Module 28-RDP_b Methods of Calculation in Physics

Faculty

Faculty of Physics

Person responsible for module

Regular cycle (beginning)

Every winter semester

Credit points and duration

10 Credit points

For information on the duration of the modul, refer to the courses of study in which the module is used.

Competencies

Die Studierenden lernen in diesem Modul das für das Physikstudium notwendige mathematische Handwerkszeug kennen. Sie verstehen die grundlegenden Konzepte und Zusammenhänge der Analysis und Linearen Algebra. Der Fokus dieses Moduls lieg auf der Anwendung der behandelten Techniken durch explizites Ausrechnen. Auch lernen die Studierenden zu unterscheiden, in welchem Zusammenhang welche Technik angewandt wird. In den ersten vier Wochen findet eine konzentrierte Einführung in die Grundlagen des physikalischen Rechnens statt.

Content of teaching

Einführungsblock
• Gleichungen und Ungleichungen
• Komplexe Zahlen
• Trigonometrische Funktionen und ihre Inversen
• Ableitungen
• Exponentialfunktion, Logarithmus und Potenzgesetze
• Eulerformel & Polardarstellung der komplexen Zahlen
• Summen und Taylorreihe
• Integration

Rechenmethoden der Physik I
• Gewöhnliche Differentialgleichungen erster und zweiter Ordnung, Lösungsverfahren
• Analytische Geometrie
• Vektoren, Skalar- & Kreuzprodukt
• Parametrisierung von Kurven und Flächen
• Linienintegrale
• Skalar- und Vektorfelder
• Gradient

Rechenmethoden der Physik II
• Matrizen
• Eigenwerte und Diagonalisierung von Matrizen
• Tensoren und Drehungen
• Divergenz und Rotation
• Mehrdimensionale Integrale
• Zylinder- und Kugelkoordinaten
• Oberflächen- und Volumenintegrale
• Integralsätze von Gauß & Stokes
• Fourier-Reihe und Fourier-Transformation
• Delta- und Theta-Funktionen
• weitere Themen nach Wahl

Recommended previous knowledge

—

Necessary requirements

—

Explanation regarding the elements of the module

Es wird auf folgende Fußnote der FsB hingewiesen.

Für das Nebenfach Physik fachwissenschaftlich:

Werden oder wurden Module mit den Inhalten in Analysis I, II, III und Lineare Algebra I, II erfolgreich absolviert, so können Studierende, die insbesondere den Masterstudiengang "Mathematische und Theoretische Physik" anstreben, anstelle des Moduls 28-RDP_b das Modul 28-Q studieren.

Module structure: 1 SL, 1 uPr ¹

Courses

Einführungsblock

Type lecture with exercises

Regular cycle Findet in den ersten 4 Wochen des Wintersemesters statt

Workload⁵ 60 h (40 + 20)

LP 2

Rechenmethoden der Physik I

Type lecture

Regular cycle Start in der 5. Woche des Wintersemesters

Workload⁵ 30 h (20 + 10)

LP 1

Rechenmethoden der Physik II

Type lecture

Regular cycle SoSe

Workload⁵ 60 h (30 + 30)

LP 2

Übungen zu Rechenmethoden der Physik I

Type exercise

Regular cycle Start in der 5. Woche des Wintersemesters

Workload⁵ 60 h (20 + 40)

LP 2 [SL]

Übungen zu Rechenmethoden der Physik II

Type exercise

Regular cycle SoSe

Workload⁵ 60 h (30 + 30)

LP 2 [Pr]

Study requirements

Allocated examiner	Workload	LP²
Teaching staff of the course Übungen zu Rechenmethoden der Physik I (exercise) Regelmäßiges Bearbeiten der Übungsaufgaben (i.d.R. 50%), jeweils mit erkennbarem und zielführendem Lösungsansatz sowie die Mitarbeit in den Übungsgruppen (in Betracht kommen insbesondere: Präsentation der eigenen Lösungen oder Lösungsansätze, Stellen von fachlichen Fragen und kritische Diskussion der physikalischen Problemstellungen, Bearbeiten von Präsenzübungen). Die zu bearbeitenden Übungsaufgaben werden jeweils eine Woche vorher ausgegeben. Die/Der Dozent*in legt die genauen Kriterien zu Veranstaltungsbeginn fest und gibt diese bekannt.	see above	see above

Examinations

portfolio with final examination

Allocated examiner Teaching staff of the course Übungen zu Rechenmethoden der Physik II (exercise)

