Der grooße Physik-Thread

[Ricky]

hmm.. da bin ich noch unentschlossen, ob ich das praktische so gut finde... hmm... wenn ich mein abi nachhole, dann hab ich ja weniger gemacht als wenn ich auf der schule geblieben wäre (wegen abendschule und nur 2 Jahre)...
... Heisst das, dass ich eigentlich auch ratsam ist gleich Mathe mit zu studieren? Das mit dem Herleiten der Formeln find ich eigentlich sehr geil ^^

Wie steht es denn da mit den Bereichen?
Ich hatte ja nur "Schulphysik" .. und da fand ich z.B. Kernphysik (und so drumrum) sehr spannend (was auch so ziemlich das Hauptthema ist, was mich interessiert) ... aber das Zeug mit dem Druck und Newton () fand ich relativ spannungslos :P und hat mich nicht interessiert
ist das dann da auch irgendwie so geteilt, oder ist das das, was du meinst mit dem Herleiten... dass ich dann lerne, wie der Druck ... "entsteht" und durch verschiedene Formeln herleite, was das dann in gewicht usw ist?

also kurz: Die Physik auf (so ziemlich) komplett mathematischem Niveu erklärt
... richtig verstanden?

Ingenieurstudiengang (Elektrotechnik, Maschinenbau, etc.)

...

Das mach ich dann lieber so Hobbytechnisch... (mein 4-Bit-Volladdierer ist fast fertig... nur noch 60% fehlen 8) ) wobei... wenn ich das richtig verstehe ist es ne Mischung aus Physik und IT oder? - also quasi Hardwareentwicklung wenn man es mal so sagt... (?)

MfG
Ricky

[TheBiber]

hmm.. da bin ich noch unentschlossen, ob ich das praktische so gut finde... hmm... wenn ich mein abi nachhole, dann hab ich ja weniger gemacht als wenn ich auf der schule geblieben wäre (wegen abendschule und nur 2 Jahre)...
... Heisst das, dass ich eigentlich auch ratsam ist gleich Mathe mit zu studieren? Das mit dem Herleiten der Formeln find ich eigentlich sehr geil ^^

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Wenn du Physik studierst, dann wirst du sowieso schon genug Mathe haben. Es kommt natürlich noch auf die Universität an. Ich bin an der ETH, da haben Mathematiker und Physiker im ersten Jahr genau dasselbe.

Wie steht es denn da mit den Bereichen?
Ich hatte ja nur "Schulphysik" .. und da fand ich z.B. Kernphysik (und so drumrum) sehr spannend (was auch so ziemlich das Hauptthema ist, was mich interessiert) ... aber das Zeug mit dem Druck und Newton () fand ich relativ spannungslos :P und hat mich nicht interessiert

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Kernphysik in der Schule ist mir neu. Dann das Zeugs mit Druck und Newton geht unter die Mechanik. Im ersten Jahr Physik wird man praktisch auschliesslich Mechanik betreiben.

ist das dann da auch irgendwie so geteilt, oder ist das das, was du meinst mit dem Herleiten... dass ich dann lerne, wie der Druck ... "entsteht" und durch verschiedene Formeln herleite, was das dann in gewicht usw ist?

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Weniger, das wäre dann eher wieder Schulphysik. Im Studium geht es da viel analytischer ab. Ich erkläre dir das jetzt trotzdem anhand der Klausuraufgabe.

