Physik und Systemwissenschaft in Aviatik 2014

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Lernziele

Die Studierenden

  • entwickeln eine persönliche und reflektierte Arbeitstechnik.
  • können Ihre Ergebnisse mündlich und schriftlich zielgruppengerecht präsentieren.
  • kennen die Grundprinzipien der Physik der dynamischen Systeme und können diese auf Fragestellungen aus der Luftfahrt anwenden.
  • beherrschen die systemdynamische Modellbildung und Simulation.
  • können komplexe Fragestellungen analysieren und in ein dynamisches Modell umsetzen.
  • kennen die naturwissenschaftlich-technischen Grundlagen der Flugdynamik.

Lerninhalte

  • Hydrodynamik: Volumenbilanz, Prozesse und Energie, resistive, kapazitive und induktive Glieder;
  • Elektrodynamik: Strom, Spannung, Prozessleistung, lineare Glieder;
  • Translationsmechanik: Impulsbilanz, Kinematik, Energie, Gravitation, Schnittstelle zur technischen Mechanik;
  • Offene Systeme: Energie- und Impulsbilanz, instationäre Prozesse;
  • Rotationsmechanik: Drehimpulsbilanz, Rotation um eine Achse, starre Körper in der Ebene;
  • Thermodynamik: Entropie- und Energiebilanz, thermische Prozesse, TD homogener Systeme, Wärmetransport;
  • Persönliche Arbeitstechnik, Anwendung bestimmter Textsorten, Präsentationstechnik.

Modellbildung

Modellbildung und Simulation bilden einen Schwerpunkt im Fach Physik und Systemwissenschaft. In der ersten Phase lernen die Studierenden anhand kleiner Beispiele aus den Gebieten Hydrodynamik und Elektrodynamik die Technik der systemdynamischen Modellierung. Danach wird ein grösseres Beispiel aus der Translationsmechanik modelliert und simuliert. Im zweiten Semester befassen sich die Studierenden in Dreiergruppen mit je einem grossen Modell aus dem Bereich Luft- und Raumfahrt sowie der Thermodynamik, wobei jede Jahr mindestens ein neues Projekt gestartet wird.

Gliederung

Der Kurs Physik und Systemwissenschaft in Aviatik umfasst zwei Semester zu vierzehn Wochen und gliedert sich in zwei Lektionen Vorlesung, zwei Lektionen Übungen, zwei Lektionen Modellbildung sowie zwei Lektionen Arbeits- und Präsentationstechnik. Die Studierenden haben neben den Präsenzveranstaltungen (2 x 14 Wochen zu 8 Lektionen plus 13 Stunden Prüfungen) gemäss den von der Schulleitung festgelegten Regeln weitere 243 Stunden Hausarbeit (Stoff nachbearbeiten, selbständiges Üben, Berichte und Vorträge verfassen und Prüfung vorbereiten) zu leisten.

Stoffplan

erstes Semester

Woche Gebiet Thema Video Youtube
1 Hydrodynamik Bilanzieren aktiv Kurzfassung
2 Hydrodynamik Energiestrom und Prozessleistung aktiv Kurzfassung
3 Hydrodynamik Widerstand und Speicher aktiv Kurzfassung
4 Hydrodynamik Trägheit als Induktivität aktiv Kurzfassung
5 Elektrodynamik Widerstand und Kapazität playlist
6 Elektrodynamik Kapazität und Induktivität playlist
7 Translationsmechanik Impuls, Impulsstrom und Kraft aktiv Kurzfassung
8 Translationsmechanik Impuls und Energie aktiv Kurzfassung
9 Translationsmechanik Impuls bei Kreisbewegung aktiv Kurzfassung
10 Translationsmechanik Gravitation als Impulsquelle aktiv Kurzfassung
11 Translationsmechanik Arbeit, kinetische und potentielle Energie aktiv Kurzfassung
12 Translationsmechanik Widerstand und Auftrieb aktiv Kurzfassung
13 offenes System konvektiver Transport, Energieströme aktiv Kurzfassung
14 offenes System Impulsbilanz bei offenen Systemen aktiv Kurzfassung

zweites Semester

Woche Gebiet Thema Video
1 Rotationsmechanik Drehimpuls und Energie aktiv Kurzfassung
2 Rotationsmechanik Massenmittelpunkt, Kinematik aktiv Kurzfassung
3 Rotationsmechanik Drehimpulsquelle und Bahndrehimpuls aktiv Kurzfassung
4 Rotationsmechanik Mechanik des starren Körpers aktiv Kurzfassung
5 Rotationsmechanik Schwenkbewegung und Unwucht aktiv Kurzfassung
6 Thermodynamik Wärme als Entropie aktiv Kurzfassung
7 Thermodynamik Entropie und Enthalpie aktiv Kurzfassung
8 Thermodynamik Carnotor und ideales Gas aktiv Kurzfassung
9 Thermodynamik Kreisprozesse aktiv Kurzfassung
10 Thermodynamik Wärmetransport aktiv Kurzfassung
11 Thermodynamik Reale Stoffe aktiv Kurzfassung
12 Systemphysik dynamische Systeme 1. Ordnung
13 Systemphysik dynamische Systeme höherer Ordnung
14 Physik Repetition aktiv Kurzfassung

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