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2025-04-30 22:41:54 +02:00
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commit 0d05c8ceb9
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@@ -1,3 +1,6 @@
# Workflow to publisch the books
# Using older version here because it just works
image: ghcr.io/myriad-dreamin/shiroa:v0.3.0 image: ghcr.io/myriad-dreamin/shiroa:v0.3.0
pages: pages:
@@ -8,3 +11,4 @@ pages:
- public - public
rules: rules:
- if: $CI_COMMIT_BRANCH == 'main' - if: $CI_COMMIT_BRANCH == 'main'

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@@ -15,7 +15,7 @@ Loesen von BWGLn. Hier gibt es nur wenig loesbare Beispiele: Zentralpotential un
Erhaltungsgroessen & Symetrien beim Loesen ausnutzen und neue Erhaltungsgroessen auffinden. Erhaltungsgroessen & Symetrien beim Loesen ausnutzen und neue Erhaltungsgroessen auffinden.
Newton <= Lagrange = Hamilton < Hamilton'sches Prinzip Newton $<=$ Lagrange = Hamilton < Hamilton'sches Prinzip
Abstraktionsweg: Abstraktionsweg:
@@ -23,13 +23,13 @@ $"Kraefte" -> "Potentiale" -> "Lagrange-/ Hamiltonfunktion" -> "Wirkung"$
== Vorlesung == Vorlesung
24VL 24VL insgesamt ueber das Semester.
Newton'sche Mechanik (6VL) Newton'sche Mechanik (6VL)
1D Probleme, Numerik, Reduktion auf DGL 1. Ordnung, Zentralpotential, Streuprobleme 1D Probleme, Numerik, Reduktion auf DGL 1. Ordnung, Zentralpotential, Streuprobleme
#example[ #remark[
Ich meine das PDF gibts auch online Ich meine das PDF gibts auch online
] ]
@@ -55,16 +55,16 @@ Grundlage fuer die ersten Wochen
Newton II. BWGL Newton II. BWGL
$ $
dot(arrow(p)) = dif / (dif t) arrow(p) = m dot.double(r) = sum_(i=0)^(n) arrow(F_i) (arrow(r) dot(arrow(r))) dot(arrow(p)) = dif / (dif t) arrow(p) = m dot.double(r) = sum_(i=0)^(n) arrow(F_i) (arrow(r), dot(arrow(r))).
$ <bwg> $ <bwg>
Dabei ist $arrow(r)$ ein Vektor in Kartesichen Koordinaten. Dabei ist $arrow(r)$ ein Vektor in Kartesichen Koordinaten.
Ziel: $arrow(r) = arrow(r)(t)$ bzw $x(t), y(t) z(t)$ also eine Lsg von @bwg durch das Anfangswertproblem Das Ziel ist hier $arrow(r) = arrow(r)(t)$ bzw $x(t), y(t), z(t)$ also eine Lsg von @bwg durch das Anfangswertproblem
$ $
arrow(r)(t) = arrow(r_0) \ arrow(r)(t) = arrow(r_0) \
dot(arrow(r))(t_0 ) = dot(arrow(r_0)) dot(arrow(r))(t_0 ) = dot(arrow(r_0)).
$ $
#example[ #example[
@@ -107,5 +107,3 @@ Allgemeine Loesung des Beispiels:
// TODO: mit dem Skript weiterschreiben zuende machen // TODO: mit dem Skript weiterschreiben zuende machen
// okayt

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@@ -137,7 +137,7 @@ $
$t_(i-1) -> t_(i+1) $ $t_(i-1) -> t_(i+1) $
Zeitumkehr Zeitumkehr ist gegeben da,
$ $
arrow(x)' (t_(i+1) )=arrow(x) (t_(i+1) )\ arrow(x)' (t_(i+1) )=arrow(x) (t_(i+1) )\
arrow(v)' (t_(i+1) )= - arrow(v) (t_(i+1) ) arrow(v)' (t_(i+1) )= - arrow(v) (t_(i+1) )

