Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2022
Maschineningenieurwissenschaften Bachelor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bachelor-Studium (Studienreglement 2022) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Obligatorische Fächer des Basisjahres | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Basisprüfung | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Basisprüfungsblock A | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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401-0261-00L | Analysis I | O | 7 KP | 5V + 2U | A. Steiger | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Differential- und Integralrechnung von Funktionen einer und mehrerer Variablen; Vektoranalysis; gewöhnliche Differentialgleichungen erster und höherer Ordnung, Differentialgleichungssysteme; Potenzreihen. In jedem Teilbereich eine grosse Anzahl von Anwendungsbeispielen aus Mechanik, Physik und anderen Lehrgebieten des Ingenieurstudiums. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Einführung in die mathematischen Grundlagen der Ingenieurwissenschaften, soweit sie die Differential- und Integralrechnung betreffen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | U. Stammbach: Analysis I/II, Teil A, B, C und Aufgabensammlung Die Vorlesung folgt dem Skript von Prof. U. Stammbach. Die vier Bände sind im Gesamtpaket zum Spezialpreis von CHF 75.- nur im ETH Store erhältlich und sehr zu empfehlen. Es findet kein Hörsaalverkauf statt. Eine digitale Version der Teile A, B und C wird zur Verfügung gestellt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | Die Übungsaufgaben und Online-Quizzes sind ein wichtiger Bestandteil der Lehrveranstaltung. Die Bearbeitung dieser Aufgaben wird mit einem Notenbonus belohnt. Mehr Informationen hierzu finden Sie im Abschnitt "Leistungskontrolle". | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
151-0501-03L | Mechanik I | O | 6 KP | 3V + 2U + 1K | R. Hopf, E. Mazza | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Grundlagen: Lage eines materiellen Punktes; Geschwindigkeit; Kinematik starrer Körper; Kräfte, Reaktionsprinzip; Leistung Statik: Kräftegruppen und Momente; Prinzip der virtuellen Leistungen, Ruhelage und Gleichgewicht, Hauptsatz der Statik; Lagerbindungen und Lagerkräfte; Parallele Kräfte und Schwerpunkt; Statik der Systeme; Fachwerke; Reibung; Seilstatik; Beanspruchung in Stabträgern. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Verständnis der Statik als mechanische Grundlage des Ingenieurwesens sowie ihre Anwendung auf einfache Probleme. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Grundlagen: Lage eines materiellen Punktes; Geschwindigkeit; Kinematik starrer Körper, Translation, Rotation, Kreiselung, ebene Bewegung; Kräfte, Reaktionsprinzip, innere und äussere Kräfte, verteilte Flächen- und Raumkräfte; Leistung Statik: Aequivalenz und Reduktion von Kräftegruppen; Ruhe und Gleichgewicht, Hauptsatz der Statik; Lagerbindungen und Lagerkräfte, Lager bei Balkenträgern und Wellen, Vorgehen zur Ermittlung der Lagerkräfte; Parallele Kräfte und Schwerpunkt; Statik der Systeme, Behandlung mit Hauptsatz, mit Prinzip der virtuellen Leistungen, statisch unbestimmte Systeme; Statisch bestimmte Fachwerke, ideale Fachwerke, Pendelstützen, Knotengleichgewicht, räumliche Fachwerke; Reibung, Haftreibung, Gleitreibung, Gelenk und Lagerreibung, Rollreibung; Seilstatik; Beanspruchung in Stabträgern, Querkraft, Normalkraft, Biege- und Torsionsmoment | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | Übungsblätter | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | Sayir, M.B., Dual J., Kaufmann S., Mazza E., Ingenieurmechanik 1: Grundlagen und Statik, Springer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
252-0832-00L | Informatik I | O | 4 KP | 2V + 2U | M. Fischer, R. Sasse | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Die Vorlesung bietet eine Einführung in das Programmieren mit einem Fokus auf systematischem algorithmischem Problemlösen. Lehrsprache ist C++. Es wird keine Programmiererfahrung vorausgesetzt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Primäres Lernziel der Vorlesung ist die Befähigung zum Programmieren mit C++. Studenten beherrschen nach erfolgreichem Abschluss der Vorlesung die Mechanismen zum Erstellen eines Programms, sie kennen die fundamentalen Kontrollstrukturen, Datenstrukturen und verstehen, wie man ein algorithmisches Problem in ein Programm abbildet. Sie haben eine Vorstellung davon, was "hinter den Kulissen" passiert, wenn ein Programm übersetzt und ausgeführt wird. Sekundäre Lernziele der Vorlesung sind das Computer-basierte, algorithmische Denken, Verständnis der Möglichkeiten und der Grenzen der Programmierung und die Vermittlung der Denkart eines Computerwissenschaftlers. