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	Vorlesung	Youtube
1	Hydrodynamik	Bilanzieren	H1	Kurzfassung
2	Hydrodynamik	Energiestrom und Prozessleistung	H2	Kurzfassung
3	Hydrodynamik	Widerstand und Speicher	H3	Kurzfassung
4	Hydrodynamik	Trägheit als Induktivität	H4	Kurzfassung
5	Elektrodynamik	Ladung und Strom	E1	Kurzfassung
6	Elektrodynamik	Widerstand und Prozessleistung	E2	Kurzfassung
7	Elektrodynamik	Ladungs- und Energiespeicher	E3	Kurzfassung
8	Elektrodynamik	Magnetfeld und Induktivität	E4	Kurzfassung
9	Translationsmechanik	Impuls, Impulsstrom und Kraft	T1	Kurzfassung
10	Translationsmechanik	Impuls und Energie	T2	Kurzfassung
11	Translationsmechanik	Impuls bei Kreisbewegung	T3	Kurzfassung
12	Translationsmechanik	Gravitation als Impulsquelle	T4	Kurzfassung
13	Translationsmechanik	Arbeit, kinetische und potentielle Energie	T5	Kurzfassung
14	Translationsmechanik	Widerstand und Auftrieb	T6	Kurzfassung

zweites Semester

Woche	Gebiet	Thema	Vorlesung	Youtube
1	offenes System	konvektiver Transport, Energieströme	O1	Kurzfassung
2	offenes System	Impulsbilanz bei offenen Systemen	O2	Kurzfassung
3	Thermodynamik	Wärme als Entropie	TH1	Kurzfassung
4	Thermodynamik	Entropie und Enthalpie	TH2	Kurzfassung
5	Thermodynamik	Carnotor und ideales Gas	TH3	Kurzfassung
6	Thermodynamik	Kreisprozesse	TH4	Kurzfassung
7	Thermodynamik	Wärmetransport	TH5	Kurzfassung
8	Thermodynamik	Reale Stoffe	TH6	Kurzfassung
9	Rotationsmechanik	Drehimpuls und Energie	R1	Kurzfassung
10	Rotationsmechanik	Massenmittelpunkt, Kinematik	R2	Kurzfassung
11	Rotationsmechanik	Drehimpulsquelle und Bahndrehimpuls	R3	Kurzfassung
12	Rotationsmechanik	Mechanik des starren Körpers	R4	Kurzfassung
13	Rotationsmechanik	Schwenkbewegung und Unwucht	R5	Kurzfassung
14	Physik	Repetition	M	Kurzfassung

Links

• Begrüssung der Studierenden
• Informationen für die Studierenden
• Übersicht
• Vortrag in Cottbus