58
S2/CWR/VL/CwrVL3.typ Normal file
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@@ -0,0 +1,58 @@
// Main VL Template
#import "../preamble.typ": *
#show: conf.with(
// May add more flags here in the future
num: 3
)
= Weiter ODE
Durch Hilfsvariablen koennen DGL in eine Form von erster Ordnung gebracht werden
$
dot(arrow(y)) (t)= arrow(F) (arrow(y),t).
$
Diese kann dann durch das Euler-Verfahren oder durch das "Middlestep"-Verfahren geloest werden. #highlight[TODO: what is the middlestep for differential equations?]
In der klassischen Mechanik gilt
$
dot(z)= vec(dot(q),dot(p))= vec((partial HH) / (partial p),- (partial HH) / (partial q) ) = J arrow(nabla)_(z) HH "mit" J =^("symplektisch") mat(
0, 11;
-11, 0;
).
$
Symplektisch hat etwas mit Phasenraumerhaltung zu tun. Das bedeuete, dass die Flaeche von Gebieten im Phasenraum unter einer Propagation entlang einer Funktion erhalten bleibt.
$
v = integral d z (0) = integral d z (t) abs((partial z (0)) / (partial z (t)) )
$
Flaechenerhaltend bedeutet, dass $abs((partial z (t)) / (partial z (0)) )= 1$ gilt. Die Determinante ist also gleich Eins.
Zum expliziten Ausrechenen gilt
$
abs((partial z (t)) / (partial z (0)) )= abs(1 + (partial dot(z) (0)) / (partial z (0))t + O (t^2 ) ) = 1 + tr (A) t + O (t^2 ) \
det e^(A t) = e ^(tr(A) t)
$
$
tr (A) = tr (dot(z) (0)) / (z (0)) = sum_(i)^(N) partial / (partial z_i ) dot(z)_(i) = sum partial / (partial z_i ) sum J_(i k) (partial^2 HH) / ( partial z_i partial z_k) = 0
$
$
dot(z)= vec(dot(q),dot(p)) = vec(+(partial HH) / (partial p),- (partial HH) / (partial q) ) = i L z \
i L = dot(q) partial / (partial q) + dot(p)partial / (partial p) \
= (partial HH) / (partial p) partial / (partial q) - (partial HH) / (partial q) partial / (partial p) \
==> (dif 0) / (dif t) = i L 0 = {HH,0} \ ==> z (t) = e^(i L t) z (0) "ist die formale Loesung"
$
Das Problem ist, dass die $p$ und $q$ Komponenten nicht kommutieren. Daher ist eine Diskretisierung der Zeitentwicklung notwendig.
Der Velocity-Verlet Algorithmus ist
$
e ^(i L Delta t) approx e^(i L_(p) (Delta t)/2) e^(i L_(q) (Delta t)/2) e^(i L_(p) (Delta t)/2) + O(Delta t^2 )\
z (Delta t) = e^(i L_(p) (Delta t)/2) e^(i L_(q) (Delta t)/2) e^(i L_(p) (Delta t)/2) (0).
$
Die Phasenraumerhaltung ist ein Mass fuer die Stabilitaet des Algorithmus.

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@@ -1,3 +1,2 @@
= Uebersicht bla = Uebersicht bla