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Wir behandeln fundamentale Datentypen, Ausdrücke und Anweisungen, (Grenzen der) Computerarithmetik, Kontrollanweisungen, Funktionen, Felder, zusammengesetzte Strukturen und Zeiger. Im Teil zur Objektorientierung werden Klassen, Vererbung und Polymorphie behandelt, es werden exemplarisch einfache dynamische Datentypen eingeführt. Die Konzepte der Vorlesung werden jeweils durch Algorithmen und Anwendungen motiviert und illustriert. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | Ein Skript in englischer Sprache wird semesterbegleitend herausgegeben. Das Skript und die Folien werden auf der Vorlesungshomepage zum Herunterladen bereitgestellt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | Bjarne Stroustrup: Einführung in die Programmierung mit C++, Pearson Studium, 2010 Stephen Prata: C++ Primer Plus, Sixth Edition, Addison Wesley, 2012 Andrew Koenig and Barbara E. Moo: Accelerated C++, Addison-Wesley, 2000. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
151-0909-00L | Chemistry | O | 4 KP | 2V + 2U | D. J. Norris | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | This is a general chemistry course aimed at first-year bachelor students in the Department of Mechanical and Process Engineering. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | The aims of the course are: 1) To provide a thorough understanding of the basic principles of chemistry and its application, 2) To develop an understanding of the atomic and molecular nature of matter and of the chemical reactions that describe its transformations, and 3) To emphasize areas considered most relevant in an engineering context. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Electronic structure of atoms, chemical bonding, molecular geometry and bonding theories, intermolecular forces, gases, thermodynamics, chemical thermodynamics, chemical kinetics, equilibria, liquids and solutions, acids and bases, redox- and electrochemistry. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | The instructor's lecture notes will be available prior to every lecture and can be downloaded from Moodle. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | The course is based on "Chemistry: The Central Science" by Brown, LeMay, Bursten, Murphy, Woodward, and Stoltzfus. Pearson, 15th Edition in SI units (global edition). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Basisprüfungsblock B | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
401-0171-00L | Lineare Algebra I | O | 3 KP | 2V + 1U | N. Hungerbühler | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Die Lineare Algebra ist ein unverzichtbares Werkzeug der Ingenieurmathematik. Die Vorlesung bietet einen Einstieg in die Theorie mit zahlreichen Anwendungen. Die erlernten Begriffe werden in den begleitenden Übungen gefestigt. Die Vorlesung wird als Lineare Algebra II weitergeführt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Die Studierenden sind nach Absolvierung des Kurses in der Lage, lineare Strukturen zu erkennen und entsprechende Probleme der Theorie und der Praxis zu lösen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | ## Übersicht ## Lineare Gleichungssysteme, Gaußscher Algorithmus, Lösungsraum, Matrizen, LR-Zerlegung, Determinanten, Struktur von Vektorräumen, normierte Vektorräume, Skalarprodukt, Ausgleichsrechnung (Methode der kleinsten Quadrate), QR-Zerlegung, Einführung in MATLAB, Anwendungen ## Semesterverlauf (ohne Gewähr) ## ### Vorlesung 1 ### - Einführung und Überblick, kurze Geschichte der Linearen Algebra - Grundfragen an ein LGS - Lösungsmenge eines LGS - Äquivalente LGS - Äquivalenzumformungen bei LGS - Dreiecksform und Rückwärtseinsetzen - Grundidee des Gaussschen Eliminationsverfahrens ### Vorlesung 2 ### - Schreibweisen für LGS - erweiterte Matrix eines LGS - Matrixschreibweise - elementare Zeilenumformungen bei Matrizen - Gausssches Eliminationsverfahren ### Vorlesung 3 ### - Zeilenstufenform - Pivots - freie Parameter - Verträglichkeitsbedingungen - geometrische Interpretation von LGS - Hessesche Normalform ### Vorlesung 4 ### - Rang - Sätze über den Rang und die Lösbarkeit von LGS - Eindeutigkeit der Lösung - homogene LGS (HLGS) - Sätze über HLGS - Matrizen - spezielle Matrizen - transponierte Matrix - (anti-)symmetrische Matrizen - Operationen mit Matrizen ### Vorlesung 5 ### - Einsteinsche Summenkonvention - Rechenregeln für Matrizen - Kronecker-Symbol - Spalten- und Zeilenstruktur und Sätze dazu - Transpositionsregeln ### Vorlesung 6 ### - inverse Matrix - singuläre und reguläre Matrizen - Gauss-Jordan-Algorithmus - Sätze zur inversen Matrix - Beziehung zu LGS - orthogonale Matrizen - Givens-Rotation - Householder-Matrix ### Vorlesung 7 ### - geometrische Interpretation orthogonaler Matrizen - Isometrien - Drehungen und Spiegelungen in der Ebene - LR-Zerlegung ### Vorlesung 8 ### - Anwendungen der LR-Zerlegung - Permutationsmatrizen - LR-Zerlegung mit Vertauschungen - Determinanten - Regel von Sarrus - Minoren - Kofaktoren - Adjunkte - Entwicklungssatz für Determinanten ### Vorlesung 9 ### - Sätze zu Determinanten - Allgemeiner Entwicklungssatz - Produktsatz für Determinanten - Blocksatz für Determinanten - Determinantenberechnung via LR-Zerlegung - Determinante und Rang ### Vorlesung 10 ### - Determinanten, Rang und LGS - Adjunkte und Inverse - Vektorräume (VR) - Nullvektor - komplexe VR - Beispiele von VR - Sätze über VR ### Vorlesung 11 ### - VR von Funktionen - Unterräume (UR) ### Vorlesung 12 ### - Weitere Beispiele von VR und UR - Sätze über UR - Beziehung zu LGS - Linearkombinationen (LK) - aufgespannte UR - Erzeugendensysteme - (un-)endlichdimensionale VR - lineare (Un-)Abhängigkeit ### Vorlesung 13 ### - geometrische Interpretation von linearer (Un-)Abhängigkeit - Basis eines VR - Dimension - Koordinaten ### Vorlesung 14 ### - Beispiele zu Koordinaten - Koordinatenvektor - lineare Abbildungen - (geometrische) Beispiele von linearen Abbildungen - Projektion - Sampling - Interpolation - affin-lineare Abbildungen - Kontraktionen - Bild einer linearen Abbildung - Hutchinson-Operator - Selbstähnlichkeit und Fraktale - Barnselys Farn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | * K. Nipp / D. Stoffer, Lineare Algebra, vdf Hochschulverlag, 5. Auflage 2002 * K. Meyberg / P. Vachenauer, Höhere Mathematik 1, Springer 2003 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | Der Besuch und die aktive Teilnahme in den Übungen sind Teil dieser Lehrveranstaltung. Es wird erwartet, dass die Studierenden 3/4 aller Übungsaufgaben sinnvoll bearbeiten und zur Kontrolle abgeben. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Einzelfächer des Basisjahres | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
151-0321-00L | Engineering Design and Material Selection | O | 4 KP | 4G | K. Shea | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | This course provides an introduction to engineering design. Through hands-on, practice-oriented exercises, students experience the fundamentals of design concept generation and selecting materials. They create 3D models in CAD for their own customized design and fabricate them using 3D printing. Three case studies in healthcare, mobility and sustainable materials will be explored. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | The lecture and exercises teach the fundamentals of engineering design, drawing and CAD as well as additive manufacturing and material selection. After taking the course, students will be able to tackle simple design tasks, generate and evaluate concepts, accurately create technical drawings of parts and assemblies as well as read them. Students will also be able to create models of parts and assemblies in a 3D, feature-based CAD system. They will understand the links between engineering design and material selection, with a particular focus on sustainable materials, as well as additive manufacturing. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Introduction to Engineering Design • design requirements • concept generation and selection • prototyping Design Representations • Sketching in Engineering Design • Technical Drawing: o projections, views and cuts o dimensioning o assemblies • CAD: o CAD modeling operations o parametric design and feature-based modeling o assemblies o creating 2D drawings from 3D part models Fabrication and Additive manufacturing Material Selection • materials and their properties, with special emphasis on sustainable materials • basic mechanics • material selection processes • testing material properties Three case studies in healthcare, mobility and sustainable materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | Lecture slides and exercise handouts are available on the course Moodle website: Link | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | All literature will be given on the Moodle website: Link | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | This course is given as a lecture (1h /week) and an exercise (3h/week). Students are split into working groups for the exercises with a maximum of 20 students per group. Semester Fee A fee is charged for printed copies of the course handouts and 3D printing. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompetenzen |
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