Klassische Teilchen und Felder
(Mechanik und Elektrodynamik für LaG)

Die Vorlesung richtet sich weitgehend nach folgendem Lehrbuch:

Theoretische Physik
M. Bartelmann, B. Feuerbacher, T. Krüger, D. Lüst, A. Rebhan, A. Wipf
Springer Spektrum (2015)

Sie können die elektronische Version des Buches aus dem Netz der TU Darmstadt kostenfrei über die ULB bzw. die Webseite des Springer-Verlages herunterladen. Hier der direkte Link zum
 

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Das Buch behandelt die gesamte Theoretische Physik aus dem Bachelor-Studiengang Physik, d.h. wesentlich mehr als wir in der Vorlesung abdecken können. Die Vorlesung wird die ersten Kapitel aus den Teilen zur Mechanik und zur Elektrodynamik behandeln und ich werde immer auf die relevanten Abschnitte im Buch verweisen.

Hierzu aber gleich eine Warnung: Das Herunterladen des Buches ersetzt weder die Teilnahme an der Vorlesung noch die eigenständige Auseinandersetzung mit dem Stoff!!!

Zusätzlich können Sie unter den folgenden Links meine handschriftlichen Vorlesungsnotizen für die einzelnen Vorlesungen herunterladen.

Datum	Inhalt	Link
18.10.	1. Vorlesung Inhalt - 0. Vorbemerkungen
20.10.	2. Vorlesung 1 Newton'sche Axiome - 1.1 Grundlagen - 1.2 Newton'sche Axiome
25.10.	3. Vorlesung 1.2 Newton'sche Axiome - 1.3 Eindimensionale Bewegung
27.10.	4. Vorlesung 1.4 Energiesatz in 1D
1.11.	5. Vorlesung 1.5 Dreidimensionale Bewegung - 1.6 Energieerhaltung und konservative Kräfte
3.11.	6. Vorlesung 1.6 Energieerhaltung und konservative Kräfte
8.11.	7. Vorlesung 2 Koordinatentrafos und beschl. Bezugssysteme - 2.1 Galilei-Transformation - 2.2 Beschleunigte Bezugssysteme - 2.3 Kräfte in rotierenden Bezugssystemen
10.11.	8. Vorlesung 2.3 Kräfte in rotierenden Bezugssystemen - 2.4 Krummlinige Koordinatensysteme
15.11.	9. Vorlesung 2.4 Krummlinige Koordinatensysteme
17.11.	10. Vorlesung 3 Systeme von Punktmassen - 3.1 Grundlagen und Erhaltungssätze
22.11.	11. Vorlesung 3.1 Grundlagen und Erhaltungssätze
24.11.	12. Vorlesung 3.2 Zweikörper-Zentralkraftproblem
29.11.	13. Vorlesung 3.3 Kepler-Problem
1.12.	14. Vorlesung 3.3 Kepler-Problem
6.12.	15. Vorlesung 4. Starre Körper - 4.1 Freiheitsgrade des starren Körpers - 4.2 Kinetische Energie und Drehimpuls
8.12.	16. Vorlesung 4.3 Trägheitstensor und Trägheitsmomente - 4.4 Kontinuierliche Massenverteilungen - 4.5 Bewegungsgleichungen
13.12.	17. Vorlesung 5. Lagrange-Formalismus - 5.1 Systeme mit Zwangsbedingungen
15.12.	18. Vorlesung 5.2 Lagrange-Gleichungen erster Art
20.12.	19. Vorlesung 5.3 Lagrange-Gleichungen zweiter Art
22.12.	20. Vorlesung 5.3 Lagrange-Gleichungen zweiter Art - 5.4 Anwendung des Lagrange-Formalismus
10.01.	21. Vorlesung 6. Maxwell-Gleichungen - 6.1 Aufstellung der Maxwell-Gleichungen
12.01.	22. Vorlesung 6.1 Aufstellung der Maxwell-Gleichungen
17.01.	23. Vorlesung 6.1 Aufstellung der Maxwell-Gleichungen
19.01.	24. Vorlesung 6.1 Aufstellung der Maxwell-Gleichungen
24.01.	25. Vorlesung 6.2 Lichtgeschwindigkeit in den Maxwell-Gleichungen
26.01.	26. Vorlesung 6.3 Maxwell-Gleichungen und Potentiale - 7. Elektrostatik - 7.1 Elektrostatisches Potential
31.01.	27. Vorlesung 7.2 Randbedingungen auf Leiteroberflächen - 7.3 Bildladungsmethode
2.02.	28. Vorlesung 8. Magnetismus und elektrische Ströme - 8.1 Magnetostatik
7.02.	29. Vorlesung 9. Elektromagnetische Wellen - 9.1 Ausbreitung im Vakuum