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@@ -21,7 +21,7 @@ $
#lemma[ #lemma[
Sei V ein K-VR mit $K in {RR,CC}$ mit Skalarprodukt $angle.l dot\,dot angle.r$. Dann definiert $norm(x)= sqrt(angle.l x\,x angle.r) , space x in V$ eine Norm auf V. Sei V ein K-VR mit $K in {RR,CC}$ mit Skalarprodukt $angle.l dot\,dot angle.r$. Dann definiert $norm(x)= sqrt(angle.l x\,x angle.r) , space x in V$ eine Norm auf V.
] ] <norm1>
#proof[ #proof[
Dreiecksungleichung anwenden. Dreiecksungleichung anwenden.
@@ -35,7 +35,7 @@ $
] ]
#example[ #example[
- $RR^n $ mit dem Standardskalarprodukt ist ein Hilbertraum. $RR^n $ mit dem Standardskalarprodukt ist ein Hilbertraum.
] ]
Ein weiteres Beispiel ist der Folgenraum $l^2 $. Ein weiteres Beispiel ist der Folgenraum $l^2 $.
@@ -59,12 +59,11 @@ $
T: $angle.l dot \, dot angle.r$ definiert ein Skalarprodukt auf $l^2 $. T: $angle.l dot \, dot angle.r$ definiert ein Skalarprodukt auf $l^2 $.
#theorem[ #theorem("hello")[
$l^2 $ ist unter dem Skalarprodukt $angle.l a \, b angle.r = sum_( )^(oo) a_n macron(b_n )$ ein Hilbertraum. $l^2 $ ist unter dem Skalarprodukt $angle.l a \, b angle.r = sum_( )^(oo) a_n macron(b_n )$ ein Hilbertraum.
] ]
#proof[ #proof[
Sei $a^(k) = (a_n ^(k) )_(n in N)$ eine Cauchy-Folge im $l^2 $. \ Sei $a^(k) = (a_n ^(k) )_(n in N)$ eine Cauchy-Folge im $l^2 $.
Fuer $epsilon > 0$ wahle $N in NN$ sodass $norm(a^(k) - a^(l) )_(2) < epsilon space forall n, l <= N$. \ Fuer $epsilon > 0$ wahle $N in NN$ sodass $norm(a^(k) - a^(l) )_(2) < epsilon space forall n, l <= N$. \
Dann gilt fuer $k,l >= N , space n in NN$ Dann gilt fuer $k,l >= N , space n in NN$
$ $

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Binary file not shown.

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@@ -2,6 +2,7 @@
#let conf(num: none, ueb: false, body) = { #let conf(num: none, ueb: false, body) = {
// Global settings // Global settings
show: default show: default
// Set the header // Set the header
@@ -11,4 +12,5 @@
// load the document // load the document
body body
} }

