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Studienfach „Physik“ für Medizin-, Biologie- und Gartenbaustudierende notwendig?
Physik IProf. Dr. E. Tiemann
Universität Hannover, Institut für Quantenoptik
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, ...)
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
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
Zeit: nach Vereinbarung
Sprechstunde nach Vereinbarung Tel. 0511 762 2231 oder 2589
Email: [email protected]/einrichtungen/physik
Sprechstunde
Forum zur Physik Fo
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
www.ubicampus.mh-hannover.de/~physik/
Lehrmaterialien und Beispielsammlung
LeistungsnachweiseHumanmediziner: Kurs im SS 2005, WS2005/06 und SS2006
Zahnmediziner: Kurs im SS 2005
Biologen, Gartenbauer und Pflanzenbiotechnologen :
2 Semester im 14-tägigen Rhythmus
Voraussetzungen zur Scheinvergabe für Kurs Physik1. Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsversuche2. Erfolgreiche Teilnahme an Teilklausuren während des
laufenden Kurses
Voraussetzungen zur Scheinvergabe für Fach Physik1. Erfolgreiche Bearbeitung der Praktikumsversuche2. Erfolgreiche Teilnahme an Kurzklausuren
Voraussichtliche Termine: 1.12.04 und 9.2.05
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 ?
Nomenklatur
Physik Physiologie
Kraft (force) K
Fläche (area) A F
Beschleunigung (acceleration)
b
Einheit Druck Pascal Pa mm Hg
F
a
1. Grundbegriffe der Bewegung von Körpern (Mechanik)
1.1 Physikalische Größen und Messungen
Beobachtungen: objektive subjektive Täuschungen ?
Messen zur quantitativen Beschreibung Vergleich mit Maßstab liefert Wert
Bericht: Protokoll zum Meßvorgang und Ergebnis
physikalische Meßgröße = (Wert ± Fehler) ∙ Einheit
Fehlerintervall: z.B. (5,6 ± 0,5) m Interpretation 5,1m ≤ L ≤ 6,1m
Wahrscheinlichkeit
Geometrie Helligkeit und Farbe dynamische Einflüsse
Quadrate und Kreise drehende Spirale
Q/K
Sternscheibe
S P
Internationales MaßsystemSI-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), (mikro), n(nano), ... 109 106 103 1 10-3 10-6 10-9
Größen-ordnung
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 = ∙ 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 Koordinatenx y z
orthogonale Richtungen
x
y
z
Ortsvektor zyxr ,,
mit Länge Abstand vom Ursprung
222 zyxr
r
Koordinatensystem (x,y,z) mit Ursprung (0,0,0)
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)
Ortsvektoren Vektoraddition
t1
t2
t3
t4
t5
Bahnkurve tztytxtr ,,Orts-Zeit-Kurve
t
y
x
zOrts-Zeit-Kurve
t
t
t
tt
t
t
t
t1
2
3
4
5
7
6
8
9
10
tr
Geschwindigkeit
Änderung des Ortes in einem Zeitintervall von t1 nach t2
t1 t2 t3 t4t5 t
s1 s2 s3 s4 s5s
t
s
tt
ss
12
12v
Einheit
1sm
s
m
Meßvorgang für Geschwindigkeit für einen Ort:Meßreihe mit kleiner werdenden t Grenzübergang t0
Schreibweise: sdt
ds
t
st
lim0
v
v ist mittlere Geschwindigkeitin diesem Intervall
benutze Index zur genauen Bezeichnung: v12
v
Tachometer
Beschleunigung
Änderung der Geschwindigkeit in einem Zeitintervall
t1 t2 t3 t4t5 t
s1 s2 s3 s4 s5s
v12 v23 v34 v45v
ttt
vvv
a1223
1223
Einheit
2
2sm
s
m
Grenzübergang wie bei Geschwindigkeit für Angabe zu einer Zeit
Schreibweise: sdt
sd
dt
d
tt
2
2
0
vvv
a lim
mathematisch: 1. Ableitung 2. Ableitung
mittlere Beschleunigung im Zeitintervall
Bewegung und Vektor
Änderung der Bewegung 3 Raumrichtungen möglich
Geschwindigkeit
BeschleunigungVektoren
t
s
t
s
t
szyx ,,v
ttt
a zyxv
,v
,v
Typen von Bewegungsformen
v = 0 und a = 0 Körper an festem Ort, in Ruhe konstanttr
v = v0 und a = 0 Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit
txtx 00
v
a = konstant
Bewegung mit konstanter Beschleunigung
allgemein:
tnan 0vv 00vv ttat
taa
v
t
v
v
v +a t
v +a 2 t
t t +t t +o o o
o
o
o
Bewegung mit konstanter Beschleunigung
t
x
v
2221
00 v tnatnxxn allgemein 2021
000 ttattvxtx
tt0 t0 + t t0 +t
x
x
x
x
0
1
2
221
000021
00101 v)vv(v
1v
tatxttaxtxx
221
00
00212
21
001212
42v
)2vv(vv
2v1v
tatx
ttatatatxtxx
2221
00 11v tatx
Freier Fall
020cm
80cm
180cm
320cm
500cm
720cm
01
4
9
16
25
36relativ
120cm
Fallzeit
st 5,01
st 85,03 1
st 1,15 1
st 0,14 1
st 7,02 1
st 2,16 1
Messung der Zeitintervalle
g = 9,81 m/s2
221 gts
212
1
2
121
tng
tgnsn
Z
eiti
nter
vall
e kü
rzer
wer
dend
Zei
tint
erva
lle
glei
ch b
leib
end
Animation
t
2
0
zu rü ck
v o rw ärts
O rtsk u rv e : D reh b ew eg u n g
Drehbewegung
Marke =0
Körper
st
1 Winkelgeschwindigkeit
2
1
st
Winkelbeschleunigung
Achse
Kreisfrequenz
Periodische Bewegung
txxtx sinsin00
x
-xo
x(t)
o t
x(t)xo
mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
t /
Frequenz2
Überlagerte Bewegung: z.B. Translation und Drehung
www.ubicampus.mh-hannover.de/forum/
Tutoren
Henning Rehbein Email [email protected]
Erstes Treffen und Verabredung der regelmäßigen Termine:
Di 26.10.04 18.00 Uhr
Hörsaal C Gebäude I2
Praktikum Medizin
Leiter:Dr. D. Wendlandt Tel. 532 2975 Email: [email protected]
Dr. B. Lücke Tel. 532 4060
P. Dittmann Tel. 532 9175
MHH Geb. I3 Ebene 3 Räume 3300 und 3290
Termine siehe WWW-Seite www.mh-hannover.de/einrichtungen/physik/index.htm
Räume: Geb. I2 rechts und links neben Hörsaal A
Humanmedizin: Beginn 2. Hälfte SS2005Zahnmedizin: Beginn SS2005
Praktikum Biologie und Gartenbau
Leiter:Dr. R. Gaul Institut für Quantenoptik, Tel. 762 2850
Email [email protected]
Ort: Institut für Quantenoptik, Welfengarten 1 Raum D123
Termine vierzehntägig donnerstags 14.00 – 18.00 Uhr:Gartenbau/Pflanzenbiotechnologie Beginn 04.11.2004Biologie Beginn 28.10.2004
http://www.iqo.uni-hannover.de/ap/
Listen zur Gruppeneinteilung: Aushang ab Freitag an Praktikumstür
Kreise, Quadrate
Tor
Drehende Scheiben
Fluktuierende Punkte