Mathematische Grundlagen für das Physikstudium

Lehrveranstaltungen im Wintersemester 2011/12

Mathematische Grundlagen für das Physikstudium

Franz Embacher (Fakultät für Physik der Universität Wien)

260230 VO Mathematische Grundlagen für das Physikstudium 2
Vorlesung, 4st
[Vorlesungsverzeichnis]
Die Vorlesung richtet sich an Studierende des Lehramts Physik, insbesondere an jene, die nicht auch das Lehramt Mathematik studieren. Ziel ist es, eine solide Kenntnis der für das Verständnis der Physik nötigen Mathematik zu erlangen. Der Stoff orientiert sich primär an dem in den Einführungsvorlesungen Benötigten. Als Lehrbuch wird F.E.: Mathematische Grundlagen für das Lehramtsstudium Physik (Vieweg+Teubner, 2008/2011) verwendet (lagernd etwa in der Beckschen Buchhandlung, Währinger Straße 12, Tel. 01-3172152). Siehe auch den Semesterplan für die Vorlesung. Inhalt:
- Komplexe Zahlen
- Reihenentwicklung (Taylorreihen) und Approximation
- Komplexe Exponentialfunktion
- Lineare Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten
- Fehlerrechnung
- Funktionen mehrerer Variablen
- Skalar- und Vektorfelder
- Vektoranalysis ("Nabla-Kalkül"): Gradient, Divergenz, Laplace-Operator, Rotation
- Kugel- und Zylinderkoordinaten
- Mehrfachintegrale
- Parameterdarstellung und Linienintegrale
- Oberflächenintegrale
- Integralsätze der Vektoranalysis
Zeit und Ort:
- Mo 14:15 – 16:30 Uhr,
- Mi 13:00 – 13:45 Uhr,
  Seminarraum A, Währinger Straße 17, 2. Stock.
Beginn der Vorlesung: Mi 5. Oktober 2011, 13:00 Uhr.
260231 UE Übungen zu Mathematische Grundlagen für das Physikstudium 2
Übung, 2st
[Vorlesungsverzeichnis]
In den Übungen werden Aufgabenstellungen behandelt (und vorwiegend in Kleingruppen durchgeführt), die das Verstehen des Stoffes fördern und das Erlernen der nötigen Techniken erleichtern.
- Für jene, die zu Semesterbeginn das Lehrbuch noch nicht haben: Hier das erste Kapitel Komplexe Zahlen in Skriptum-Form. (Die Aufgaben sind mit denen im Buch identisch).
- Die TeilnehmerInnen werden gebeten, sich für den zu den Übungen gehörenden Bereich der eLearning-Plattform Moodle anzumelden! (Anmeldung über das Vorlesungsverzeichnis, danach einfach https://moodle.univie.ac.at/ und einloggen).
- Die Übungsaufgaben sind im verwendeten Lehrbuch enthalten.
- Übungsmodus: Arbeit in Kleingruppen. Maria Ziegler, Hannah Hoffmann und Iris Fehringer werden die Übungen als Tutorinnen unterstützen.
- Als Hilfsmittel wird das Computeralgebra-System (CAS) Mathematica eingesetzt (z.T. freiwillig, in einem Kapitel obligatorisch, s.u.). Bitte besorgen! Eine Einführung in Mathematica wird im Rahmen der Übungen von den Tutorinnen abgehalten werden (Termin: siehe Semesterplan für die Übungen).
- Siehe auch die allgemeinen Informationen über Computeralgebra. Kennenlernen von Mathematica: Einstieg in die physikalischen Rechenmethoden, Tipps in der Vorlesung und im Buch.
- Auf freiwilliger Basis werden eLearning-Elemente (Arbeit in Gruppen im dafür vorgesehenen Wiki-Arbeitsbereich) in die Übungen einbezogen. Die zur Verfügung stehenden Spezialaufgaben sind:
  Fertigstellung der Präsentationen im Wiki bitte bis Anfang Jänner! Die Betreuung erfolgt durch die Tutorinnen Maria Ziegler, Hannah Hoffmann und Iris Fehringer, die auch eine Einführung in das Arbeiten mit dem Wiki abhalten werden (Termin: siehe Semesterplan für die Vorlesung). Im Rahmen der Vorlesung (Termin: siehe Semesterplan) werden die Ergebnisse präsentiert.
- Die Aufgaben 10 – 12 des Kapitels "Reihenentwicklung (Taylorreihen) und Approximation" (Lehrbuch, S. 55) sollen mit einem CAS (vorzugsweise Mathematica) bearbeitet und die Dateien (Notebooks) bis Ende November über die eLearning-Plattform Moodle (s.o.) abgegeben werden.
- Siehe auch den Semesterplan für die Übungen.
Weiters werden einige durchgerechnete Aufgaben als Zusatzmaterial angeboten.

Zeit und Ort: Termin 1: Mi 14:00 – 15.30 Uhr | Termin 2: Di 13:00 – 14:30 Uhr.
Beide Termine: Seminarraum A, Währinger Straße 17, 2. Stock.
Beginn der Übungen für alle TeilnehmerInnen: Mi 5. Oktober 2011, 14:00 Uhr (allgemeine Informationen, Termin- und Gruppeneinteilung)
Um bestehende Lücken in den Vorkenntnissen zu schließen, wird den TeilnehmerInnen empfohlen, die Angebote des EU-Projekts Math-Bridge, an dem die Universität Wien beteiligt ist, zu nutzen. Gleichzeitig ergeht die Bitte, bei der Evaluation von Math-Bridge mitzuwirken. Siehe die Seite Math-Bridge an der Universität Wien und dort die Hinweise für Studierende der Physik.

Franz Embacher Lehrtätigkeit
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