Also in der Aufgabe hat man ein Stab, der als unendlich lange und masselos betrachtet werden kann. Darauf fährt eine Art Perle mit Masse m. Nun dreht man den Stab senkrecht im Kreis mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit Omega. Wie lautet die Bewegung der Perle? Und jetzt müssen verschiedenste Überlegungen angestellt werden. Man benutzt erst mal das zweite Newtonsche Axiom: Masse mal Beschleunigung = Kraftfunktion, abhängig von Zeit, Ort und Geschwindigkeit, wobei die Geschwindigkeite die erste Ableitung des Ortes nach der Zeit und die Beschleunigung die zweite Ableitung ist. Diese Begriffe entstammen der Analysis, ich weiss nicht, ob dir das geläufig ist.
Auf jeden Fall gehts jetzt erstmal darum, den Krafteinfluss auf die Perle herauszufinden. In diesem Fall ist es sicher die Zentrifugalkraft, welche die Perle nach aussen schleudert + die Gewichtskraft, welche die Perle stets senkrecht nach unten zieht. An sich könnte man jetzt ein kartesisches Koordinatensystem mit den Koordinaten x (Weite) und z (Höhe) einführen, allerdings stösst man dann schnell an die Grenzen, da man so eine partielle Differentialgleichung mit zwei Unbekannten herleiten müsste. Da es sich um ein radiales Problem handelt, müssen Polarkoordinaten eingeführt werden mit dem Abstand r zum Drehpunkt (Radius) und einer Bogenlänge phi (Winkel). Da die Winkelgeschwindigkeit konstant ist, lässt sich die Winkelkoordinate durch eine Zeitfunktion eliminieren und man erhält dann durch die Zentrifugalkraft eine eindimensionale Differentialgleichung für den Radius. Die Schwerkraft muss dann noch durch trigonometrische Überlegungen richtig eingeführt werden.
Man erhält dann die Bewegungsdifferentialgleichung. Um diese zu lösen, führt man ein charakteristisches Polynom ein und berechnet die Lösungen, genannt Eigenwerte. Da diese reell ausfallen werden, erhält man als Lösung Exponentialfunktionen (bei komplexen Eigenwerten würde dies auf trigonometrische Funktionen, d.h. Schwingungen führen). Nun hat man noch die Anfangsbedingungen, dass die Perle am Anfang den Abstand r0 und keine Geschwindigkeit besitzt. Hiermit löst man die Integrationskonstanten auf, die immer erscheinen beim Lösen einer Differentialgleichung. Am Ende hat man dann eine explizite Lösungsfunktion für die Bewegung der Perle und man könnte zu jedem Zeitpunkt ihre Position berechnen (das, was man dann in der Schulphysik tun würde).

So, wenn dich das nicht abschreckt, dann bist du gewappnet für ein Physikstudium.
Noch ne ganze Stufe komplizierter gehts dann natürlich bei Elektrodynamik und Quantenphysik ab. Aber die Denkweise ist immer in etwa dieselbe.

also kurz: Die Physik auf (so ziemlich) komplett mathematischem Niveu erklärt
... richtig verstanden?

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Hmm, erklärt ist das falsche Wort. Es ist viel mehr so, dass man dann eben selbst zum Physiker wird und sich ein Denken aneignet, um physikalische Probleme auf mathematischem Wege zu analysieren und zu lösen. Es ist eben nicht mehr Populärphysik, wo man einfach die Ergebnisse der Physik schön erklärt bekommt. Es ist auch nicht Schulphysik, wo man einfachste Zahlenbeispiele berechnen sollte durch Einsatz von vorhandenen Formeln, wie z.B. in diesem Thread.

Das mach ich dann lieber so Hobbytechnisch... (mein 4-Bit-Volladdierer ist fast fertig... nur noch 60% fehlen 8) ) wobei... wenn ich das richtig verstehe ist es ne Mischung aus Physik und IT oder? - also quasi Hardwareentwicklung wenn man es mal so sagt... (?)

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Es kommt darauf an, welchen Ingenieurstudiengang man wählt. Bei mir als Elektrotechniker geht es in erster Linie um Schaltungen mit Gleich- und Wechselgrössen und allen möglichen Bauteilen und Modellierungen, die man sich vorstellen kann: Widerstände, Kapazitäten (Kondensatoren), Induktivitäten (Spulen), Operationsverstärker, Transistoren, Dioden und verschiedenen Quellen. Nebenbei natürlich auch Mathematik und zwar auch auf einem hohen Niveau, nur weniger beweislastig als bei den Mathematikern und Physikern. Dann noch technische Mechanik, wo es darum geht, Statikprobleme zu lösen und bei komplizierten mechanische Systeme die Kräfte und Drehmomente zu berechnen. Im Unterschied zur reinen Physik sind die Probleme weniger analytischer, sondern eher geometrischer oder topologischer Struktur. Ich hab aber auch Informatik: Programmieren in C++ (haben aber auch Physiker) und Java (wobei es hier eher um die Informatik an sich geht, also Datenstrukturen, Algorithmen, Beweise, etc.) und ich habe auch Digitaltechnik: Automaten, Addierer, etc. wobei dieses Fach wohl das allerleichteste ist im Direktvergleich.

Maschinen- und Bauingenieure werden sich allerdings mehr mit technischer Mechanik beschäftigen und haben auch sonstige Fächer wirtschaftlicher oder geographischer Natur. Aber von Physik an sich lässt sich hier weniger sprechen, eher von den Anwendungen davon.

Dennoch, für einen Aussenstehenden wird das alles gleich nach Physik aussehen.