129
S2/ExPhyII/VL/ExIIVL4.typ Normal file
View File

@@ -0,0 +1,129 @@
// Main VL Template
#import "../preamble.typ": *
#show: conf.with(
// May add more flags here in the future
num: 4
)
= Uebersicht
Wiederholung von dem Tropfenversuch und der allgemeinen Behandlung des Dipols und des Dipolmomentes $arrow(p)= q arrow(d)$. \
Es gilt die Naeherung fuer grosse $r$
$
arrow(E)_("Dipol") approx (1) / (r^2 ).
$
Das Drehmoment $arrow(D)$ eines Dipols im homogenen elektrischen Feld $arrow(E)= arrow(E) (r)$ ergibt sich zu
$
arrow(D)= arrow(r)_(1) times arrow(F) + arrow(r)_(2) times arrow(F)= arrow(p)times arrow(E).
$
Aus der Gleichung der Kraft im elektrischen Feld laesst sich folgern, dass
$
arrow(E)= (arrow(F)_(12) ) / (q), \
arrow(E)_(j) = sum_(i=1)^(N) (q_i ) / (4 pi epsilon_0 ) ((arrow(r)_(j) - arrow(r)_(i) )) / (abs(arrow(r)_(j) - arrow(r)_(i) )^3 ) .
$
== Gesamtladung von Objekten
$
Q = integral _(V) rho (arrow(r)) d V = integral rho (arrow(r))d arrow(r) \
Q = integral.triple _(V) d x d y d z * rho (x,y,z)
$
$
arrow(E) (arrow(r)) = (1) / (4 pi epsilon_0 ) integral (rho (arrow(r)')) / (abs(arrow(r)- arrow(r)')^3 ) (arrow(r)- arrow(r)') d arrow(r)'
$
Das ist z.B. das El. feld von einer unendlich ausgedehnten geladenen Platte mit homogener Flaechenladungstraegerdichte $sigma$.
Bestimme das Feld an $P$ durch $d q = sigma * d A$. Es folgt also fuer das Differential von $E$
$
d E = (1) / (4 pi epsilon_0 ) (sigma d A) / (b^2 ) arrow(hat(b)) \
d A = r d phi d r,
$
wobei $b$ der Abstand der Ladung $P$ zur Platte ist.
Betrachte nun die $arrow(E)$ Komponente senkrecht zur Oberflaeche der Rotationsymetrieachse
$
arrow(E) (z)= E (z)hat(e)_(z) \
E_(z) = (1) / (4 pi epsilon_0 ) sigma integral_(0)^(2 pi) d phi integral_(0)^(oo) d r * r * cos (alpha) (1) / (b^2 ) \
r = a tan alpha , space (dif r) / (dif alpha) (a) / (cos ^2 alpha) , space b = (a) / (cos alpha) \
E = (sigma) / (2 epsilon_0 ) integral_(0)^(pi ) cos alpha tan alpha d alpha \
E = (sigma) / (2 epsilon_0 ).
$
Das Feld einer unendlich ausgedehnten Platte ist also konstant im Raum.
Bei zwei gegebenen Platten addieren sich die Felder wie bei einem Plattenkondensator.
Die Kraft auf Ladung im Plattenkondensator in Richtung der Feldlinen ist gegeben durch
$
F = q E = q (sigma) / (2 epsilon_0 ).
$
Das elektrische Feld erzeugt also eine Ablenkung von Ladungen. Dies kann in einem Versuch verdeutlicht werden.
In der Anwendung sieht man dieses Prinzip bei alten Fehrnsehern oder der Massenspektometrie.
== 1.3 Elektrische Fluss und Satz von Gauss
Im Prinzip ist mit den bis jetzt behandelten Gleichungen die gesamte Elektrostatik berechnet werden. Das kann recht kompliziert werden, weshalb wir nach Vereinfachungen suchen.
Zuerst wird das Analogon des Luftstrom mit Geschwindigkeit $arrow(v)$ behandelt.
Hier ist der Fluss $phi = arrow(v) * arrow(A)= v A cos alpha$ gleich Null, wenn das Geschwindigkeitsfeld homogen ist.
Der elektrische Fluss durch eine Flaeche ist definiert als
$
d phi_("El") = arrow(E) d arrow(A) \
==> phi_("El") = integral_(A) arrow(E) d arrow(A).
$
Dies ist ein Mass fuer die Feldlinien die duch die Flaeche $d A$ gehen.
#example[
Kugel mit beliebigem Radius $R$ um Punktladung $Q$ (komplett eingeschlossen)
$
phi_("El") = (Q) / (4 pi epsilon_0 ) integral (hat(r)) / (r^3 ) d A = (Q) / (epsilon_0 ).
$
Also ist der Fluss proportional zur eingeschlossenen Ladung (fuer ein Dipol also Null).
Dieses Ergebnis gilt fuer alle Integrale ueber geslossene Flaechen
$
integral arrow(E) d arrow(A) = (1) / (epsilon_0 ) Q_("eingeschlossen").
$
Falls keine Ladung eingeschlossen ist, dann ist der Fluss durch die geschlossene Flaeche gleich Null. Die Beitraege der Fluesse kompensieren sich also genau weg.
Das elektrische Feld nimmt mit $(1) / (r^2 ) $ nach aussen hin ab, jedoch nimmt die Gesamtflaeche nach aussen mit $R^2 $ zu.
]
Wenn man das Teilvolumen $V$ einer Kugel, welches durch zwei Teile von Kugelschalen begrenzt ist betrachtet. Dann ist der Fluss durch den Rand von $V$ gleich Null. Da der Fluss, welcher hineinstroemt, gleich dem Inversen dessen ist welcher wieder austritt, ist der Gesamtfluss durch $V$ auch gleich Null.
#theorem[
Satz von Gauss. Sei $A$ eine geschlossene Oberflaeche. Dann gilt
$
integral _(A) arrow(E) d arrow(A) = integral _(V (A)) "div"(arrow(E)) d V = (Q) / (epsilon_0 ) = integral _(V) (rho) / (epsilon_0 ) d V.
$
Da dies fuer jedes Volumen gilt folgt
$
arrow(nabla) arrow(E)= "div"arrow(E) = (rho) / (epsilon_0 ),
$
also sind die Ladungen die Quellen bzw. die Senken von elektrischen Feldern. Das entspricht der *1. Maxwell Gleichung*.
#highlight[TODO: understand and write down this proof]
]
=== Erlaeuterungen zum Satz von Gauss
Das Integral einer Ableitung (div) ueber ein Gebiet (ein Volumen) ist gleich dem wert der Funktion an seinen Grenzen (die Flaeche die das Volumen umschliesst).
Anders ausgedrueckt das Integral ueber Quellen innerhalb eines Volumens ist gleich dem Fluss durch die Randflaechen.
== 1.4 Das elektrische Potential und arbeit im elektrischen Feld
Vorbemerkung zur Rotation eines Vektorfeldes.
#theorem[
Stoke'scher Satz. Es gilt fuer jedes Vektorfeld
$
integral _(A) arrow(nabla) times arrow(E) d A = integral_(C) arrow(E) d arrow(s).
$
Das Integral einer Ableitung ueber ein Geiebt gleich dem Funktionswert an seinen Grenzen (der Rand der Flaeche).
]

