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Physik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Physik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Umweltingenieurwesen, Bachelor, ASPO 01.10.2025
Code: UI-PHY-25
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4V+1U (5 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 1
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur 120 min

[letzte Änderung 29.10.2024]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

UI-PHY-25 Umweltingenieurwesen, Bachelor, ASPO 01.10.2025 , 1. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 75 Veranstaltungsstunden (= 56.25 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 93.75 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
UI-TWF-25 Einführung Thermodynamik, Wärmeübertragung, Fluidtechnik


[letzte Änderung 29.10.2024]
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Barbara Hippauf
Dozent/innen:
Prof. Dr.-Ing. Barbara Hippauf


[letzte Änderung 29.10.2024]
Lernziele:
Die Studierenden können
- kinematische Größen und ihre Zusammenhänge sicher benennen,
- Bewegungsgleichungen für verschiedene Bewegungen und bezüglich verschiedener Bezugssysteme aufstellen und daraus
  Lösungen ermitteln
- Kraft und Impuls als physikalische Größen beschreiben und beherrschen mit diesen Größen Ursache, Zustand und Wirkung
  einer Bewegung zu verdeutlichen,
- die Dynamik des Massenpunktes zur Lösung von Gleichungssystemen aufstellen,
- Drehmoment und Drehimpuls für die Dynamik der Drehbewegung nutzen,
- Analogien und Unterschiede zwischen Translation und Rotation wiedergeben und die Prinzipien vom Massenpunkt auf den
  starren Körpern übertragen,
- die Definitionen von Arbeit, Leistung und Energie sicher wiedergeben und die verschiedenen Einheiten für diese Größen
  benennen,
- den Begriff der konservativen Kraft bei der Definition der potentiellen Energie nutzen,
- Impulserhaltung, Drehimpulserhaltung und Energieerhaltung als Methoden an Beispielen wie z. B. beim mehrdimensionalen
  Stoß anwenden,
- Ursachen von Schweredruck und Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen sowie die Folgerungen daraus wiedergeben,
- Temperatur und Wärmemenge als grundlegende Größen beschreiben,
- die Prinzipien und Folgerungen der kinetischen Gastheorie erläutern,
- Hauptsätze der Thermodynamik wiedergeben und davon Anwendungen erklären.

[letzte Änderung 29.10.2024]
Inhalt:
Kinematik
Definition der kinematischen Größen bei der geradlinigen Bewegung, geradlinige gleichförmige Bewegung, geradlinig gleichmäßig beschleunigte Bewegung, freier Fall, nichtgeradlinige Bewegungen, insbesondere Kreisbewegung, schiefer Wurf, Schwingungen.
 
Dynamik des Massenpunktes
Kraft und Impuls, Impulserhaltung, insbesondere elastischer und unelastischer Stoß, Newtonsche Gesetze, Reibung.
 
Dynamik bei krummliniger Bewegung
insbesondere Kreisbewegung, Drehmoment und Drehimpuls, Drehimpulserhaltung, Arbeit, Leistung, potentielle und kinetische Energie, Energieerhaltung bei konservativer Kraft, Gravitationskraft.
 
Dynamik des starren Körpers
Schwerpunkt und Trägheitsmoment eines starren Körpers, Gleichungen der Drehbewegung, physikalisches Pendel, Torsionspendel, Rotationsenergie, Kreisel.
 
Mechanik der Flüssigkeiten und Gase
Schweredruck und Auftrieb in Flüssigkeiten,
Gesetz des Archimedes und Gesetz von Boyle Mariott,
Schweredruck und Auftrieb in Gasen, insbesondere der Atmosphäre,
laminare Strömung, insbesondre Kontinuitäts- und Bernoulli-Gleichung, Gesetz von Hagen Poiseuille, turbulente Strömung, Reynoldszahl.
 
Wärmelehre
Temperaturbegriff, Messung der Temperatur, Wärmekapazität, Phasenumwandlungen, kinetische Gastheorie, Zustandsgleichung des idealen Gases, van der Waals-Gleichung, Zustandsänderungen, Hauptsätze der Thermodynamik, Entropie, Kreisprozesse, Wärme-Kraft-Maschinen, Wärmeleitung, Strahlungsgesetze.

[letzte Änderung 29.10.2024]
Literatur:
Hering, Ekbert; Martin, Rolf; Stohrer, Martin: Physik für Ingenieure, Springer Vieweg, (akt. Aufl.)
Hering, Ekbert; Martin, Rolf; Stohrer, Martin: Taschenbuch der Mathematik und Physik, Springer Vieweg
Turtur, Claus Wilhelm: Prüfungstrainer Physik, Springer Spektrum

[letzte Änderung 29.10.2024]
 
[Thu Oct 31 13:14:50 CET 2024, CKEY=upa, BKEY=ut3, CID=UI-PHY-25, LANGUAGE=de, DATE=31.10.2024]