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Mathematische Fächer

Physikalische Fächer

Chemische Fächer

Themenübergreifende Fächer

Experimentalunterricht

Mathematische Fächer

Calculus I

Im Fach Physik ist die Mathematik ein wichtiges Werkzeug um physikalische Probleme lösen zu können. Die Mathematik aus der Schule ist ein guter Anfang dafür, aber noch nicht genug. Die Probleme in der Physik sind oft sehr komplex, doch mit der Mathematik kann man sie oft vereinfachen und in eine logische Form bringen. Wichtige Stichpunkte im Fach Calculus I sind:

Ziel des Faches ist das Vertiefen und Ausbreiten von mathematischen Kenntnissen aus der Schule und auch das Anwenden der Mathematik auf physikalische Probleme.

Du arbeitest in diesem Fach mit Maple, einem Rechenprogramm, das Ableiten, integrieren, Funktionen graphisch darstellen und noch vieles mehr kann.

Unterrichtsformen: Interaktive Vorlesungen (innerhalb der Vorlesung werden Aufgaben individuell bearbeitet)

Calculus II

Der Stoff von Calculus II ist eine Ausbreitung von Calculus I und beinhaltet essentielle Mathematik, die in Fächern wie Mechanik, Wärmelehre, Elektrizitätslehre und Strömungslehre wichtig ist. Die Differential- und Integralrechnung für Vektorfunktionen und Funktionen mit mehreren Variablen sind der erste Teil dieses Faches. Partielle Ableitungen und Mehrfachintegrale sind die mehrdimensionalen Varianten von Calculus I.

Der zweite Teil beinhaltet das Rechnen mit Folgen und Reihen. Die zentrale Frage hierbei ist, ob eine Reihe zu einem bestimmten Wert konvergiert.

Das Ziel ist die Einsicht in die Mathematik von mehreren Variablen und die Anwendung hiervon auf physikalische Probleme.

Auch in diesem Fach wird mit Maple gearbeitet.

Unterrichtsformen: Interaktive Vorlesungen (innerhalb der Vorlesung werden Aufgaben individuell bearbeitet)

Lineare Strukturen

Lineare Strukturen ist ein Basisfach für viele Richtungen innerhalb der angewandten Mathematik. Das Fach ist auch eine direkte Unterstützung für Fächer aus der Physik und der Chemie. Der Zweck ist das Entwickeln der Theorie hinter dem Lösen von Systemen linearer Vergleichungen, auch Differenz- und Differenzialvergleichungen. Außerdem beschäftigst du dich mit linearen Abbildungen und Matrixrechnung aber auch Begriffe die Vektorräumen eine Struktur geben: Basis und Dimension. Innerhalb der Vorlesungen wird die Theorie von Eigenvektoren entwickeln und damit dynamische Systeme gelöst.

Physikalische Fächer

Dynamik

In diesem Fach geht es um die Einführung in Mechanik, Schwingungen und Wellen.

Im Bereich der Mechanik sind die Grundgesetze der Dynamik, relative Bewegungen, Impuls und Kollision, Arbeit, kinetische und potentielle Energie, Reibung, Rotation eines festen Körpers, Impulsmoment, sowie Gravitation wichtige Stichpunkte. Bei Schwingungen geht es um Begriffe wie Kraft, Energie und Dynamik von harmonischen Bewegungen, das mathematische Pendel, das physikalische Pendel, die Zusammenstellung von harmonischen Bewegungen und gedämpfte oder erzwungene Schwingungen. Wellen werden in diesem Fach nur durch die mathematische Beschreibung der Welle in einer Schnur behandelt.

Unterrichtsformen: Vorlesungen, Übungen

Elektrizität und Magnetismus

In diesem Fach kommen folgende Themen zur Sprache:

Gesetze von Coulomb und Gauss, Potentialbegriff, elektrostatische Energie, Kapazität, Di-Elektrizität, Grenzbedingungen, magnetische Induktion, Vektorpotential, Gesetz von Ampere, magnetische Materialien, Lorentz-kraft, wechselseitige Induktion, Selbstinduktion, magnetische Energie, Maxwell-Vergleichungen, flache Wellen.

Unterrichtsformen: Vorlesungen, Übungen

Instrumentation

Das Ziel des Faches ist das Kennenlernen von elektronischen Instrumenten und der Elektronik auf eine praktische Art und Weise durch das Entwerfen, Bauen und Testen von elektronischen Schaltungen. Letztendlich werden ein Sender (blinkendes Lämpchen) und ein Empfänger(Fotodiode) gebaut, die bei einem Abstand von bis zu 30 Metern noch interagieren. Dies geschieht in vielen kleinen Teilaufgaben und Schritten, so dass ein großer Abstand zwischen Sender und Empfänger erreicht werden kann.

