Skript zur Vorlesung

Skript zur Vorlesung
Mechanik für Maschinenbauer
(für 1. Semester Maschinenbau)
Version SS2002 / März
Wolfgang Steitz
zur Zeit unter laufender Ergänzung durch:
Hans-Dieter Bauer
Fachhochschule Wiesbaden
Fachbereich Physikalische Technik
Am Brückweg 26
65428 Rüsselsheim
Geb. A1, 1. Stock, Zimmer 108
Tel. Intern 512, 524
[email protected]
Ein paar Worte vorweg...
Dieses Skript ist – wie alle Skripten – kein Lehrbuch. Es fasst kurz und knapp noch
mal den Stoff zusammen, der in der zugehörigen Vorlesung durchgenommen wurde.
Der Stoff wird mit Hinweisen und evtl. auch Beispielen ergänzt, zu denen der Dozent
in der knapp bemessenen Zeit der Vorlesung nicht gekommen ist.
Ein Lehrbuch sollten Sie sich parallel zu Vorlesung und Übung also unbedingt auch
ansehen bzw. die relevanten Kapitel durcharbeiten.
TIP: Besuchen Sie - nach einigen Vorlesungsstunden - die FH-Bibliothek und prüfen
Sie, welches Lehrbuch Ihnen liegt. Erfahrungsgemäß haben nicht alle Erstsemester
einen Physik-Leistungskurs besucht und weisen in Physik und der zugehörigen
Mathematik oft arge Lücken auf. Diese Lücken kann der Dozent im ersten und oft
noch im zweiten Semester stopfen helfen, Sie müssen aber unbedingt selbst etwas
dazutun. Dabei hilft Ihnen ggf. ein Schulbuch (Physik Oberstufe). Gut finde ich auch
den „Schülerduden Physik“ (mit CD-ROM) als Repetitorium. Steht in der FHBibliothek.
BITTE: Für Verbesserungsvorschläge, was Vorlesung und Skript angeht, bin ich sehr
dankbar, verspreche aber keine sofortige Umsetzung. Auch wenn Sie’s gut finden,
dürfen Sie das sagen, denn auch der Dozent lebt vom Applaus...
Nachdem die Lücken schon angesprochen wurden: Was sollten Sie im optimalen
Fall an Mathe- und Physik-Vorwissen mitbringen?
Was man wissen sollte...
Hier habe ich einige Begriffe aufgeführt, die Ihnen etwas sagen sollten. Checken Sie
sich mal durch! Und keine Panik, wenn Sie Lücken feststellen (das ist der
Normalfall)!
Mathematisches Vorwissen
Geometrisches Grundwissen: Begriffe Parallelität, Winkel, Winkelmessung in Grad
und Bogenmaß, Umrechnung ineinander, Winkel an Geradenkreuzungen, an
Kreuzungen von einer Gerade mit zwei parallelen Geraden, Winkel deren Schenkel
aufeinander senkrecht stehen, Begriffe Dreieck, Viereck, Parallelogramm, Kreis;
Typen von Dreiecken, Flächenbegriff und –berechnung; Begriffe Kugel, Quader,
Zylinder, Kegel; Volumenbegriff und –berechnung.
Bruchrechnen: Brüche addieren und subtrahieren, Gemeinsamen Nenner finden,
Brüche korrekt kürzen, Brüche multiplizieren und dividieren sowie potenzieren.
Begriff der Potenz und des Logarithmus. Dekadischer und natürlicher Logarithmus.
Rechenregeln für Potenzen und Logarithmen.
Bearbeiten von Termen: Ausklammern bzw. Faktoren in die Klammer einbeziehen,
richtiges Kürzen und Erweitern von Brüchen, Stürzen von Brüchen. Assoziativ- und
Kommutativgesetz. Binomische Formeln.
Lösen einfacher linearer Gleichungen (äquivalente Umformungen einer Gleichung).
Lösen eines Systems zweier unabhängiger linearer Gleichungen. Lösen einer
quadratischen Gleichung.
Kartesisches Koordinatensystem. Vektorbegriff, Addieren und Subtrahieren von
Vektoren, Skalarprodukt, Vektorprodukt. Funktionen einer und zweier Variablen.
Wichtige Funktionen, wie Gerade, Parabel, Hyperbel, e-Funktion.
Folgen und Reihen, Grenzwertbegriff. Arithmetische und geometrische Reihe.
Einfache Vorstellung von Integralen und Ableitungen. Grundsätzliche
Kurvendiskussion bei Funktionen.
TIP: In der Vorlesung ist es nicht möglich, darauf zu warten, dass der nötige MatheStoff in Ihrer Vorlesung behandelt wird. Etliches braucht man einfach schon früher.
So wird Ihnen vielleicht der Physik-Unterricht helfen, die Mathematik besser zu
verstehen als umgekehrt.... Hilfreich sind sicherlich die Mathe-Bücher des
Rüsselsheimer Kollegen Papula, die in ausreichender Anzahl in der Bibliothek
vorhanden sind.
Physik-Vorwissen
Grundeinheiten für Zeit, Länge, Fläche und Volumen. Temperaturskala in Kelvin und
Celsius. Masse und Gewicht. Geschwindigkeit. Beschleunigung. Umrechnen von
Einheiten.
Mechanik: Einfaches Hebelgesetz und Gleichgewichtsbegriff. Einfacher Kraft-,
Impuls-, Arbeits- bzw. Energiebegriff. Wirkungsgrad. Begriff Drehzahl,
Winkelgeschwindigkeit. Gasgesetz. Begriff Druck.
Elektrizitätslehre und Magnetismus: Begriffe Spannung, Stromstärke und
Widerstand. Ohmsches Gesetz. Begriff des elektrischen und magnetischen Feldes.
Begriffe Kapazität und Induktivität.
Ich wünsche Ihnen ein erfolgreiches Semester!