Prof. Dr. E. Tiemann Universität Hannover, Institut für Quantenoptik

Präsentation zum Thema: "Prof. Dr. E. Tiemann Universität Hannover, Institut für Quantenoptik"—  Präsentation transkript:

1 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 der Naturwissenschaften notwendig! Vorbereitung neuer Erkenntnisse, neuer Methoden, neuer Modellbildungen, … Beruflicher Einsatz  Diagnostik, Therapie (physikalische Methoden, Apparate, ...)

2 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

3 Sprechstunde nach der Vorlesung, so lange der Hörsaal A frei
danach eventuell im Praktikumsraum auf der linken Seite Sprechstunde im Hauptgebäude der Universität Welfengarten Raum D130 Zeit: donnerstags bis Uhr Elektronische Sprechstunde Treffpunkt: IP Zeit: nach Vereinbarung Sprechstunde nach Vereinbarung Tel oder 2589

4 Forum zur Physik Notebook University
Pilotstudie wurde gefördert durch BMBF Notebook als Werkzeug während des Studiums Einsatz von elektronischen Medien und Hilfsmitteln Funklan im „Hochschulgelände“ Zugangsberechtigung über Account Lehrmaterialien und Beispielsammlung

5 Leistungsnachweise Humanmediziner: Kurs im SS 2005, WS2005/06 und SS2006 Zahnmediziner: Kurs im SS 2005 Voraussetzungen zur Scheinvergabe für Kurs Physik 1. Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsversuche 2. Erfolgreiche Teilnahme an Teilklausuren während des laufenden Kurses Biologen, Gartenbauer und Pflanzenbiotechnologen : 2 Semester im 14-tägigen Rhythmus Voraussetzungen zur Scheinvergabe für Fach Physik 1. Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsversuche 2. Erfolgreiche Teilnahme an Kurzklausuren Voraussichtliche Termine: und

6 Lehrbücher Vorschläge
Harten, Physik für Mediziner, Springer 2002 Trautwein, Kreibig, Hüttermann, Physik für Mediziner, Biologen, Pharmazeuten, de Gruyter 2004 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 Pelte, Physik für Biologen, Springer 2004 sehr viel anspruchsvoller, mathematische Strukturen Prüfungskataloge ? Repetitorien ?

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

8 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

9 Internationales Maßsystem SI-Einheiten
Größe Einheit Zeichen 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), Größen- ordnung

10 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

11 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

12 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 t3 t5 t2 t4 t1

13 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

14 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

15 Bewegung und Vektor Änderung der Bewegung  3 Raumrichtungen möglich Geschwindigkeit Vektoren Beschleunigung

16 Typen von Bewegungsformen
v = 0 und a = Körper an festem Ort, in Ruhe v = v0 und a = 0 Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit

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

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

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

20 Drehbewegung Winkelgeschwindigkeit Achse Winkelbeschleunigung

21 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

22 komplexe Bewegung mmHg Herzzyklus beim Hund Kraft

23

24 Tutoren Henning Rehbein Email henning.rehbein@aei.mpg.de
Erstes Treffen und Verabredung der regelmäßigen Termine: Di Uhr Hörsaal C Gebäude I2

25 Praktikum Medizin Räume: Geb. I2 rechts und links neben Hörsaal A
Humanmedizin: Beginn 2. Hälfte SS2005 Zahnmedizin: Beginn SS2005 Räume: Geb. I2 rechts und links neben Hörsaal A Termine siehe WWW-Seite Leiter: Dr. D. Wendlandt Tel Dr. B. Lücke Tel P. Dittmann Tel MHH Geb. I3 Ebene 3 Räume und 3290

26 Praktikum Biologie und Gartenbau
Ort: Institut für Quantenoptik, Welfengarten 1 Raum D123 Leiter: Dr. R. Gaul Institut für Quantenoptik, Tel Termine vierzehntägig donnerstags – Uhr: Gartenbau/Pflanzenbiotechnologie Beginn Biologie Beginn Listen zur Gruppeneinteilung: Aushang ab Freitag an Praktikumstür

27 Kreise, Quadrate

28

29 Tor

30 Drehende Scheiben

31 Fluktuierende Punkte