1
2
Oben angekommen
Willkommen in Rostock
3
Universität Rostock
Universitäten in Europa 1088 Bologna
1150 Paris 1254 Sevilla 1187 Oxford 1348 Prag
Deutschsprachiger Raum 1395 Heidelberg
1388 Köln 1392 Erfurt 1402 Würzburg 1409 Leipzig 1419 Rostock
12.11.1919 (500 Jahrfeier) Albert Einstein wird Ehrendoktor der Medizin ...in Anerkennung der gewaltigen Arbeit seines Geistes
Brief von Einstein an den Dekan der medizinischen Fakultät
Ich danke Ihnen herzlich für die Übersendung der von auserlesenem Geschmack zeugenden Urkunde und für Ihren freundlichen Geleitbrief. Die schöne Feier Ihrer ehrwürdigen
Universität und die von Herzlichkeit getragene Gastlichkeit, die mir in Rostock zuteil wurde, wird stets eine schöne Erinnerung für mich sein.
Ihr ergebener A. Einstein.
4
Grundkurs Physik 1
5
Termine
Vorlesung
- Dienstags (alle 14 Tage), 9:00 Uhr, Seminarraum Didaktik, Schwaansche Straße 3a
- Mittwochs 15:30 Uhr, Hörsaal Schutow, Schutower Straße 5 Kontakt
PD Dr. Josef Tiggesbäumker Universitätsplatz 3
Zimmer 210
josef.tiggesbaeumker@uni-rostock.de
Übungsgruppen
– Dienstags 9:00 Uhr,
• Übungsgruppe 1, Größer Hörsaal, Universitätsplatz 3
• Übungsgruppe 2, Seminarraum Didaktik, Schwaansche Strasse 3a
– Abgabe der Lösungen jeweils am Montag vor der Übung,
wo? Universitätsplatz 3, Zimmer 210
Übungsgruppe 2
Dipl. Phys. Sebastian Göde Universitätsplatz 3
Zimmer 210
sebastian.goede@uni-rostock.de Übungsgruppe 1
Dipl. Phys. Johannes Passig Universitätsplatz 3
Zimmer 210
johannes.passig@uni-rostock.de
Termin
änderu ng
Mittw
ochs e
rst um
15:30
Erste Ü bung Uhr
Mi 21.1
0.2009 , Sem
inarra
um Did aktik
Noch eine Änderung
Dienstags immer schon um 9:00 Uhr
6
Scheine, Scheine, Scheine
Lösungen der Übungsaufgaben werden bewertet !!!
Kriterien
Teilnahme an Vorlesung und Übung Erfolgreiche Teilnahme an den Übungen
50% der maximal erreichbaren Punkte
Klausur am Ende des Semesters
Teilnehmerschein/ Leistungsschein
7
Zeitstruktur des Studiums
Vorlesungen
(circa 20%)
Übungen
(circa 20%)
Selbststudium
sollte mehr als 50% der eingeplanten Zeit einnehmen
Praktika
im nächsten Sommersemester
8
Fit4School
9
Fahrplan erstes Semester
Was ist Physik?
Physikalische Größen Mechanik
Kinematik Dynamik
Energie Impuls Rotation
Statik Gravitation
Flüssigkeiten
Statische Flüssigkeiten Hydrodynamik Reale Flüssigkeiten
Grundkurs Physik 2
Schwingungen und Wellen, Thermodyamik, Elektrodynamik und Optik
Grundkurs Physik 3
Spezielle Relativitätstheorie, Quantenphysik,
Atom- und Molekülphysik, Kern- und Elementarteilchenphysik
10
Der ganz normale Alltag der Superhelden
11
Physik und Sport
12
Lehrbücher
Gerthsen, Meschede – Physik (40€) Springer, Berlin, 23. Auflage, 2006
Tipler – Physik (75€) Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 3.
