Der grooße Physik-Thread

[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 ^^

...

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

...

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?

...

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?

...

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... (?)

...

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.