Die Frage ist halt, was dich wirklich interessiert.

[Ricky]

Kernphysik in der Schule ist mir neu.

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Halt das Ding...wie funktioniert ein AKW oder ... was passiert bei Kernspaltung... Strahlungsarten/Schutz...

Die Frage ist halt, was dich wirklich interessiert.

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Im ersten Jahr Physik wird man praktisch auschliesslich Mechanik betreiben.

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Ja...das leider nicht so... eher... Quantenphysik - Dieses Theriezeug... und vor allem diese tolle Gleichung, die afaik die Relativitätstheorie mit der Quanten...theorie(?) von Hawking zusammenführt :P - hoffe, dass das hier kein mist war

So, wenn dich das nicht abschreckt, dann bist du gewappnet für ein Physikstudium.

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Hmm...also ca. nach dem ersten viertel komm ich nicht mehr mit ^^ ... aber wenn man es versteht, denke ich, dass es bestimmt ganz einfach ist...

für mich stellt sich halt die Frage, ob ich den rest drumrum vom Interesse her in Kauf nehmen kann um zu meinen eigentlichen Themen zu kommen...deswegen auch die Frage... aber das scheint doch zu komplex zu sein, als dass man da einfach mal schnell drüber nachdenken könnte werd mich dann wohl auch mal schlau machen müssen

und DOH!!!! eigentlich hätte ich damit im Studentenforum gleich noch einen Thread aufmachen können ^^ ... aber ... ich konnte ja nicht wissen, dass ich das so ausbreite

btw: und wegen dem Supraleiter poste ich nochmal.. da müssen noch ein paar hoch-rickänische Überlegungen angestellt werden :P

MfG
Ricky

[TheBiber]

Halt das Ding...wie funktioniert ein AKW oder ... was passiert bei Kernspaltung... Strahlungsarten/Schutz...

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Achso... das Zeugs hatte ich in meiner Militärzeit (bin bei den ABC-Truppen).

Aber ist sicher nicht Hochschulniveau.

Ja...das leider nicht so... eher... Quantenphysik - Dieses Theriezeug... und vor allem diese tolle Gleichung, die afaik die Relativitätstheorie mit der Quanten...theorie(?) von Hawking zusammenführt :P - hoffe, dass das hier kein mist war

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Das ist eben der Haken: Relavititätstheorie und Quantenphysik lassen sich erst verstehen, wenn man sich zunächst intensiv der Mechanik gewidmet hat, da sie die grundlegenste physikalische Disziplin ist. Aber wie gesagt, Mechanik ist eher das Beispiel, dass ich vorgeleiert habe und weniger die Berechnung von Newton, Druck, etc.
Dann noch zum Hawking: Seine String-Theorie konnte bisher experimentell nicht überprüft werden. Aus heutigem Standpunkt gesehen ist die Vereinigung der Relavititäts- und der Quantentheorie noch nicht gelungen.

Hmm...also ca. nach dem ersten viertel komm ich nicht mehr mit ^^ ... aber wenn man es versteht, denke ich, dass es bestimmt ganz einfach ist...

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Da täuschst du dich. ^^
Selbst unser Professor sagte, es war für ihn eine Herausforderung, sich in dieses Thema, das er uns beibringen sollte, einzuarbeiten. Auch wenn man, wie ich, anständige Erfahrung mit Mathematik und Schulphysik hat, solche Aufgaben bleiben schwierig. Weil man eben zig Gedankengänge und Theoriekonstrukte richtig miteinander verknüpfen muss und im Endeffekt keine mathematischen Fehler begehen darf, da man sonst einfach nicht mehr weiterkommt.

für mich stellt sich halt die Frage, ob ich den rest drumrum vom Interesse her in Kauf nehmen kann um zu meinen eigentlichen Themen zu kommen...deswegen auch die Frage... aber das scheint doch zu komplex zu sein, als dass man da einfach mal schnell drüber nachdenken könnte werd mich dann wohl auch mal schlau machen müssen

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Da kommen mir die Worte des Profs in den Sinn: "Nichts ist trivial!"
Andererseits muss ich sagen: Wenn du mal die Komplexität nur schon der newtonschen Mechanik gesehen hast (z.B. die Herleitung der kepplerschen Gesetze oder die rutherfordsche Streuformel), dann willst du gar nicht mehr wissen, wie das denn in der Quantenphysik aussehen soll.