1
S2/PyCourse/input.txt Normal file
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@@ -0,0 +1 @@
Have to find out when and what will be done in the Uebung.

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@@ -2,7 +2,10 @@
#show: book #show: book
#book-meta( // put metadata of your book like book.toml of mdbook // Main book to export everything of this repo
// May be split into smaller books in the future
#book-meta(
title: "JonasDocs", title: "JonasDocs",

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@@ -1,37 +1,41 @@
// Default configuration for the typst setup for uni notes
// May include different ones for different occasions
#import "@preview/equate:0.2.1": equate #import "@preview/equate:0.2.1": equate
#import "@preview/quick-maths:0.2.1": shorthands #import "@preview/quick-maths:0.2.1": shorthands
#import "./theorems.typ": * #import "./theorems.typ": *
#let default(body) = { #let default(body) = {
// page setup // page setup
// cannot set the page with shiroa as exporter
//set page(margin: 2cm, numbering: "1") //set page(margin: 2cm, numbering: "1")
set text(lang: "de", hyphenate: false) set text(lang: "de", hyphenate: false)
set align(left) set align(left)
// For now no automatic numbering // For now no automatic numbering
// set heading(numbering: "1.1") // set heading(numbering: "1.1")
set par(justify: true) set par(justify: true)
// set par(justify: true) // set par(justify: true)
// equation setup // equation setup
show ref: equate show ref: equate
show: equate.with(number-mode: "label", breakable: false) show: equate.with(number-mode: "label", breakable: false)
set math.equation(numbering: "(1)", supplement: "Gl.", number-align: bottom) set math.equation(numbering: "(1)", supplement: "Gl.", number-align: bottom)
show math.equation.where(block: false): it => box(it) show math.equation.where(block: false): it => box(it)
// shorthands setup // shorthands setup
show: shorthands.with( show: shorthands.with(
($*$, $dot.op$), ($*$, $dot.op$),
($\\$, $without$), ($\\$, $without$),
($+-$, $plus.minus$), ($+-$, $plus.minus$),
($=>$, $arrow.r.double.long$), ($=>$, $arrow.r.double.long$),
($=<$, $arrow.l.double.long$), ($=<$, $arrow.l.double.long$),
($<=>$, $arrow.l.r.double.long$), ($<=>$, $arrow.l.r.double.long$),
($..$, $quad$), ($..$, $quad$),
) )
// shiroa/zeta setup // shiroa/zeta setup
body body
} }
// symbol shortcuts // symbol shortcuts
@@ -43,5 +47,5 @@
// flashcards // flashcards
#let flashcard(id, front, back) = { #let flashcard(id, front, back) = {
back back
} }