Unterrichtsformen: Vorlesungen, Praktikum

Chemische Fächer

Energie und Entropie

In der alltäglichen Praxis haben wir es oft mit Systemen zu tun, die extrem viele Teilchen beinhalten. Um einen Kessel Wasser zum Kochen zu bringen, musst du schon 1025 Wassermoleküle soweit kriegen. Um das Verhalten von so einem System zu verstehen kann nicht jedes Teilchen einzeln (mikroskopisch) angesehen werden. Deswegen eine makroskopische Annäherung: Eigenschaften werden für das System als Ganzes bestimmt, wie zum Bespiel das Vermögen Wärme zu leiten oder die Wärmekapazität. Oft hängen diese Eigenschaften und das Verhalten überhaupt nicht mit den mikroskopischen Details von so einem System ab. Ein Gas breitet sich zum Beispiel immer in einem Raum aus um ein größeres Volumen zu erzielen, andersrum passiert das nicht spontan. Diese Art von Verhalten und Prinzipe die dem zugrunde liegen werden beschrieben durch Thermodynamik. Das Wichtigste dabei sind die beiden ersten Hauptgesetze der Thermodynamik. Das erste beschäftigt sich Hauptsächlich mit der Energie eines Systems, das zweite mit der Entropie.

Unterrichtsformen: Vorlesungen, Übungen

Themenübergreifende Fächer

Orientierung Technische Naturwissenschaften

Ziel dieses Faches ist das Kennenlernen der aktuellen Naturwissenschaften die an der UT studiert werden können. Du arbeitest in einer Gruppe von 4-5 Studenten an einem aktuellen Thema in einer Forschungsgruppe der UT. Die Studentengruppe wird von einem Mitarbeiter der Forschungsgruppe begleitet und unterstützt. Du erforschst ein Thema gründlich wobei, wenn möglich, auch aktiv experimentiert wird. Außerdem beschäftigst du dich noch mit der Organisation, den Methoden und der internationalen Positionierung der Fachgruppe in der du arbeitest.

Die Lernziele sind:

Unterrichtsformen: Vorlesungen, begleitetes Selbststudium

P-Projekt

Das erste Studienjahr wird mit einer kompakten und praktischen Projektaufgabe abgerundet. In kleinen Gruppen (in der Regel 4 Studenten) wird an einer großen Aufgabe gearbeitet. Die Gruppen haben jeweils einen Coach, der sie anleitet und für Fragen zur Verfügung steht, die Arbeit an sich geschieht sehr autonom. Abgeschlossen werden das Fach und auch das erste Studienjahr mit einem Wettstreit. Hier geht es um die beste Endpräsentation und die Leistung, die das Projektobjekt erbringt. Die letzten 3 Wochen des Jahres wird full-time am Projekt gearbeitet, davor ist auch Zeit für die einleitende und vorbereitende Arbeit.

Unterrichtsformen: Selbststudie

Bewertung des Faches: mündliche Präsentation am Ende, Bericht über das Projekt und der Wettstreit. Außerdem beurteilt der Coach die Zusammenarbeit in der Gruppe.

Experimentalunterricht

Experimentieren I

Dieses Praktikum ist eine Einleitung in die Materie des Experimentierens. Das Augenmerk liegt hierbei auf der Bedeutung von Experimenten in wissenschaftlichen Untersuchungen, dem Übersetzen von Problemen in messbare Größen, dem Festlegen und Vorbereiten einer Messreihe, das Bearbeiten von Messresultaten und am Ende das Erkennen eines Fazits. Wichtig sind außerdem die Fähigkeit des Protokollierens und die Fehlerlehre.

Du arbeitest in dem Praktikum mit Matlab, einem Rechenprogramm für Naturwissenschaften. Die Experimente liegen im Bereich der Physik und der Chemie.

Unterrichtsformen: Praktikum

Experimentieren II

Dieses Praktikum ist die Fortsetzung von Experimentieren I. Hier liegt das Hauptaugenmerk nun nicht mehr auf dem stichpunktartigen Protokollieren, der Fehleranalyse und dem Kennenlernen mit Apparatur und Methoden, sondern auf dem Experiment selbst. Die kritische Analyse von Messresultaten, das selbstverantwortliche Aufstellung einer Testmethode und die Ausführung des Experiments stehen jetzt im Zentrum. Außerdem liegt die Aufmerksamkeit auf dem Schreiben eines Berichtes an Hand der Notizen und des Protokolls, die während des Versuches gemacht wurden. Es wird auch hier wieder mit Matlab gearbeitet. Die Experimente liegen im Bereich der Physik und der Chemie.

Unterrichtsformen: Praktikum