Modul 28-RDP_b Rechenmethoden der Physik

Fakultät

Fakultät für Physik

Modulverantwortliche*r

Turnus (Beginn)

Jedes Wintersemester

Leistungspunkte und Dauer

10 Leistungspunkte

Die Angaben zur Moduldauer finden Sie bei den Studiengängen, in denen das Modul verwendet wird.

Kompetenzen

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.

Lehrinhalte

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

Empfohlene Vorkenntnisse

—

Notwendige Voraussetzungen

—

Erläuterung zu den Modulelementen

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.

Modulstruktur: 1 SL, 1 uPr ¹

Veranstaltungen

Einführungsblock

Art Vorlesung mit Übungsanteil

Turnus Findet in den ersten 4 Wochen des Wintersemesters statt

Workload⁵ 60 h (40 + 20)

LP 2

Rechenmethoden der Physik I

Art Vorlesung

Turnus Start in der 5. Woche des Wintersemesters

Workload⁵ 30 h (20 + 10)

LP 1

Rechenmethoden der Physik II

Art Vorlesung

Turnus SoSe

Workload⁵ 60 h (30 + 30)

LP 2

Übungen zu Rechenmethoden der Physik I

Art Übung

Turnus Start in der 5. Woche des Wintersemesters

Workload⁵ 60 h (20 + 40)

LP 2 [SL]

Übungen zu Rechenmethoden der Physik II

Art Übung

Turnus SoSe

Workload⁵ 60 h (30 + 30)

LP 2 [Pr]

Studienleistungen

Zuordnung Prüfende	Workload	LP²
Lehrende der Veranstaltung Übungen zu Rechenmethoden der Physik I (Übung) 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.	siehe oben	siehe oben

Prüfungen

Portfolio mit Abschlussprüfung

Zuordnung Prüfende Lehrende der Veranstaltung Übungen zu Rechenmethoden der Physik II (Übung)

Gewichtung unbenotet

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).

In diesen Studiengängen wird das Modul verwendet:

Studiengang	Variante	Profil	Empf. Beginn ³	Dauer	Bindung ⁴
Erweiterungsfach / Bachelor Erweiterungsfach [Prüfungsordnung vom 21.03.2023 mit Änderungen vom 30.11.2023 und 26.04.2024]	Physik (FsB von 2022): Erweiterungsfach Bachelor Fach (Haupt-, Real-, Sekundar- und Gesamtschulen)		1.	zwei Semester	Pflicht
Erweiterungsfach / Bachelor Erweiterungsfach [Prüfungsordnung vom 21.03.2023 mit Änderungen vom 30.11.2023 und 26.04.2024]	Physik (FsB von 2022): Erweiterungsfach Bachelor Nebenfach (Gymnasium und Gesamtschule)		1.	zwei Semester	Pflicht
Individueller Ergänzungsbereich – Themenbereiche / Individuelle Ergänzung im Bachelor	Interdisziplinarität	Übergreifend	1. o. 2. o. 3. o. 4. o. 5.	zwei Semester	Wahlpflicht
Medizinphysik / Bachelor of Science [FsB vom 28.03.2024]	1-Fach (fw)		1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	1-Fach (fw)	Physik	1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	1-Fach (fw)	Astrophysik	1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	1-Fach (fw)	Biophysik	1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	1-Fach (fw)	Kern- und Teilchenphysik	1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	1-Fach (fw)	Materialphysik	1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	1-Fach (fw)	Optik und Photonik	1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Nebenfach (fw)		1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Kernfach (Gymnasium und Gesamtschule)		1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Nebenfach (Gymnasium und Gesamtschule)		1.	zwei Semester	Pflicht
Physik / Bachelor of Science [FsB vom 01.08.2022 mit Änderung vom 01.04.2025]	Fach (Haupt-, Real-, Sekundar- und Gesamtschulen)		1.	zwei Semester	Pflicht

Automatische Vollständigkeitsprüfung

In diesem Modul kann eine automatische Vollständigkeitsprüfung vom System durchgeführt werden.

Frühere Version dieses Moduls

28-RDP_a Rechenmethoden der Physik

Legende

1: Die Modulstruktur beschreibt die zur Erbringung des Moduls notwendigen Prüfungen und Studienleistungen.
2: LP ist die Abkürzung für Leistungspunkte.
3: Die Zahlen in dieser Spalte sind die Fachsemester, in denen der Beginn des Moduls empfohlen wird. Je nach individueller Studienplanung sind gänzlich andere Studienverläufe möglich und sinnvoll.
4: Erläuterungen zur Bindung: "Pflicht" bedeutet: Dieses Modul muss im Laufe des Studiums verpflichtend absolviert werden; "Wahlpflicht" bedeutet: Dieses Modul gehört einer Anzahl von Modulen an, aus denen unter bestimmten Bedingungen ausgewählt werden kann. Genaueres regeln die "Fächerspezifischen Bestimmungen" (siehe Navigation).
5: Workload (Kontaktzeit + Selbststudium)
SoSe: Sommersemester
WiSe: Wintersemester
SL: Studienleistung
Pr: Prüfung
bPr: Anzahl benotete Modul(teil)prüfungen
uPr: Anzahl unbenotete Modul(teil)prüfungen
: Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.