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Physik für Ingenieure (Maschinenbau) ’Physik für Ingenieure (Maschinenbau) WS 2013/14’ Prof. Dr. Werner Meyer NB 2/135 Sekretariat: Frau G. Schfer NB 2/131 bungen: J. Herick & A. Berlin NB 2/28 Tel: 23572 1 Hrsaal: Herr Niesler HNA 1 Anruf von Auen 0234-32-..... Prof. Dr. W. Meyer (Ruhr-Universitt Bochum) 16. Oktober 2013 1 / 16

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

’Physik für Ingenieure (Maschinenbau) WS 2013/14’

Prof. Dr. Werner MeyerNB 2/135

Sekretariat: Frau G. SchäferNB 2/131

Übungen: J. Herick & A. BerlinNB 2/28Tel: 235721

Hörsaal: Herr NieslerHNA

1Anruf von Außen→ 0234-32-.....

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

Inhalt der Vorlesung1. Einleitung 4.2 Massenmittelpunkt oder Schwerpunkt1.2 Maßeinheiten und Messen 4.3 Dehnung und Scherung fester Körper2. Mechanik der Punktmasse 4.4 Flüssigkeiten2.1 Kinematik (Bewegungslehre) 4.5 Gase2.2 Dynamik der Punktmasse 5. Rotation fester Körper3. Grundlagen der Struktur der Materie 6. Wechselwirkung, Felder, Energien3.1 Eigenschaften und Formen der Materie 6.1 Gravitationskraft3.2 Atome und Moleküle 6.2 Elektrische Kraft3.3 Stoffmenge 6.3 Arbeit, Energie, Leistung4. Körper und Materie im mechanischen 7. Wärmelehre

Gleichgewicht 8. Strömungen von Flüssigkeiten und Gasen4.1 Gleichgewicht, Kräfteaddition, Kräftezerl.

Literatur: Kamke/Walcher, Physik für Mediziner, B.G. TeubnerP. A. Tipler, Physik, Spektrum Akademischer VerlagH. Stroppe, Physik, Fachverlag LeipzigBohrmann, Pitka, Stöcker, Terlecki, Physik für Ingenieure, Verlag Harri DeutschP. Dobrinski, G. Krakau, A. Vogel, Physik für Ingenieure, B.G. TeubnerE. Hering, R. Martin, M. Stohrer, Physik für Ingenieure, VDI-Verlag

zur Vertiefung: Demtröder, Experimentalphysik I, Mechanik und Wärme, Sprenger

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1. Einleitung

Eine gute Kenntnis der physikalischen Grundlagen ist für den Ingenieur, wie auchdie (anderen) Naturwissenschaftler außerhalb der Physik unerlässlich.

Sie zeigen ihm die prinzipiellen Grenzen auf, wenn er z.B. neue Entwicklungenvornehmen will bzw. geben sie ihm eine klare Orientierung im immer schnellerwerdenden technischen Wandel.

In der leider nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Zeit können wir nur dieGrundkenntnisse und Begriffe der Physik (hoffentlich auch das) vermitteln undversuchen, diese Ihnen anhand von ausgewählten Experimenten zuveranschaulichen.

Wir hoffen aber, dass Sie dann in der Lage sind, anhand von Literatur tiefer in dieMaterie einzudringen.

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1. Einleitung - Entwicklung der Physik

Frühzeit: Lehre der NaturKeine weitere Unterteilung. Es war die Lehre aller Dinge, die mit den Sin-nesorganen zu erfassen waren(Vorsicht Täuschung→ spätere Demonstration).Natürlich sehr komplex und schon der Drang→ Vereinfachung

Griechen: Erste Ansätze→ Atome (unteilbar) als Bausteine der Materie.Bis dahin gab es 4 Elemente: Erde, Wasser, Luft, Feuer.

ca. 17. Jahrhundert: Beginn der systematischen Erforschung der Natur→Naturwissenschaften

...............Abtrennung: Biologie → lebende MaterieChemie → stoffliche Veränderungen der MaterieGeologie → Erforschung der ErdeAstronomie → Erforschung des KosmosPhysik → Erforschung der unbelebten Welt, Grundge-

setze,Wechselwirkung und Kräfte der Materie

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1.1 Maßeinheiten und Messen - SI-System

Das SI-System ist ein international anerkanntes Maßsystem. SI steht hierbei für Système internationald’unités. Es beinhaltet sieben physikalische Grundgrößen, aus denen sich alle anderen Einheitenableiten lassen. Diese Grundgrößen lauten:

