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113 - Mathematisch-physikalische Grundlagen 2

113.3 - Operations Research 

113.2 - Physik 2

6

113.3 - Operations Research: Prof. Dr.-Ing. Robert Dürr 

113.2 - Physik 2: Prof. Dr. rer. nat. habil. Holger Schanz

•  Pflichtmodul

•  Wahlpflichtmodul

•  Wahlmodul

Gesamtzeit: 300 h, davon

Präsenz-Kontaktzeit: 84 h

Online-Kontaktzeit: 0 h

Selbststudium: 216 h

113.3: Immatrikulation; empfohlen: Teilnahme "Mathematische Grundlagen" & "Mathematik für Wirtschaftsingenieure"

113.2: laut SPO: s. Amtl. Bek. Nr. 28/2022, 29/2022, 30/2022, 31/2022 und 32/2022
empfohlen: Mathematik Grundlagen, Physik 1

113.3 - Operations Research 

Die Studierenden können nach Abschluss des Moduls:

• computergestützte Methoden  zur Lösung von Optimierungsproblemen auswählen, anwenden und Ergebnisse kritisch bewerten
• sich selbstständig in ein eng umrissenes Gebiet einarbeiten sowie entsprechende Literatur auswählen und beurteilen
• Möglichkeiten und Grenzen der Lösungsverfahren einschätzen

113.2 - Physik 2

Die Studierenden kennen die grundlegenden physikalischen Größen und Gesetze der Optik und Thermodynamik und können diese systematisch zur physikalischen Beschreibung und mathematischen Modellierung technischer Problemstellungen anwenden. Sie können sich selbständig in ein eng umrissenes physikalisches Problemfeld einarbeiten, einfache Experimente planen, durchführen und protokollieren und dabei geeignete Software zur Datenerfassung, Auswertung und Präsentation der Ergebnisse einsetzen. Die Studierenden können komplexe physikalische Systeme durch geeignete Modellreduktionen analysieren und analytisch erfassen. Sie sind in der Lage, physikalische Sachverhalte aus den Bereichen der Optik und Thermodynamik mit adäquaten Begriffen zu beschreiben, ausgewählte physikalische Theorien und Methoden zu beurteilen und auf konkrete Anwendungen zu übertragen. Die Studierenden und können selbständig Lösungswege entwickeln und einfache technische Problemstellungen berechnen.

•  Fachkompetenz

•  Sozialkompetenz

•  Methodenkompetenz

•  Selbstkompetenz

113.3 - Operations Research 

Vorlesung mit Projektor & Computer, Computerübung mit MatLab

113.2 - Physik 2

Vorlesung mit Demonstrationsexperimenten und Aufgabenbeispielen, Übung mit Gruppenarbeitsphasen, wöchentliche Hausaufgaben, ein in Gruppen durchgeführter Praktikumsversuch

Gesamtzeit: 150 h, davon

Präsenz-Kontaktzeit: 28 h

Online-Kontaktzeit: 0 h

Selbststudium: 122 h

Vorlesung:

Computerübung:

1

1

• Einführung in die Optimierungsrechnung und Anwendungsbeispiele 
• Lineare Optimierung (Simplex-Algorithmus)
• Gemischtzahlige und binäre Optimierung  (Branch & Bound)
• Nichtlineare Optimierung (Gradientenabstiegsverfahren & Genetische Algorithmen)

• Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Vieweg
• Christiaans, Boss: Wirtschaftsmathematik für das Bachelor Studium, Springer
• Gramlich, Werner: Numerische Mathematik mit Matlab, dpunkt.verlag
• Brian, Breiner: MATLAB für Ingenieure, Addison-Wesley

Mathematics 3 (Operations Research)

• Introduction to opimization and applications in engineering and logistics
• Linear Programming (Simplex-Algorithmn)
• Mixed-integer programming  (Branch & Bound)
• Nonlinear programming (gradient descent & genetic programming)

Gesamtzeit: 150 h, davon

Präsenz-Kontaktzeit: 56 h

Online-Kontaktzeit: 

Selbststudium: 94 h

Vorlesung

Übung

3

1

• Klassische Schwingungs- und Wellenlehre: gedämpfter harmonischer Oszillator, mathematisches und physisches Pendel, gekoppelte und erzwungene Schwingungen, Resonanz, Wellenarten, Wellenlänge und Frequenz, Superpositionsprinzip, Schallwellen, Doppler-Effekt, Reflexion und Beugung, stehende Wellen, allg. Wellengleichung, Frequenzspektrum und Fourier-Analyse
• Optik: Strahlenoptik (Reflexion, Brechung, Absorption, Transmission) und Linsensysteme, Wellenoptik (Huygens’sches Prinzip, Lichtspektrum, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, Beugung, Spaltversuche, Interferenz, monochromatisches Licht und Laser, Doppler-Effekt für Licht), Welle-Teilchen-Dualismus, Beziehung zur Elektrodynamik, Strahlungsenergie
• Physik von Flüssigkeiten und Gasen: Druck und hydrostatischer Druck, Auftrieb, schwimmende Körper, ideales und reales Gas, Stoffmenge, Temperatur und Dichte, kinetische Gastheorie und Zustandsgleichung idealer Gase, barometrische Höhenformel
• Thermodynamik: Zustandsänderungen, thermische Ausdehnung, innere Energie, Wärme, Hauptsätze der Thermodynamik, Carnot-Prozess und Wärme-Kraft-Maschinen, Wärmepumpe, Formen der Wärmeübertragung, Thermografie

• Skript, Beispielaufgaben und weiterführendes Material auf Moodle 
• Lehrbuch: H. Stroppe, PHYSIK für Studierende der Natur-und Ingenieurwissenschaften. 2018: Carl Hanser Verlag GmbH Co KG.
• H. Stroppe, Physik: Beispiele und Aufgaben. 2016: Carl Hanser Verlag GmbH Co KG.

Physics 2

113.3 - Operations Research 

Gemäß Studien- und Prüfungsordnung – B.A. Wirtschaftsingenieurwesen

113.2 Physik:

Gemäß Studien- und Prüfungsordnung – B.A. Elektrotechnik, Maschinenbau, Mechatronische Systemtechnik, Wirtschaftsingenieurwesen