Prof. Dr. E. Tiemann Universität Hannover, Institut für Quantenoptik Physik I Prof. Dr. E. Tiemann Universität Hannover, Institut für Quantenoptik Studienfach „Physik“ für Medizin-, Biologie- und Gartenbaustudierende notwendig? Naturwissenschaftliches Studium  Physik ist Grundlage von Naturvorgängen: mikroskopisch (Zelle, Nervenleitung, Energieumsatz,...) makroskopisch (Statik, Bewegung, Strömung, Atmung,...) Grundlagenkenntnisse notwendig! Beruflicher Einsatz  Diagnostik, Therapie ( physikalische Methoden, Apparate,... )

Studienfach Physik Vorlesung  systematischer Durchgang des Wissenschaftsgebiets Physik mit für Studienfach relevanten Schwerpunkten aber Verbindung zwischen den einzelnen Bereichen erstellen Vorbereitung zum Verständnis zukünftiger Entwicklungen in den medizinischen und biologischen Disziplinen Vorlesung erstreckt sich über Winter- und Sommersemester: Physik I und Physik II Tutorium  Angebot zur Nacharbeit und Vertiefung, Begleitung neben Vorlesung Tu Praktikum  Physik zum Anfassen, Messen, Auswerten und Umgang mit Geräten Me Bi

Sprechstunde nach der Vorlesung, so lange der Hörsaal A frei danach eventuell im Praktikumsraum auf der linken Seite Sprechstunde im Hauptgebäude der Universität Welfengarten 1 Raum D130 Zeit: donnerstags 13.30 bis 14.30 Uhr Elektronische Sprechstunde Treffpunkt: IP 130.75.103.245 Sprechstunde nach Vereinbarung Tel. 0511 762 2231 oder 2589 Email: tiemann@iqo.uni-hannover.de www.mh-hannover.de/einrichtungen/physik

Forum zur Physik Notebook University Pilotstudie gefördert durch BMBF Mitarbeiter: Michael Schänzler Sebastian Jung Notebook als Werkzeug während des Studiums Einsatz von elektronischen Medien und Hilfsmitteln Auswahl einer Gruppe von etwa 20 Studierenden Alle Studierenden mit Notebook und Funklan-Karte Einführungsveranstaltung heute abend 18.00 Uhr Hörsaal A

Praktikum Humanmediziner: 2 Semester im 14-tägigen Rhythmus Zahnmediziner: 1 Semester im SS 2004 Voraussetzungen zur Scheinvergabe für Kurs Physik 1. Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsversuche 2. Erfolgreiche Teilnahme an Abschlußklausur im SS04 Biologen: 2 Semester im 14-tägigen Rhythmus Gartenbauer: 2 Semester im 14-tägigen Rhythmus Voraussetzungen zur Scheinvergabe für Fach Physik 1. Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsversuche 2. Erfolgreiche Teilnahme an Kurzklausuren Voraussichtliche Termine: 11.12.03 und 5.2.04

Lehrbücher Vorschläge Harten, Physik für Mediziner, Springer 2001 Trautwein, Kreibig, Oberhausen, Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten, de Gruyter 2000 Beide ergeben einen hinreichend vollständigen Überblick. Kamke, Walcher, Physik für Mediziner, Teubner 1994 Haas, Physik für Pharmazeuten und Mediziner, Wiss. Verlagsgesellschaft Stuttgart 2000 sehr viel umfangreicher, vielfältige Ergänzungen Prüfungskataloge?

Nomenklatur Physik Physiologie Kraft (force) K Fläche (area) A F Beschleunigung (acceleration) b Einheit Druck Pascal Pa mm Hg

1. Grundbegriffe der Bewegung von Körpern (Mechanik) 1.1 Physikalische Größen und Messungen Beobachtungen: objektive subjektive Täuschungen ? Geometrie Helligkeit und Farbe dynamische Einflüsse Quadrate und Kreise drehende Spirale Q/K Sternscheibe S P Messen zur quantitativen Beschreibung  Vergleich mit Maßstab liefert Wert physikalische Meßgröße = (Wert ± Fehler) ∙ Einheit Bericht: Protokoll zum Meßvorgang und Ergebnis Wahrscheinlichkeit Fehlerintervall: z.B. (5,6 ± 0,5) m Interpretation 5,1m ≤ L ≤ 6,1m

Internationales Maßsystem SI-Einheiten Größe Einheit Ab-kürzung zur Definition Zeit 1 Sekunde 1 s Vielfaches einer atomaren Schwingungsperiode Länge 1 Meter 1 m Laufstrecke von Licht in einer vorgegebenen Zeit Masse 1 Kilogramm 1 kg individueller Block (von 1889) aus Pt / Ir elektrischer Strom 1 Ampere 1 A Kraftwirkung zwischen stromdurchflossenen Leitern Temperatur 1 Kelvin 1 K Tripelpunkt von Wasser Stoffmenge 1 Mol 1 mol Zahl der Atome in 12 g Kohlenstoff 12C Lichtstärke 1 Candela 1 cd Lichtstrom („Strahlungsleistung”) in den Raumwinkel dekadische Vielfache und Teile durch Vorsilben: ..., G(Giga), M(Mega), k(kilo)  m(milli), m(mikro), n(nano), ... 109 106 103 1 10-3 10-6 10-9

zusammengesetzte Größen. aus den Grundgrößen und -einheiten zusammengesetzte Größen aus den Grundgrößen und -einheiten nach mathematischen Rechenregeln Fläche: z.B. Rechteck A= l1 ∙ l2 in m∙m entspricht m2 Volumen: z.B. Quader V= A ∙ l in m3 Physikalische Gleichungen fassen Aussagen aus Messungen zusammen m = r ∙ l ∙ A Einheiten kg kg/m3 m m2 Gleichung in Zahlen und Einheiten Fehlerrechnung siehe Praktikum