Dimension Einheit Einheitszeichen

Länge Meter mMasse Kilogramm kg

Zeit Sekunde sTemperatur Kelvin KStromstärke Ampere AStoffmenge Mol molLichtstärke Candela cd

ebener Winkel Radiant radRaumwinkel Steradiant sr

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1.1 Maßeinheiten und Messen - Präfixe

Häufig verwendete Vorsätze für Maßeinheiten, sogenannte Präfixe, dienen dazu sehr große, bzw. sehrkleine Werte übersichtlich darzustellen. Hier in der Vorlesung und den Übungen werdenwahrscheinlich die folgenden ausreichen:

Präfix Aussprache Exponentialschreibweise ausgeschrieben 000

f Femto 10−15 0,000000000000001p Pico 10−12 0,000000000001000n Nano 10−9 0,000000001000000µ Mikro 10−6 0,000001000000000m Milli 10−3 0,001000000000000c Zenti 10−2 0,010000000000000d Dezi 10−1 0,100000000000000k Kilo 103 1000,000000000000000M Mega 106 1000000,000000000000000G Giga 109 1000000000,000000000000000T Tera 1012 1000000000000,000000000000000

Sprich: Besäße man 12Ge, wäre man zwölffacher Milliardär!

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1.1 Maßeinheiten und Messen - Beispiele ’Raum’

Der geometrische RaumProton 10−15 m = 1 fm

Atomkerne 10−14 m = 10 fm

Atome 10−10 m = 100 pm = Å

Großes Molekül 10−8 m = 10 nm

Virus 10−7 m = 0,1 µm

Dreijähriges Kind 1 m

Matterhorn 4477 m

Erdradius 6,37 · 106 m

Große Halbachse der Erdbahn 1,496 · 1011 m = 0,15 Tm

Durchmesser der Milchstraße 9,46 · 1020 m

Hypothet. Radius des Universums 1027 m

42 Zehnerpotenzen1 Å = 10−10m (alt)

1 Lichtjahr = 9,4627 · 1015 m1 parsec = 3,26 Lichtjahre

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1.1 Maßeinheiten und Messen - Beispiele ’Zeit’

ZeitskalaAlter unseres Universums 1018 s

Alter der Erde (ungefähr) 1017 s

Mittlere Lebensdauer eines Menschen 109 s

Dauer eines Tages 8,64 · 104 s

Periode einer Ultraschallschwingung 10−5 s

Periode einer Molekülschwingung 10−12 s

Periode einer Atomschwingung 10−15 s

Zeit, die ein Lichtstrahl zum Durchqueren 10−18 seines Atoms benötigt

Periode einer Kernschwingung 10−22 s

Zeit, die eine elektromagnetische Welle 10−24 sbraucht, um einen Weg zurückzulegen, der

gleich der linearen Ausdehnung einesElementarteilchens ist

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

1.1 Maßeinheiten und Messen - Beispiele ’Masse’

MasseUniversum 1055 kg

Galaxien 1040 kg

Sonne 1030 kg

Erde 1024 kg

Tanker 108 kg

Mensch 102 kg

Bakterien 10−15 kg

DNA-Molekül 10−23 kg

Proton 10−27 kg

Elektron 10−30 kg

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Organisatorisches

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

Übungen

Montag12:00-13:00 – 4 Übung (M,N,O,S)13:00-14:00 – 3 Übung (P,Q,R)

Dienstag11:00-12:00 – 1 Übungen (T)13:00-14:00 – 1 Übungen (B)

Donnerstag14:00-15:00 – 6 Übungen (C,D,E,G,K,L)15:00-16:00 – 3 Übungen (H,I,J)

Insgesamt 18 Übungsgruppen

Bis zu 3 Personen können einengemeinsamen Übungszettel abgebenWichtig: Die 3 Personen müssen inderselben Gruppe sein!Ausgabe der Übungen jeweils einigeStunden nach der Vorlesung auf unsererHomepageAbgabe der Übungen jeweils eine Wochedanach vor VorlesungsbeginnMan kann aus den Übungen Bonuspunktefür die Klausur erhaltenEs gibt zu dieser Vorlesung keinenBlackboardkurs!

