Die Physik bildet die Grundlage aller Naturwissenschaften. Ein Modell, das in der Chemie, Biologie, im Maschinenbau, in der Elektrotechnik oder einer anderen wissenschaftlichen Disziplin entwickelt wird, muss den Gesetzen der Physik gehorchen. Dieser Kurs erklärt die Physik der Teilchenbewegung, Arbeit und Energie, Elektrostatik, Magnetostatik, Wellen und Optik. Neben der Diskussion physikalischer Gesetze entwickeln Sie Fähigkeiten zur Problemlösung, die über den Physikunterricht hinaus nützlich sind. Das erste Kapitel ist den Fähigkeiten zur Problemlösung gewidmet.
Wissenschaftliche E-Notation – Große Zahlen wie $6.023\times 10^{23}=$ 6.023E23 und kleine Zahlen wie $1.6022\times 10^{-19}=$ 1.6022E-19 werden in wissenschaftlicher E-Notation geschrieben, da es sonst zu viele Nullen zum Ausschreiben gäbe.
Differenzierung und Integration – Es wird erwartet, dass Sie Funktionen wie $\exp(x)$, $\sin(x)$, $\cos(x)$ und Polynome $x^n$, $1/x^n$ differenzieren und integrieren können. Sie sollten auch in der Lage sein, Computeralgebraprogramme wie Wolfram Alpha zu verwenden, um Funktionen zu integrieren und zu differenzieren. Wenn die Computeralgebraprogramme keine Lösung finden, sollten Sie wissen, wie man Integration und Differentiation numerisch durchführt.
Dimensionsanalyse – Durch die Überprüfung der Einheiten auf der linken und rechten Seite einer Gleichung kann festgestellt werden, ob bei einer Ableitung ein Fehler gemacht wurde. Wenn die Einheiten nicht übereinstimmen, liegt ein Fehler vor.
Grafische Lösungen – Sie können jede Gleichung einer einzelnen Variablen lösen, wie z. B. $\sqrt{5^{\sin(x)}} = \cos(\sqrt{|x|})$. Dafür gibt es verschiedene numerische Methoden, aber eine ziemlich robuste Methode besteht darin, die linke und rechte Seite der Gleichung darzustellen und zu sehen, wo sich die Linien kreuzen.
Arbeiten mit Datentabellen – Manchmal müssen Sie Datentabellen auswerten. Sie sollten wissen, wie Sie die Daten in ein Tabellenkalkulationsprogramm importieren und bearbeiten.
Vektoren – Viele physikalische Größen wie eine Kraft oder eine Geschwindigkeit sind Vektoren. Sie müssen in der Lage sein, Vektoren zu addieren und zu subtrahieren und mit dem Vektorinnenprodukt und dem Vektorkreuzprodukt vertraut zu sein.
Skripte – Viele numerische Probleme, die mit einem Taschenrechner gelöst werden können, lassen sich einfacher mit einem Skript lösen. Ein Skript ist ein kurzer Computercode, der zur Durchführung einer Berechnung verwendet wird. In einem Skript können Variablen definiert und mathematische Operationen auf diese Variablen ausgeführt werden.
Jedes Thema in diesem Kapitel enthält mindestens eine Online-Frage, mit der Sie Ihr Wissen testen können.