Ausserdem ist der mathematische Gehalt auch nicht zu unterschätzen: Du brauchst fundiertes Wissen in Analysis, angefangen bei den fundamentalen Differential- und Integralrechungen, Taylor-Approximation, Differentialgleichungen, Lagrange-Formalismus bis hin zur Vektoranalysis. Dann brauchst du mindestens noch annehmbares Wissen in linearer Algebra: Matrizenkalkül, Vektorräume, lineare Abbildungen und wie man diese Begriffe auf die Analysis und die Physik anwenden kann. Das ist dann eben auch mehr als ein bisschen Formeln und Gleichungen auflösen, sondern da gehts um abstrakte formale Konstrukte.

So nebenbei: Falls ich ins 3. Semester komme, werde ich in der Physik ebenso Thermodynamik und Quantenphysik betreiben müssen, nur wird dann halt nicht jedes einzelne Detail thematisiert, wie man es im Physikstudium haben würde. Deshalb hab ich eben auch Ingenieurstudiengänge angesprochen, da diese vom Niveau her etwas weniger krass sind als "echte" Physik und Mathematik und man trotzdem im Wesentlichen die selben Themen behandelt, wenn auch nur quasi als Nebenfach.

[Ricky]

lol... wie geil :P

... fundamentale(n) Differential- und Integralrechungen, Taylor-Approximation, Differentialgleichungen, Lagrange-Formalismus bis hin zur Vektoranalysis. Dann brauchst du mindestens noch annehmbares Wissen in linearer Algebra: Matrizenkalkül, Vektorräume, lineare Abbildungen ...

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wie schön, dass mir das alles nichts sagt

und es kommt ja noch schlimmer

...und wie man diese Begriffe auf die Analysis und die Physik anwenden kann.

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Dein tolles Mechanik-Beispiel find ich sehr viel ansprechender als Newton...

gutgut...erstmal Abi machen und gucken ob dann noch Lust vorhanden ist ^^
danke auf jeden Fall mal für die kurze Einführung

MfG
Ricky

[TheBiber]

Joa... nach dem Abi wirst du zwar auch noch nicht mehr Wissen als das mit den Differential- und Integralrechnungen.

Aber es ist normal, im ersten Studienjahr den Hammer ins Gesicht zu bekommen.

Deshalb würde ich empfehlen, dass wenn du das Abi hast, dich in ein oder zwei Scripte einzulesen oder Probevorlesungen zu besuchen. Dann wirst du schnell merken, ob dir das Zeugs liegt oder nicht.

BTW, du bist ja Fachinformatiker, d.h. du hast ja schon einen Beruf. Damit könntest du ja beispielsweise Informatik studieren, um weiterzukommen. Ein Kumpel von mir studiert das und hatte schon im ersten Studienjahr Quantenphysik (Beispiel: Um wieviel schwerer wird ein Elektron, wenn es so und so beschleunigt wird). Wenn du einfach etwas über Physik wissen willst, tuns eben auch Nebenfächer. An einer Uni hast du sowieso die akademische Freiheit (die ich an der ETH nicht habe), so kannst du z.B. studieren, was du willst und Physik als Nebenfach wählen. Oder du besuchst einfach eine oder zwei Vorlesungen dazu. Wenn du wirklich nur aus Interesse bzw. hobbymässig Physik studieren willst und nicht beruflich was machen willst, reicht ein Jahr an sich schon aus.
Hmm, aber ja, jetzt schweife ich wohl etwas zu sehr aus. Wie gesagt, es kommt drauf an, was dich interessiert und was du damit anstellen willst bzw. ob du überhaupt was damit anstellen willst oder es dich einfach "nur" interessiert.

[Ricky]

was du damit anstellen willst bzw. ob du überhaupt was damit anstellen willst oder es dich einfach "nur" interessiert.

...

jo ^^ das wüsst ich selber auch ganz gern
Meine Abschlussprüfungsphysiklehrer () damals in der Schule waren traurig, als ich gesagt hab, dass ich keine Physiker werden will *stolzbin*

BTW, du bist ja Fachinformatiker

...

nja gut... ein Jahr hab ich noch vor mir ^^ *schnellImProfilÄnder*

hmm.. naja... wir sagen einfach... Seiten 8,5 bis 9 haben nur .. äh schulisch mit Physik zu tun ... aber ich denke, da ich sehr viel geschrieben hab und du sehr viel beantwortet hast und hier wahrscheinlich eh kein anderer mehr reinguckt, allein schon, weil er vom allerersten Posting abgeschreckt wird, ist das auch ok

aber das mit den Nebenfächern is ne gute Idee

MfG
Ricky