View File

@@ -1,7 +1,10 @@
// AGLA template // Main VL Template
#import "../preamble.typ": * #import "../preamble.typ": *
#show: conf.with(num: 1) #show: conf.with(
// May add more flags here in the future
num: 1
)
= Uebersicht = Uebersicht

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@@ -1,55 +1,110 @@
// The nice latex boxes to look cool
#import "@preview/ctheorems:1.1.3": * #import "@preview/ctheorems:1.1.3": *
// Defaults for the block
//width: 100%,
//inset: 1.2em,
//radius: 0.3em,
//breakable: false,
// What is this for? // What is this for?
// #show: thmrules.with(qed-symbol: $square$) #show: thmrules
// Use this to format the size: inset: (x: 1.2em, top: 1em, bottom: 1em) // Use this to format the size: inset: (x: 1.2em, top: 1em, bottom: 1em)
// TODO: fix the alignment // TODO: fix the alignment
// TODO: make the numbering good dnd manual and insert the title at the top (from the first line) // TODO: make the numbering good dnd manual and insert the title at the top (from the first line)
// Template for templates?
//#let base = thmenv(
// "base",
//)
#let BASE_LEVEL = 0
#let theorem = thmbox( //tem #let theorem = thmbox( //tem
"theorem", "theorem",
"Theorem", "Theorem",
fill: rgb("#eeffdd") base_level: BASE_LEVEL,
).with( fill: rgb("#eeffdd"),
numbering: none bodyfmt: body => [
#body #h(1fr)
]
) )
#let corollary = thmplain( //cor #let corollary = thmplain( //cor
"corollary", "corollary",
"Corollary", "Corollary",
base_level: BASE_LEVEL,
base: "theorem", base: "theorem",
titlefmt: strong titlefmt: strong,
bodyfmt: body => [
#body #h(1fr)
]
) )
#let definition = thmbox( //def #let definition = thmbox( //def
"definition", "definition",
"Definition", "Definition",
fill: rgb("#eedebb") base_level: BASE_LEVEL,
) fill: rgb("#eedebb"),
#let example = thmplain( //exa bodyfmt: body => [
"example", #body #h(1fr)
"Example" ]
).with(
numbering: none
)
#let proof = thmproof( //pro
"proof",
"Proof"
)
#let remark = thmbox( //rem
"remark",
"Remark"
) )
#let axiom = thmbox( //axi #let axiom = thmbox( //axi
"axiom", "axiom",
"Axiom" "Axiom",
base_level: BASE_LEVEL,
bodyfmt: body => [
#body #h(1fr)
]
) )
#let lemma = thmbox( //lem #let lemma = thmbox( //lem
"lemma", "lemma",
"Lemma", "Lemma",
fill: rgb("#cddfff") base_level: BASE_LEVEL,
) fill: rgb("#cddfff"),
#let note = thmbox( //nte bodyfmt: body => [
"note", #body #h(1fr)
"Note" ]
) )
// Other boxes and fields
#let note = thmbox( //nte
"note",
"Note",
bodyfmt: body => [
// Just make the text normally formatted
#body #h(1fr)
]
).with(numbering: none)
#let remark = thmplain( //rem
"remark",
"Remark",
bodyfmt: body => [
#body #h(1fr)
]
).with(numbering: none)
#let proof = thmenv( //pro
"proof",
none,
none,
(name, number, body, color: black) => [
#align(left, [_Proof_: #name #body]) #h(1fr) $square$ // float a QED symbol to the right
#v(0.5em)
]
).with(numbering: none)
#let example = thmbox( //exa
"example",
"Example",
fill: rgb("#efefff99"),
).with(numbering: none)