Auflage 2006
Bergmann-Schäfer - Lehrbuch der Experimentalphysik (8 Bände, 45€/ Band)
Walter de Gruyter, Berlin 9. Auflage 2006 Demtröder – Experimentalphysik
(4 Bände 40€)
Springer, Berlin, 4. Auflage 2005 Alonso-Finn – Physik (50€)
Oldenbourg, München, 3. Auflage 2000 Feynman – Vorlesungen über Physik 3 Bände, (55€/ Band)
Halliday, Resnick - Physik (49€) Wiley-VCH, 1. Auflage 2005
Oldenbourg, München, 5. Auflage 2007
Orear – Physik (35 €) Carl Hanser, München, 1. Auflage 1982
Internetquellen
www.motionmountain.net (pdf) www.lightandmatter.com (pdf)
Einige Lehrbücher stehen über die Bibliothek auch online zur Verfügung Diplom/ Master
umfangreich
13
Internetquellen
Deutsche Physikalische Gesellschaft
www.dpg-physik.de www.weltderphysik.de
Institute of Physics
www.iop.org physicsworld.com
American Institute of Physics
www.aip.org
www.aip.org/physnews/update www.aip.org/pt
American Physical Society
www.aps.org
www.physicscentral.org
CERN
www.cerncourier.com
hyperphysics.phys-astr.gsu.edu/hbasehframe.html
14
Deutsche Physikalische Gesellschaft
Dachverband der Deutschen Physiker
Mitgliederzeitschrift Physik Journal:
* 11 Ausgaben pro Jahr per Post nach Hause oder zur Arbeitsstelle informieren über aktuelle Entwicklungen in der DPG und der Physik
* Unterwegs ausgewählte Artikel online lesen:
Mitarbeit in den Gliederungen der DPG
* Aktueller Stand unter „Organisation“
* Homepages der Arbeitskreise und Fachverbände unter „Gliederung“
Wissenstransfer und Weiterbildung:
* 3 – 4 Frühjahrstagungen pro Jahr zu verschiedenen Themenkreisen; DPG-Mitglieder können mit Beiträgen teilnehmen; Zuschüsse zu den Reisekosten im Rahmen des WEH-Förderprogramms (Voraussetzungen beachten!)
* Wissenschaftliche Veranstaltungen im Physikzentrum Bad Honnef und im Magnus-Haus Berlin
* Lehrerfortbildungsveranstaltungen im Physikzentrum Bad Honnef
* Förderprogramm „Physik für Schüler und Schülerinnen“ gemeinsam mit der WEH-Stiftung Aktuelle Informationen und Öffentlichkeitsarbeit:
* Werbung für die Physik und das Physikstudium durch wirksame Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit
* Pressemitteilungen unter www.dpg-physik.de/presse
* Zugang zum „Internen Bereich“ des DPG-Internetangebots mit DPG-internen Informationen
Physiker in der Industrie und Wirtschaft: * Laborbesichtigungsprogramm „Ein Tag vor Ort“ des DPG-Ausschusses
Industrie und Wirtschaft (AIW). Zielgruppe: interessierte Physiker/-innen aus Forschung und Lehre, Physiklehrer/-innen und insbesondere Physikstudenten / Absolventen.
Karriereservice:
* Bewerberliste:
Als DPG-Mitglied können Sie Stellengesuche unter einer Chiffre-Nr. im Physik Journal und auf der DPG Homepage veröffentlichen.
* Praktikumsbörse:
"Über ein Praktikum eigene Erfahrungen in zukünftigen Berufsfeldern sammeln und seinen Traumjob finden!" Aus diesem Grund sind alle diejenigen, die bereits im Studium einmal „Industrieluft“ schnuppern möchten, bei der
Praktikumsbörse genau richtig.
Mitgliedschaft ohne Risiko: Eine Beendigung ist jederzeit zum Jahresende möglich.
Jahresbeitrag 12 Euro
15
Red nerli ste w ird
noc h be
kan ntge geb en
allgemeinverständliche Vorträge
16
Die wichtigsten Termine im Wintersemster
die man sich merken sollte
Noch ohne genauen Termin
(aber es wird stattfinden, auch wenn die Erstsemesterstudenten es zu Anfang nicht wahrhaben wollen)
Erstsemestereinstand
wahrscheinlich im MAU-Club am Warnowufer Ende Dezember
Weihnachtskolloquium
Großer Hörsaal Physik
17
Strategie zur Problemlösung
Kernkompetenz für späteren Beruf
Problemstellung verstehen – Visualisierung
– Analyse (qualitativ und quantitativ)
– Problem und Ziel eigenständig formulieren – Physikalische Prinzipien berücksichtigen Grundlegende Konzeption
– Formalisierung – Vereinfachung Planung der Lösung
Bestimmung der Lösung Diskussion des Ergebnisses
– Interpretation – Konsistenz
Dafür ist die Übung da!
18
Was ist Physik?
Science is what you know, philosophy what you don‘t know
Bertrand Russell (1872-1970) Mathematiker, Philosoph Nobelpreis für Literatur 1950
19
20
Was ist Physik?
ϕνσικοζ (physikos): griechisch Natürlich ϕνσιζ (physis): griechisch Natur
Gegenstand der Forschung
Wissenschaft der Erforschung der Wechselwirkung zwischen Materie und Energie
21
Physik, eine empirische Wissenschaft
I wish now to review the principles of wisdom from the point of view of experimental
science, because without experiment it is impossible to know anything thoroughly.