Hier finden Sie die Aufgabenblätter zu den Übungen. Die Musterlösungen werden in der jeweils folgenden Woche bereitgestellt.

Datum	Titel	Aufgaben	Musterlösung
21.10.	1. Übung Vektoralgebra in der Ebene - Skalarprodukte - Schiefe Ebene
28.10.	2. Übung Integration - Trennung der Variablen - Beschleunigte Bewegung - Beschleunigte Bewegung mit Luftwiderstand
4.11.	3. Übung Physikalische Arbeit und Länge einer Kurve - Raketengleichung - Harmonischer Oszillator
11.11.	4. Übung Drehmatrizen - Foucault'sches Pendel - Freier Fall in einem rotierenden Bezugssystem (zur Abgabe)
18.11.	5. Übung Krummlinige Koordinaten - Drehimpuls im Zentralpotential - Geostationärer Orbit
25.11.	6. Übung Hantel im freien Fall - Energieerhaltung für die Radialgleichung - Lagrange-Punkte
2.12.	7. Übung Periheldrehung - Laplace-Runge-Lenz Vektor - Fall durch den Erdmittelpunkt (zur Abgabe)
9.12.	8. Übung Trägheitsmomente - Rollender Zylinder - Physikalisches Pendel
16.12.	9. Übung Zwangsbedingungen - Bergabfahrt - Stange mit Feder
23.12.	10. Übung Pendel an Feder - Lagrange-Formalismus in Kugelkoordinaten - Perle (zur Abgabe)
13.01.	11. Übung Dirac'sche Deltafunktion - Divergenz des Coulomb-Feldes - Fluss durch Kugeloberfläche
20.01.	12. Übung Zerlegungssatz für Vektorfelder - Parallele Stromleiter - Helmholtz-Spule
27.01.	13. Übung Elektrostatik - Induktionsgesetz für magnetische Monopole - Dipolfeld (zur Abgabe)
3.02.	14. Übung Spiegelladung - Kugelkondensator - Oberflächenladungsdichte

Neben dem Lehrbuch von Bartelmann et al. gibt eine ganze Reihe sehr guter Lehrbücher zur Mechanik und zur Elektrodynamik. Viele davon beinhalten weit mehr Stoff als für die Vorlesung relevant ist. Trotzdem lohnt sich ein Blick in die Literatur, um auch andere Perspektiven und Herangehensweisen zu den einzelnen Themen kennenzulernen.

• Mechanik
• H. Goldstein, Klassische Mechanik, Akademische Verlagsgesellschaft, Wiesbaden 1978.
• F. Scheck, Mechanik, Springer, Heidelberg 1988.
• T. Fließbach, Mechanik, B.I. Verlag, Mannheim 1991.
• W. Greiner, Mechanik I und II, Harri Deutsch, Thun 1992, 1993.
• W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik, Bd I, Klassische Mechanik, Springer, Heidelberg 2001.
• W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik, Bd II, Analytische Mechanik, Springer, Heidelberg 2001.
• Elektrodynamik
• J.D. Jackson, Klassische Elektrodynamik, de Gruyter, Berlin 1983.
• W. Greiner, Theoretische Physik Bd. III, Harry Deutsch, Thun 1991.
• W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik, Bd III, Elektrodynamik, Springer, Heidelberg 2001.