Physik 1: Energie, Wärme, Mechanik (SG EUT)

In dieser Erstsemestervorlesung werden die Grundkonzepte der Wärmelehre und der Mechanik vermittelt. Das Ziel der Vorlesung ist, Studierenden mit kaufmännischem Hintergrund einen verständlichen und anwendungsnahen Einstieg in die Physik zu ermöglichen, und gleichzeitig die Physikkompetenz von Studierenden mit einer technischen Grundausbildung im Bereich Wärmelehre und Mechanik zu vertiefen und zu festigen.

Einführung in die Physik und Arbeit, Energie und Leistung:

Physikalische Grössen und Einheiten, Rechnen mit Einheiten und Grössenordnungen, Darstellung von Resultaten, Einführung/Repetition von Arbeit, Energie und Leistung

Wärme und Temperatur:

Wärme und Temperatur als energetische Grössen, Temperaturmessung

Wärmetransport:

Wärmeleitung, Konvektiver Wärmeübergang an Grenzflächen. Wärmestrahlung

Wärmespeicherung:

Erwärmung und Wärmekapazität, Phasenübergänge und latente Wärme, Energiespeicherung in innerer Energie

Energiebilanz und Wärme:

Erster Hauptsatz der Thermodynamik, ideales Gasgesetz, Volumenarbeit und Kreisprozesse, Wärmekraft- und Kältemaschinen (Carnot-Prozesse), Carnotwirkungsgrad

Kraft und Drehmoment:

Massenpunkt und starrer Körper, Kraft und Drehmoment, Beschreibung von statischen Gleichgewichten, Drittes Newtonsches Axiom («Actio=Reactio») und Normalkräfte, Kräfte in der Natur

Bewegung in einer und zwei Dimensionen:

Beschreibung Ort / Verschiebung / Geschwindigkeit / Beschleunigung mit Hilfe der Differentialrechnung, freier Fall, Kreisbewegung und Winkelgrössen

Bewegung mit Kraft und Drehmoment:

Masse und Massenträgheitsmoment, Impuls und Drehimpuls, 1. und 2. Newtonsches Axiom, Impuls- und Drehimpulserhaltung

Mechanische Arbeit, Energie und Leistung:

Arbeit aufgrund von Kraft- oder Drehmoment, kinetische und potenzielle Energie als Speichergrössen, Leistung, Energiebilanz

Die Studierenden

• können korrekt mit physikalischen und Einheiten sowie mit Grössenordnungen rechnen
• kennen die wichtigsten Gesetze des Wärmetransports und der Wärmespeicherung und können die Gesetze beim lösen von Aufgaben korrekt anwenden
• kennen das ideale Gasgesetz die Volumenarbeit und die Hauptsätze der Thermodynamik und können Berechnungen an Kreisprozessen durchführen.
• kennen die Kräfte der Natur sowie das 3. Newtonsche Axiom und können mit Kräften und Drehmomenten rechnen sowie einfache statische Gleichgewichte berechnen.
• Kennen das 1. Und 2. Newtonsche Axiom und können die Axiome korrekt auf Aufgaben mit Massenpunkten und starren Körpern anwenden
• kennen das Konzept der Erhaltungsgrössen der Mechanik (Impulserhaltung, Drehimpulserhaltung und Energieerhaltung) und können diese korrekt auf Systemen mit Massenpunkten und starren Körpern anwenden.