Roger Bacon
(1214-1292)
Ockhams Skalpel
When you have two competing theories which make exactly the same predictions,
the one that is simpler is the better.
William of Ockham (1285-1349)
22
Wechselspiel
Experiment und Theorie
Mathematik Technologie
Arbeitshypothese Modell
physikalische Theorie
Beobachtung muß reproduzierbar sein!
Vergleich
Theorie - Experiment
neue Hypothese neues Modell
neue Physik!
Theorie Experiment
Vorhersage
Bestätigung
Widerlegung
Auswertung
Beispiele für präzisen Vergleich von Experiment und Theorie
Quantenelektrodynamik
137 1 2
e²
e urkonstant Feinstrukt
0
=
= ε hc
α
Large Hadron Collider (LHC)
das sind die beiden Grundpfeiler
Wechselwirkung der Eigendrehung der Elektronen (Spin) mit Kernmagnetfeld
experimentell für Heliumatom (2 291 174.0 +/-1.4) kHz Fehlerabschätzung in der Theorie: 20 kHz
23
Physikalische Disziplinen
Mechanik Elektrodynamik Optik Makroskopische
Beschreibung Mikroskopische Beschreibung
Festkörperphysik Physik der Flüssigkeiten und Gase Molekülphysik
Atomphysik Kernphysik
Elementarteilchenphysik
Quanten
Quantenmechanik Quantenelektrodynamik
Quantenoptik
Moleküle Atome,
10
22Nukleonen
< 240
8.10.2008
QUANTENKRYPTOGRAFIE
Physiker demonstrieren unknackbares Netzwerk Unangreifbar durch Quantentrick: Forscher haben
in Wien das erste vollständig abhörsichere Computer-Netzwerk vorgestellt.
Die teure Technik soll eines Tages Banken-, Militär- oder Unternehmensnetze absichern.
24
Was ist Physik?
N. David Mermin (1935-)
Answer: Theoretical physics is done by physicists who lack the necessary skills to do real experiments;
mathematical physics is done by mathematicians who lack the necessary skills to do real mathematics.
Question: What is the difference between theoretical physics and mathematical physics?
There are at present fundamental problems in theoretical physics awaiting solution, e.g. the
relativistic formulation of quantum mechanics and the nature of of atomic nulei (to be followed by more difficult ones such as the problem of life), the solution of which problem will presumably require a more drastic revision of our fundamental
concepts than any that have gone before.
Paul Dirac 1931
25
Wechselspiel
Experiment und Theorie
Physikalische Vorstellung seid dem Altertum Elemente können nicht
ineinander umgewandelt werden
Grundlage für das Verständnis chemischer Reaktionen
Experimente zeigen über Jahrhunderte, dass diese Vermutung wahrscheinlich richtig ist
- für alle Elemente
- als Funktion der Temperatur - als Funktion des Druckes
Anfang des Zwanzigsten Jahrhunderts haben wir gelernt, dass man bei extrem hohem Druck und extrem hoher Temperatur
Elemente ineinander umwandeln kann.
Z.B. im Innern der Sonne
Heliumerzeugung durch Wasserstoff Fusionsreaktion setzt enorme Energien frei!
Heute wissen wir:
Diese Arbeitshypothese war falsch!!!
Bemühungen der Alchemie Blei in Gold verwandeln
26
Weltbild der Physik
Andere Sinneswandel
Himmelscheibe von Nebra (1600 v. Chr.)
27
Ptolemäisches Weltbild
Ptolemäus (100-170 n. Chr.)
Erde steht fest und im Zentrum des Universums Sterne, Planeten bewegen sich auf Kreisbahnen um diesen Mittelpunkt
Exaktes mathematisches Modell der Planetenbewegung
Epizyklen
28
Kopernikanisches Weltbild
genaues Beobachten führt zu einem Umbruch in Wissenschaft und Gesellschaft
Nikolaus Kopernikus (1473-1543)
Johannes Kepler (1571-1630)
Galileo Galilei (1546-1642)
Sonne steht im Zentrum des Universums und die Planeten bewegen sich
auf Ellipsenbahnen um die Sonne
Es gibt keinen ausgezeichneten Beobachter
Bemerkung: Die Konsequenzen haben Auswirkungen bis in die Relativitätstheorie
Tycho Brake (1546-1601)
Geozentrisches Weltbild
Heliozentrisches Weltbild
29
Sinneswandel
plum pudding model
J.J. Thomson (1856-1940) Nobelpreis für Physik 1906
30
Rutherfordsches Streuexperiment
Ernest Rutherford (1871-1937) Nobelpreis für Chemie 1908
31