1.2 Raum und Zeit, Bewegung (Kinematik) Ort gleich Raumpunkt 3 Dimensionen  3 Koordinaten x y z orthogonale Richtungen Koordinatensystem (x,y,z) mit Ursprung (0,0,0) Ortsvektor mit Länge Abstand vom Ursprung z y x

Messung einer Bewegung Tabelle von Beobachtungszeiten ti und Ortsvektoren (xi,yi,zi) t1 t2 t3 ... tn (x1, y1, z1) (x2, y2, z2) (x3, y3, z3) (xn , yn , zn) Bahnkurve Orts-Zeit-Kurve t y x z 1 2 3 4 5 7 6 8 9 10 ( ) r Ortsvektoren  Vektoraddition t1 t2 t3 t4 t5

v ist mittlere Geschwindigkeit Änderung des Ortes in einem Zeitintervall von t1 nach t2 s s1 s2 s3 s4 s5 Einheit v ist mittlere Geschwindigkeit in diesem Intervall benutze Index zur genauen Bezeichnung: v12 t5 t1 t2 t3 t4 t Meßvorgang für Geschwindigkeit für einen Ort: Meßreihe mit kleiner werdenden Dt  Grenzübergang Dt0 Schreibweise: Tachometer

Beschleunigung Änderung der Geschwindigkeit in einem Zeitintervall t1 t2 t3 t4 t5 t s1 s2 s3 s4 s5 s v12 v23 v34 v45 v Einheit mittlere Beschleunigung im Zeitintervall Grenzübergang wie bei Geschwindigkeit für Angabe zu einer Zeit Schreibweise: mathematisch: 1. Ableitung 2. Ableitung

Bewegung und Vektor Änderung der Bewegung  3 Raumrichtungen möglich Geschwindigkeit Vektoren Beschleunigung Typen von Bewegungsformen: v = 0 und a = 0 Körper an festem Ort, in Ruhe v = v0 und a = 0 Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit

Bewegung mit konstanter Beschleunigung v a = konstant v +a 2 Dt o v +a Dt o v o t t +Dt t +2Dt t o o o allgemein: à

Bewegung mit konstanter Beschleunigung x x 2 x 1 x t0 t0 + Dt t0 +2Dt t allgemein

Freier Fall Fallzeit 1 4 9 16 25 36 relativ kürzer werdend 20cm 80cm 180cm 320cm 500cm 720cm 1 4 9 16 25 36 relativ 120cm kürzer werdend gleich bleibend Messung der Zeitintervalle g = 9,81 m/s2

Drehbewegung Winkelgeschwindigkeit Achse Winkelbeschleunigung

Überlagerte Bewegung: z.B. Translation und Drehung Periodische Bewegung x -x o x(t) t x(t) j x o mit konstanter Winkelgeschwindigkeit Kreisfrequenz w Frequenz Überlagerte Bewegung: z.B. Translation und Drehung

komplexe Bewegung mmHg Herzzyklus beim Hund Kraft

www.ubicampus.mh-hannover.de/forum/

Kreise, Quadrate

Tutoren Carlo Colacino Tel. 762 4912 Email colacino@aei.mpg.de Hennig Rehbein Email henning.rehbein@stud.uni-hannover.de Jörn Cordes Email joern.cordes@gmx.de Erstes Treffen und Verabredung der regelmäßigen Termine: Mo, Di, Do jeweils ab 18.00 Uhr Hörsaal C Gebäude I2

Praktikum Medizin Räume: Geb. I2 rechts und links neben Hörsaal A Termine siehe WWW-Seite www.mh-hannover.de/einrichtungen/physik/index.htm Leiter: Dr. Dirk Wendlandt Tel. 532 2975 Email: wendlandt.dirk@mh-hannover.de Dr. B. Lücke Tel. 532 4060 Frau E. Padrok Tel. 532 9175 MHH Geb. I3 Ebene 3 Räume 3300 und 3290 Erster Termin ??.11.03 14.00 Uhr

Praktikum Biologie und Gartenbau Ort: Institut für Quantenoptik, Welfengarten 1 Raum D123 Leiter: Dr. R. Gaul Institut für Quantenoptik, Tel. 762 2850 Email gaul@iqo.uni-hannover.de Termine vierzehntägig donnerstags 14.00 – 18.00 Uhr: Gartenbau/Pflanzenbiotechnologie Beginn 30.10.2003 Biologie Beginn 23.10.2003

Drehende Scheiben

Tor

Fluktuierende Punkte