Modulbeschreibung
Mehrdimensionale Analysis & Schwingungslehre / Optik
Kürzel:
M_MAS
Durchführungszeitraum:
FS/14-FS/16
ECTS-Credits:
6
Arbeitsaufwand:
180
Lernziele:
Die Studierenden
- können einfache praktische Probleme in mathematische Sprache übertragen, anschliessend analysieren und lösen. Sie sind in der Lage, die Lösungen aus Anwendungssicht zu bewerten.
- können mit mathematischen Fachbegriffen umgehen und Sachverhalte im mathematisch-technischen Umfeld korrekt formulieren.
- verstehen das Konzept von Funktionen in mehreren Variablen.
- können Funktionen in zwei Variablen graphisch darstellen.
- verstehen die Differentialrechnung für Funktionen in mehreren Variablen.
- können Optimierungsaufgaben für Funktionen in mehreren Variablen lösen.
- verstehen die Grundlagen der Integralrechnung für Funktionen in mehreren Variablen.
- können Flächenintegrale und Volumenintegrale berechnen.
- können geometrische Flächen mit Funktionen in Parameterdarstellung modellieren.
- besitzen Problemlösungs- und Umsetzungskompetenz.
- können modellieren, abstrahieren, strukturieren, analysieren und synthetisieren.
- besitzen eine fachsprachliche Ausdrucksfähigkeit und können präzise formulieren.
- verfügen über Selbstdisziplin, Leistungsbereitschaft und die Fähigkeit, analytisch und lösungsbezogen zu denken.
Die Studierenden
- kennen die physikalischen Erscheinungen im Verhalten schwingfähiger Systeme, verstehen deren Zusammenhänge und verfügen über die zu ihrer Beschreibung nötigen Begriffe.
- erkennen Schwingungsphänomene im Alltag und in technischen Anwendungen, können die Zusammenhänge verbal beschreiben und dafür geeignete physikalische Modelle entwerfen.
- können entsprechende praktische Fragestellungen bei einfachen linearen mechanischen und elektrischen Systemen in mathematische Sprache übertragen, analysieren, lösen und das Ergebnis im Problemkontext bewerten.
- können die Funktionsweise einfacher optischer Instrumente erklären.
- kennen die Phänomene der Interferenz und der Beugung in der Optik und verstehen deren Konsequenz für optische Verfahren und Instrumente.
- kennen den Welle-Teilchen-Dualismus der Materie.
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Würsch Christoph
Telefon/EMail:
++41 (0)81 7553452
/ christoph.wuersch@ost.chStandort (angeboten):
Buchs, Chur, Waldau St.Gallen
Fachbereiche:
Mathematik, Physik
Vorausgesetzte Module:
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Vorausgesetzt ist das Modul Elektrotechnik & Lineare Algebra I.
Das Modul Elektrotechnik & Lineare Algebra II sollte vorher oer mindestens parallel dazu besucht werden.
Modultyp:
Standard-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 4)
Standard-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 4)
ECTS-Credits pro Kategorie
Grundlagenmodule / 6 Credits
Grundlagenmodule / 6 Credits
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Prüfung nach spezieller Definition
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in zwei Teilen statt. Die Kurse Mehrdimensionale Analysis sowie Schwingungslehre / Optik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird in jedem der beiden Kurse eine Prüfung geschrieben.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird in jedem der beiden Kurse eine Prüfung (Gewicht je 17%) geschrieben.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in zwei Teilen statt. Die Kurse Mehrdimensionale Analysis (Gewicht 33%) sowie Schwingungslehre / Optik (Gewicht 33%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
33%Modulschlussprüfung Mehrdimensionale Analysis (MAS_A-msp)
17%Zwischenprüfung Mehrdimensionale Analysis (MAS_A-zp)
33%Modulschlussprüfung Schwingungslehre / Optik (MAS_S-msp)
17%Zwischenprüfung Schwingungslehre / Optik (MAS_S-zp)
Kurse in diesem Modul
Mehrdimensionale Analysis
Kürzel:
MAS_A
Arbeitsaufwand:
105
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können einfache praktische Probleme in mathematische Sprache übertragen, anschliessend analysieren und lösen.
- können mit mathematischen Fachbegriffen umgehen und Sachverhalte im mathematisch-technischen Umfeld korrekt formulieren.
- verstehen das Konzept von Funktionen in mehreren Variablen.
- können Funktionen in zwei Variablen graphisch darstellen.
- verstehen die Differentialrechnung für Funktionen in mehreren Variablen.
- können Optimierungsaufgaben für Funktionen in mehreren Variablen lösen.
- verstehen die Grundlagen der Integralrechnung für Funktionen in mehreren Variablen.
- können Flächenintegrale und Volumenintegrale berechnen.
- können geometrische Flächen mit Funktionen in Parameterdarstellung modellieren.
- besitzen Problemlösungs- und Umsetzungskompetenz.
- können modellieren, abstrahieren, strukturieren, analysieren und synthetisieren.
