Mathematisch-physikalische Grundlagen 2 mb.mt.et

• BA 

• MA

113 - Mathematisch-physikalische Grundlagen 2

113.1 - Computermathematik

113.2 - Physik 2

6

113.1 - Computermathematik: 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

113.1 - Computermathematik

Immatrikulation; empfohlen: Teilnahme "Mathematische Grundlagen", "Ingenieurmathematik"

113.2 - Physik 2

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

113.1 - Computermathematik

Die Studierenden können nach erfolgreichem Abschluss des Modules:

• wesentliche numerische Methoden zur Lösung ingenieurtechnischer Anwendungen auswählen, anwenden und Ergebnisse kritisch beurteilen
• selbstständig Lösungsansätze erarbeiten, sowie Grenzen der Lösungsverfahren einschätzen
• sich selbstständig in eng umrissenes Gebiet einarbeiten sowie entsprechende Literatur auswählen und bewerten
• rechnergestützte Werkzeuge zur Lösung ingenieurtechnischer Aufgabenstellungen einsetzen 

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

113.1 - Computermathematik

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

• Ausgewählte numerische Methoden zur Lösung mathematischer Aufgabenstellungen
  • Lineare Regression zur Lösung von linearen Gleichungssystemen
  • Newton-Verfahren zur Nullstellenbestimmung
  • Quadraturverfahren und Monte-Carlo-Methode zur Berechnung von Integralen
  • Euler- und Runge-Kutta-Verfahren zur Lösung von Differentialgleichungen
• Einführung in die Fourieranalyse

• Papula: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Vieweg
• Westermann: Mathematik für Ingenieure, Springer
• Gramlich, Werner: Numerische Mathematik mit Matlab, dpunkt.verlag
• Brian, Breiner: MATLAB für Ingenieure, Addison-Wesley

Mathematics 3 (Computational Mathematics)

• Application of numerical methods for solution of
  • Linear equation systems (Linear Regression)
  • nonlinear equation systems (Newton-method)
  • integration (quadratures and Monte-Carlo method)
  • Differential equations (Euler- & Runge-Kutta-Methods)
• Introduction to Fourier-Analysis

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

113.1 - Computermathematik

BA-ET, BA-ET (dual), BA-MB, BA-MB (dual), BA-MT, BA-MT (dual)

113.2 Physik:

BA-ET, BA-ET (dual), BA-MB, BA-MB (dual), BA-MT, BA-MT (dual)