Labor Grundlagen Physik
Im Labor Grundlagen Physik führen Studierende selbstständig Experimente zu verschiedenen Themen der Physik durch.
Sie erforschen dabei ein breites Spektrum an physikalischen Phänomenen aus den Bereichen Mechanik, Wärmelehre, Elektrizität und Optik.
Bei der gemeinsamen Arbeit im Labor eignen sie sich gleichzeitig auch die grundlegenden Methoden des wissenschaftlichen Arbeitens an.
Als Teamarbeit koordinieren die Studierenden die verschiedenen Aufgaben in kleinen Gruppen .
Dies umfasst die Planung und Durchführung der experimentellen Arbeitsschritte, den zielgerichtete Einsatz verschiedener Messmittel und Elektronik zur Aufnahme und Digitalisierung von Messdaten und im Anschluss die Dokumentation und Auswertung der Ergebnisse.
Auf diese Weise ermöglicht das Labor den Studierenden einen praxisorientierten Zugang zur Physik und legt fachlich und methodisch Grundlagen für die weiterführende Ingenieursausbildung.
FH-Aachen | C. Ingenhag
Messdaten - analog und digital
Die Studierenden verwenden die verschiedensten Methoden zur Erfassung von Messdaten und zur Ansteuerung von Experimenten.
Neben einfachen analogen Messmitteln wie Schieblehre und Stoppuhr, greifen sie dabei auf eine hochauflösende digitale Messtechnik mit Schnittstellen zum Labor-PC zurück.
Dies erleichtert die Digitalisierung und Verarbeitung von Messdaten und fördert den Umgang mit moderner Labortechnik.
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Moderne Programmiersprachen und webbasierte Entwicklungsumgebungen
Programmierkenntnisse und Datenverarbeitung sind ein wichtiger Baustein der Ingenieursausbildung.
Im Labor stehen dazu sowohl lokal installiert der Interpreter Spyder oder auch die webbasierte interaktive Entwicklungsumgebung JupyterLab zur Verfügung.
Die Verarbeitung eigener physikalischer Messdaten liefert den Studierenden einen einfachen und motivierenden Einstieg in das Verwenden der Programmiersprache Python
Zum Beispiel werten die Studierenden ihre Messdaten mittels Kurvenanpassungen aus und treffen Vorhersagen über das untersuchte physikalische Systeme unter Berücksichtigung von Messfehlern.
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Learning by Doing - Probieren geht über Studieren
Das Pohlsche Rad ist ein schönes Beispiel zur Untersuchung von Schwingungs- und Resonanzphänomenen. Auch ohne die physikalischen Gesetzmäßigkeiten schon genau zu kennen, eignet es sich gut um einfach mal auszuprobieren. Welchen Einfluss verschiedenen Parameter auf die Drehschwingung haben, zeigen die Messdaten der Schwingungszustände, welche kontinuierlich oder diskret aufgezeichnet werden können. So können Studierenden selbst entscheiden, welche Parameterbereiche für ein bestimmtes Verhalten benötigt werden und welche Aufnahme- und Auswertemethodik diese gut darstellt. Im Umgang mit der Vielfalt der Möglichkeiten steht der Laboringenieur natürlich gerne mit Rat und Tat zur Seite! So ist die Auswertung und die Bestimmung der systemrelevanten Parameter am Ende leicht gemacht.
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Optik - mit Durchblick
Die Optik und die vielfach verwandte Lasertechnik sind Gebiete, in denen faszinierende physikalische Prinzipien immer wieder neu technologischen Fortschritt ermöglichen.
Umso wesentlicher ist es für die Studierenden, die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten einmal selbst zu erkunden.
In der geometrischen Optik dreht sich alles um Linsen, Abstände und optische Abbildungen. Studierende experimentieren mit Sammel- und Zerstreuungslinsen und erlernen deren Abbildungseigenschaften und die zugehörigen mathematischen Gleichungen. So bildet sich der gedankliche Zusammenhang, die alltäglichen optischen Erfahrungen besser zu verstehen und gezielte Problemstellungen aber auch weiterführende Fragen zu lösen.
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Bleiben Sie neugierig und hinterfragen Sie Ihr Fach!
Der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Richard Feyman bechrieb den Prozess, wie wir Erkenntnis über die Natur und darauf beruhende nützlich Berechenbarkeit gewinnen können, einmal so:
Im Prinzip suchen wir neue physikalische Gesetze auf folgende Weise: Erst raten wir sie. Dann berechnen wir die Konsequenzen unseres Rateversuchs um zu sehen, was daraus folgen würde, wenn unser geratenes Gesetz stimmen würde. Dann vergleichen wir das Ergebnis dieser Berechnung, mit der Natur, mit dem Experiment oder der Erfahrung, vergleichen es direkt mit der Beobachtung, um zu sehen, ob es klappt.
Wenn es mit dem Experiment nicht übereinstimmt, ist es falsch.
In diesem einfachen Satz steckt der Schlüssel zur Wissenschaft. Es spielt keine Rolle wie schön die Idee ist. Es spielt keine Rolle, wie klug man ist, wer die Idee gehabt hat oder wie sein Name lautet – wenn es mit dem Experiment nicht übereinstimmt, ist es falsch.
übersetzt aus:
"The Caracter of Physical Law", Richard Feynman