In den vier Modulen des ersten Studienjahres betrachtet man die Technische Physik aus verschiedenen Perspektiven und behandelt vor allem die Grundlagen. Mathematik macht im Bachelorstudiengang Technische Physik einen wichtigen Teil des Studiums aus, denn ohne Mathematik können Technische Physiker die Ihnen vorgelegten Probleme nicht lösen. Die Projekte, an denen man im ersten Jahr beteiligt ist, haben einen direkten Bezug zu den Themen der Module.
Modul 1: Dynamik & Relativität
Im ersten Modul dreht sich alles um die Themen Dynamik und Relativität. Dynamik ist ein klassisches Fach der Physik, dem Du vielleicht schon auf der Schule begegnet bist. Es geht dabei vor allem um die Beziehung zwischen den Kräften und der Bewegung von Körpern. Nicht nur Translation (Verschiebung), sondern auch Rotation, Vibration und Wellen werden behandelt. Um den Stoff zu veranschaulichen, werden zahlreiche Beispiele aus der Praxis herangezogen, zum Beispiel eine Pendeluhr, ein Auto, das ins Schleudern gerät, oder ein Spaceshuttle. In dem abstrakteren Teilgebiet Relativität lernt man beispielsweise, dass scheinbar vertraute Begriffe wie „Distanz“ und „Zeit“ davon abhängig sind, wie schnell sich der Beobachter bewegt.
Die Studenten gehen gleich im ersten Modul ins Labor. Dort lernen sie, ein naturwissenschaftliches Experiment selbstständig zu planen und durchzuführen und anschließend über ihre Ergebnisse Bericht zu erstatten. Im Projekt dieses Moduls wird der Effekt von Rotation, Reibung und Translation auf die Bewegungsbahn eines Sportobjekts untersucht: zum Beispiel der Winkel, in dem ein Queue eine Billardkugel treffen muss, um einen bestimmten Trickshot auszuführen. In dem Film unten, der von Studenten der Technische Physik gedreht wurde, sieht man die Demonstration eines solchen Kunststoßes.
Modul 2: Thermodynamik
Das zweite Modul steht ganz im Zeichen der Thermodynamik. Gemeinsam mit Kommilitonen der Studiengänge Advanced Technology und Technische Chemie lernt man hier alles über Thermodynamik und thermodynamische Zyklen, die in Motoren, Wasserpumpen und Dampfmaschinen zum Einsatz kommen. Im Projekt dieses Moduls geht es um die Anwendung der Thermodynamik in der Praxis. Die Projektaufgabe wechselt von Jahr zu Jahr. Deine Vorgänger haben beispielsweise eine Kühlmaschine entworfen, gebaut und getestet oder – für eine Marsmission – ein System entwickelt, mit dem sich aus dem großen Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht, der an der Oberfläche dieses Planeten herrscht, Energie gewinnen lässt. Im Labor werden in diesem Modul die Fertigkeiten, die man im ersten Modul erworben hat, weiter ausgebaut.
Modul 3: Quantum & Messen
Um die Eigenschaften von Materialien zu bestimmen, muss man über ihre Atome und ihre atomaren Strukturen Bescheid wissen. Das ist der Stoff des dritten Moduls im Bachelor Physik. So lernen die Studierenden beispielsweise, die Eigenschaften von Materialien zu ihrem Aufbau auf atomarer Ebene in Beziehung zu setzen, und sie erfahren, inwiefern Transparenz mit der Anordnung von Atomen zusammenhängt. Ferner enthält dieses Modul eine Einführung in die Quantenmechanik. Im Projekt dieses Moduls setzen sich die Studierenden mit Material im Rahmen von Energieanwendungen auseinander. Auch die Arbeit im Labor ist Bestandteil dieses Moduls und baust Du eine optische LED- Fotodiode Sender- Empfänger Schaltung womit Du ein Musiksignal übertragen kannst.
Modul 4 im Bachelor Physik: Felder & Elektromagnetismus
Im vierten Modul lernt man neben den Einzelphänomenen Elektrizität und Magnetismus auch etwas über das Phänomen, das beide miteinander verbindet. Natürlich kommen wir auch hier nicht ohne Mathematik aus: Die Studenten des Fachbereichs Technische Physik lernen die Integration gekrümmter Flächen, und augenscheinlich sehr mühsame Berechnungen werden auf einmal durch die Verwendung von Integralsätzen ganz einfach. Im Rahmen des Projekts führen die Studierenden – zusammen mit Kommilitonen aus dem Fachbereich Technische Mathematik – ein altes Experiment auf eine moderne und kreative Art durch. Es geht um ein Experiment, das in der Vergangenheit der Anlass für die Formulierung eines Kernbegriffs der Elektrizität und des Magnetismus war. Ferner lernen die Studierenden in diesem Modul etwas über die Entstehung der dazugehörigen Theorie, und wir gehen ausführlich auf die Unterschiede der wissenschaftlichen Ansätze von Mathematikern und Physikern ein.
Das zweite Studienjahr
Im zweiten Jahr des Bachelors Physik werden Wissen und Fähigkeiten weiter ausgebaut. Nähere Informationen findest Du unter das zweite Studienjahr des Bachelorstudiengangs Technische Physik.