- besitzen eine fachsprachliche Ausdrucksfähigkeit und können präzise formulieren.
- verfügen über Selbstdisziplin, Leistungsbereitschaft und die Fähigkeit, analytisch und lösungsbezogen zu denken.
Plan und Lerninhalt:
- Mathematische Modellbildung
- Mathematische Fachsprache
- Funktionen in mehreren Variablen
- Differentialrechnung für Funktionen in mehreren Variablen (partielle Ableitungen, Gradient, totales Differential)
- Integralrechnung für Funktionen in mehreren Variablen (Flächenintegrale, Volumenintegrale, Variablentransformation)
- Flächen in Parameterform
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Würsch Christoph
Fachbereiche:
Mathematik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Eine Prüfung während der Unterrichtsphase und eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit dem Kurs Schwingungslehre / Optik.
Lehr- und Lernmethoden:
Unterrichtsgespräch im Klassenverband, Selbststudium (Übungsaufgaben, Vor- und Nachbereitung der Fachinhalte, sowie das selbstständige Erarbeiten von Sachverhalten)
Bibliographie:
Papula Formelsammlung
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 6 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Schwingungslehre / Optik
Kürzel:
MAS_S
Arbeitsaufwand:
75
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen physikalische Erscheinungen im Verhalten schwingfähiger Systeme, verstehen Zusammenhänge und verfügen über die zu ihrer Beschreibung notwendigen Begriffe.
- erkennen Schwingungsphänomene im Alltag und in technischen Anwendungen und können dafür geeignete physikalische Modelle entwerfen.
- können entsprechende praktische Fragestellungen bei einfachen linearen mechanischen und elektrischen Systemen in mathematische Sprache übertragen, analysieren, lösen und das Ergebnis im Problemkontext bewerten.
- Kennen die Grundlagen der geometrischen Optik und können die Funktionsweise einfacher optischer Instrumente erklären.
- kennen die Phänomene der Interferenz und der Beugung in der Optik und verstehen deren Konsequenz für optische Verfahren und Instrumente.
- kennen den Welle-Teilchen-Dualismus der Materie und die Grundlagen der Quantenphysik.
Im Einzelnen bedeutet dies: die Studierenden
- können die Differentialgleichung einfacher mechanischer und elektrischer schwingfähiger Systeme aufstellen und kennen die Differentialgleichung von frei schwingenden Systemen ohne und mit Dämpfung und deren Lösungen.
- können die Differentialgleichung eines periodisch gestörten Systems aufstellen, wissen wie die Amplitude von der Störfrequenz abhängt und wie die allgemeine Lösung der Differentialgleichung aussieht.
- können die Differentialgleichung von gekoppelten Pendeln aufstellen und wissen, wie man deren Lösung erhält.
- kennen die Grundlagen der Optik und die Randbedingungen der geometrischen Optik.
- verstehen das Phänomen der Polarisation von Licht und kennen die verschiedenen Möglichkeiten zur Erzeugung von linear polarisiertem Licht.
- können die Brennweiten dünner Linsen berechnen und geometrisch und algebraisch die Abbildung einfacher optischer Systeme ermitteln.
- können die Strahlengänge von Lupe, Mikroskop, Fernrohr und Auge erklären.
- können die Interferenzphänomene an einfachen Elementen erklären.
- können Beugungsphänomene an optischen Gittern, Spalten und Blenden beschreiben und das Auflösungsvermögen optischer Instrumente erklären.
- kennen den Welle-Teilchen-Dualismus und können die Eigenschaften von Licht und von Materie jeweils im Teilchenbild und im Wellenbild beschreiben.
- kennen die Grundlagen der Quantenphysik.
Die Studierenden
- besitzen Problemlösungs- und Umsetzungskompetenz.
- können modellieren, abstrahieren, strukturieren, analysieren und synthetisieren.
- besitzen eine fachsprachliche Ausdrucksfähigkeit, können präzise formulieren und überzeugend argumentieren.
- verfügen über Selbstdisziplin, Leistungsbereitschaft und die Fähigkeit, analytisch und lösungsbezogen zu denken.
Plan und Lerninhalt:
- Ungedämpfte Schwingungen
- Gedämpfte Schwingungen
- Erzwungene Schwingungen, Resonanz
- Gekoppelte Schwingungen
- Abbildungen mit dünnen Linsen
- Funktionsweise einfacher optischer Instrumente
- Interferenz
- Beugung
- Auflösungsvermögen optischer Instrumente
- Materiewellen
- Photoeffekt
- Materie-Teilchen-Dualismus
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Würsch Christoph
Fachbereiche:
Physik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Eine Prüfung während der Unterrichtsphase und eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit dem Kurs Mehrdimensionale Analysis.
Lehr- und Lernmethoden:
- Experimentalvorlesung, Übungen
- Selbststudium (selbstständiges Erarbeiten von Sachverhalten)
Bibliographie:
Skripten
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Vorlesung mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 100
- Harte Grenze: nein