Weighting without grades

Workload 30h

LP² 1

Portfolio mit Abschlussprüfung: Portfolio aus Übungsaufgaben, die veranstaltungsbegleitend und in der Regel wöchentlich gestellt werden, und Abschlussklausur (in der Regel 90 min). Die Übungsaufgaben ergänzen und vertiefen den Inhalt der Vorlesung.
Regelmäßiges Bearbeiten der Übungsaufgaben, jeweils mit erkennbarem und zielführendem Lösungsansatz sowie die Mitarbeit in den Übungsgruppen (Präsentation der eigenen Lösungen oder Lösungsansätze, Stellen von fachlichen Fragen und kritische Diskussion der physikalischen Problemstellungen, Bearbeiten von Präsenzübungen). Die zu bearbeitenden Übungsaufgaben werden jeweils eine Woche vorher ausgegeben.
Nachweis einer ausreichenden Zahl korrekt gelöster Übungsaufgaben (in der Regel 50% der im Semester für das Lösen der Aufgaben erzielbaren Punkte). Abzugebenden Übungsaufgaben werden jeweils eine Woche vorher ausgegeben.
Die Abschlussprüfung bezieht sich auf den Inhalt der Vorlesungen und Übungen (Einführungsblock, Rechenmethoden der Physik I und II).

The module is used in these degree programmes:

Degree programme	Version	Profile	Recommended start ³	Duration	Mandatory option ⁴
Extension subject / Bachelor Erweiterungsfach [Prüfungsordnung vom 21.03.2023 mit Änderungen vom 30.11.2023 und 26.04.2024]	Physics (Subject-specific Regulations from 2022): Extension subject Bachelor Subject (Secondary and Comprehensive Schools ('Haupt-', 'Real-', 'Sekundar-' and 'Gesamtschule'))		1.	two semesters	Obligation
Extension subject / Bachelor Erweiterungsfach [Prüfungsordnung vom 21.03.2023 mit Änderungen vom 30.11.2023 und 26.04.2024]	Physics (Subject-specific Regulations from 2022): Extension subject Bachelor Minor Subject (Advanced Secondary and Comprehensive Schools ('Gymnasium' and 'Gesamtschule'))		1.	two semesters	Obligation
Courses offered for the Individual Subsidiary Subjects - Topics / Individuelle Ergänzung im Bachelor	Interdisziplinarität	Übergreifend	1. o. 2. o. 3. o. 4. o. 5.	two semesters	Compulsory optional subject
Medical Physics / Bachelor of Science [FsB vom 28.03.2024]	Bachelor with One Core Subject (Academic)		1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Bachelor with One Core Subject (Academic)	Physics	1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Bachelor with One Core Subject (Academic)	Astrophysics	1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Bachelor with One Core Subject (Academic)	Biophysics	1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Bachelor with One Core Subject (Academic)	Nuclear and Particle Physics	1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Bachelor with One Core Subject (Academic)	Material Physics	1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Bachelor with One Core Subject (Academic)	Optics and Photonics	1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Minor Subject (Academic), 60 CPs		1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Major Subject (Advanced Secondary and Comprehensive Schools ('Gymnasium' and 'Gesamtschule'))		1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Minor Subject (Advanced Secondary and Comprehensive Schools ('Gymnasium' and 'Gesamtschule'))		1.	two semesters	Obligation
Physics / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Subject (Secondary and Comprehensive Schools ('Haupt-', 'Real-', 'Sekundar-' and 'Gesamtschule'))		1.	two semesters	Obligation

Automatic check for completeness

The system can perform an automatic check for completeness for this module.

Previus version of this module

28-RDP_a Methods of Calculation in Physics

Legend

1: The module structure displays the required number of study requirements and examinations.
2: LP is the short form for credit points.
3: The figures in this column are the specialist semesters in which it is recommended to start the module. Depending on the individual study schedule, entirely different courses of study are possible and advisable.
4: Explanations on mandatory option: "Obligation" means: This module is mandatory for the course of the studies; "Optional obligation" means: This module belongs to a number of modules available for selection under certain circumstances. This is more precisely regulated by the "Subject-related regulations" (see navigation).
5: Workload (contact time + self-study)
SoSe: Summer semester
WiSe: Winter semester
SL: Study requirement
Pr: Examination
bPr: Number of examinations with grades
uPr: Number of examinations without grades
: This academic achievement can be reported and recognised.