik</strong>alische Denkweise<br />
vermitteln<br />
- Probleme auf vereinfachte Modelle<br />
reduzieren.<br />
(z.B. Planet als punktförmige Masse<br />
auffassen)<br />
- Verfeinerung des Modells<br />
(Kugel, Ellipsoid, elastisches<br />
Ellipsoid)<br />
- Eindeutige Definition der Begriffe,<br />
Größen und Einheiten<br />
(z.B. Wärme und Temperatur)<br />
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Stellung der <strong>Physik</strong> in den<br />
Grundwissenschaften<br />
Mathematik -> <strong>Physik</strong> -> <strong>Chemie</strong> -> Biologie<br />
(widerspruchsfrei)<br />
(Widersprüche zw. Teilgebieten)<br />
Systeme komplexer<br />
Verständnis nur beschreibend<br />
Auch einfache physikalische Systeme können unvorhersehbares Verhalten<br />
zeigen:<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Versuch: Pendel und<br />
Doppelpendel<br />
• Fadenpendel: Verhalten über lange Zeit<br />
vorhersehbar (anderes Bsp.:<br />
Mondphasen, Sonnenfinsternis)<br />
• Doppelpendel: Verhalten chaotisch, nur<br />
kurze Zeiträume sind vorhersehbar<br />
(anderes Bsp.: Wetter, Lottomaschine,...)<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Stoff der Vorlesungen<br />
<strong>Physik</strong> I und II<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Mechanik (I)<br />
Isaac Newton<br />
aus P. Hägele: Feche Verse - physikalisch<br />
Das Fallen von Körpern auf der Erde<br />
und die Himmelsmechanik folgen den<br />
gleichen Gesetzen.<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Mechanik (II)<br />
• Rollte ein Ball auf einer geraden oder auf einer durchgebogenen<br />
Schiene am schnellsten nach unten ?<br />
• Warum schlingert ein Einkaufswagen, wenn man ihn rückwärts<br />
zieht?<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Mechanik von Flüssigkeiten und<br />
Gasen<br />
Warum fliegt ein Flugzeug?<br />
Warum ist Verkalkung von<br />
Blutgefäßen so schlimm?<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Schwingungen und Wellen<br />
Geht eine Pedeluhr auf dem Mond<br />
richtig?<br />
Geht eine mechan. Armbanduhr auf<br />
dem Mond richtig?<br />
Was ist ein Tsunami?<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Wärmelehre<br />
Warum gibt es eine tiefste<br />
Temperatur?<br />
Kann man in einem<br />
Luftballon über einer Kerze<br />
Wasser kochen?<br />
Warum fühlt sich Metall kalt<br />
und Holz warm an?<br />
Wie heizt man optimal?<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
Elektrizitätslehre<br />
Kann man 10 000 V<br />
überleben ?<br />
Warum wird ein schwacher<br />
Widerstand an einer Batterie<br />
wärmer als ein starker Widerstand?<br />
Der einfachste Elektromotor:<br />
Versuch: Homopolarer Motor<br />
<strong>Physik</strong> I für <strong>Biochemie</strong>, <strong>Chemie</strong>, <strong>Geowissenschaften</strong> <strong>WS</strong> <strong>2007</strong>/<strong>08</strong>
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