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

Organisatorisches IVorlesung: Mittwochs von 14-16 Uhr im Hörsaal HNA

Vorlesung Ausgabe Abgabe Besprechung

1 16.10.2013 – – – –2 23.10.2013 Übung 1 23.10.2013 30.10.2013 04/05/07. 11.20133 30.10.2013 Übung 2 30.10.2013 06.11.2013 11/12/13. 11.20134 06.11.2013 Übung 3 06.11.2013 13.11.2013 18/19/21. 11.20135 13.11.2013 Übung 4 13.11.2013 20.11.2013 25/26/28. 11.20136 20.11.2013 Übung 5 20.11.2013 27.11.2013 02/03/05. 12.20137 27.11.2013 Übung 6 27.11.2013 04.12.2013 09/10/12. 12.20138 04.12.2013 Übung 7 04.12.2013 11.12.2013 16/17/19. 12.20139 11.12.2013 Übung 8 11.12.2013 18.12.2013 13/14/16. 01.2014

10 18.12.2013 Übung 9 18.12.2013 08.01.2014 20/21/23. 01.2014– 25.12.2013 – – – –– 01.01.2014 – – – –

11 08.01.2014 Übung 10 08.01.2014 15. 01.2014 27/28/30. 01.201412 15.01.2014 Übung 11 15.01.2014 22. 01.2014 03/04/06. 02.201413 22.01.2014 – – – –14 29.01.2014 – – – –15 05.02.2014 – – – –

Klausur: 24.3.2014Repetitorium: letzter Vorlesungstag 05.02.2014

*alle Angaben ohne Gewähr

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Organisatorisches II

Kriterium für den Erhalt der Kreditpunkte ist eine bestandene Klausur

Zum Bestehen der Klausur müssen mindestens 50 % der Klausurpunkte erreicht werden.Es ist möglich 10 % der Klausurpunkte durch die Übungen zu erhalten.

in der Übung für die Klausur

ab 50 % → 1 %...

...ab 90 % → 9 %ab 95 % → 10 %

Um Anspruch auf einen Bonus zu haben, muss man also mindestens 50 % in den Übungen erreicht haben!Des Weiteren werden nur Übungszettel gewertet, die handschriftlich verfasst wurden und im Original vorliegen.

Auf die Zettel gehören die Namen (leserlich!) und der Gruppen-Buchstabe.

In der letzten Übung werden die erhaltenen Bonuspunkte bekannt gegeben.Wichtig: Anschließend ist eine Beanstandung nicht mehr möglich! (z.B. bei der Klausureinsicht)

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Organisatorisches III

Die erste Übung findet am 28/29/31. 10.2013 statt.

Die Betreuer geben Hinweise zur Bearbeitung der Übungen und es wird eine Anwesenheitsübung stattfinden.

Der Wechsel der Übungsgruppe ist prinzipiell nicht möglich. Sollten jedoch triftige Gründe vorliegen,so kann der Platz mit einem Kommilitonen getauscht werden. Dies ist jedoch mit den jeweiligenÜbungsgruppenbetreuern abzusprechen.

In erster Linie seid Ihr dafür verantwortlich, dass z.B. eure Punkte korrekt übertragen werden.

Es werden keine Lösungen der Übungen separat herausgegeben. Dafür sind die Übungsstunden da!

Bei Fragen oder Problemen bezüglich der Übungsaufgaben oder dem Übungsbetrieb stehen dieÜbungsgruppenbetreuer und -leiter gerne zur Verfügung.

Alle Informationen zur Vorlesung, sowie die Übungsblätter findet man unterhttp://www.ep1.rub.de/poltarg/Lehre/Maschinenbau/

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

Übungseinteilung über VSPL

RubiCon-Arbeitsplätze, z.B.Arbeitsplätze im Foyer der Universitätsverwaltung, 9 Plätze(Mo - Fr, 7.00h - 18.00h)Arbeitsplätze im HZO auf Ebene 0 (im ”Einschreibezentrum”), 11 Plätze(Mo - Do, 9.00h - 16.00h; Fr, 9.00h - 15.00h)Arbeitsplätze in der Universitätsbibliothek, 8 Plätze(Mo - Fr, 8.00 - 22.00h; Sa, 11.00h - 20.00h)

Veranstaltungsnummer: 160044Anmeldezeitraum: Mi. 16.10.2013 15:30 - Mi. 23.10.2013 17:00

Ist eine Gruppe voll schaut zunächst bei einer anderen Gruppe, die zur gleichen Zeit statt findetMeldet euch mit euren Übungspartner in der gleichen Gruppe an.Ihr habt auch die Möglichkeit im Anmeldezeitraum euch wieder abzumelden und dann eineandere Gruppe zu wählen.

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Physik für Ingenieure (Maschinenbau)

VSPL-Anmeldung

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