Physik und Systemwissenschaft in Aviatik

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	Ladung und Strom	aktiv	Kurzfassung
6	Elektrodynamik	Widerstand und Prozessleistung	aktiv	Kurzfassung
7	Elektrodynamik	Ladungs- und Energiespeicher	aktiv	Kurzfassung
8	Elektrodynamik	Magnetfeld und Induktivität	aktiv	Kurzfassung
9	Translationsmechanik	Impuls, Impulsstrom und Kraft	aktiv	Kurzfassung
10	Translationsmechanik	Impuls und Energie	aktiv	Kurzfassung
11	Translationsmechanik	Impuls bei Kreisbewegung	aktiv	Kurzfassung
12	Translationsmechanik	Gravitation als Impulsquelle	aktiv
13	Translationsmechanik	Arbeit, kinetische und potentielle Energie	aktiv
14	Translationsmechanik	Widerstand und Auftrieb	aktiv

zweites Semester

Woche	Gebiet	Thema	Video
1	offenes System	konvektiver Transport, Energieströme	aktiv
2	offenes System	Impulsbilanz bei offenen Systemen	aktiv
3	Thermodynamik	Wärme als Entropie	aktiv
4	Thermodynamik	Entropie und Enthalpie	aktiv
5	Thermodynamik	Carnotor und ideales Gas	aktiv
6	Thermodynamik	Kreisprozesse	aktiv
7	Thermodynamik	Wärmetransport	aktiv
8	Thermodynamik	Reale Stoffe	aktiv
9	Rotationsmechanik	Drehimpuls und Energie	aktiv
10	Rotationsmechanik	Massenmittelpunkt, Kinematik	aktiv
11	Rotationsmechanik	Drehimpulsquelle und Bahndrehimpuls	aktiv
12	Rotationsmechanik	Mechanik des starren Körpers	aktiv
13	Rotationsmechanik	Schwenkbewegung und Unwucht	aktiv
14	Physik	Repetition	aktiv