Physikpraktikum für Humanmediziner
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Inhaltsbereich

Versuche

 

Größen mit Dimensionen und Einheiten

GDE Größentabelle (PDF)


 

AMW Auswertung von Messwerten

Hier wird der Umgang mit Messgrößen, Messabweichungen, Fehlerfortpflanzung,  Angabe des Endergebnisses mit angemessener Stellenzahl, sowie mit die graphischen Auswertung von Messwerten geübt.

Anleitung zur Auswertung von Messwerten (pdf, 510 kB)


Mechanik

 

FLU Flüssigkeitenmed.pdf

Bestimmung der Viskosität von Öl mit Hilfe des Kugelfallviskosimeters, sowie der von Wasser mit Hilfe des Hagen-Poiseuille Gesetzes. Blut strömt in Adern. Die entsprechende Physiologie setzt einerseits voraus Vertrautheit mit dem Begriff "Viskosität", d. h. seiner quantitativen Definition, sowie Benennung in SI-Einheiten, andererseits sind Grundkenntnisse über das Strömungsverhalten von Flüssigkeiten in Röhren als einfachste Modellbildung unumgänglich.

Bestimmung der Oberflächenspannung von Wasser. Die Physiologie der Lungenaveolen setzt entsprechende Kenntnisse voraus.

Versuchsanleitung (pdf, 880 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

Aufgabensatz

 

SON - Sonographie

Der Versuch soll ein grundlegendes Verständnis über die Entstehung von Ultraschallbildern vermitteln. Die Grundlagen zur Physik der Wellen und deren Ausbreitung in Medien werden behandelt. Das Prinzip der Weg–Zeit–Messung mit Hilfe eines Ultraschallsensors und das Entstehen eines A-Bildes, wie auch eines B-Bildes werden  vorgestellt.  Dafür sind Teilversuche zur Schallgeschwindigkeitsbestimmung, Schallreflexion und Schallschwächung, sowie Versuche zur Entstehung eines B-Bildes notwendig. Des Weiteren wird die Abhängigkeit der Bildauflösung von der Frequenz des Ultraschalls erklärt und demonstriert werden.

Versuchsanleitung (pdf)

Stichpunkte zur Vorbereitung

Software-AScan

 

M2 Schwingungen und Wellen

Schwingungen und Wellen Am Beispiel des Fadenpendels werden die Begriffe Frequenz, Auslenkung und Amplitude erläutert. Die Erdbeschleunigung am Ort wird bestimmt, sowie eine ausführliche "Fehlerrechnung" durchgeführt.

Die Schallgeschwindigkeit in Luft, Eigenfrequenzen schwingender Luftsäulen, und der Adiabatenkoeffizient werden bestimmt. Die Versuche stellen die Grundlage für das Erarbeiten eines Verständnisses der Akustik des Hörvorgangs dar.

Versuchsanleitung (pdf, xx kB)


Thermodynamik

 

KAL Kalorimetrie

Bestimmung der Wärmekapazität von Wasser, Aluminium und Blei, sowie der spezifischen Schmelzenergie von Eis. Der menschliche Körper arbeitet als exzellent thermostatisierter katalytischer "Ofen". Die entsprechende Physiologie setzt Grundkenntnisse in der Wärmelehre voraus. Im Versuch werden diese und auch solche, die Wärmeausbreitungsmechanismen sowie thermodynamische Potentiale (Biochemie!) betreffen, vermittelt.

Versuchsanleitung (pdf, 566 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

Aufgabensatz

 

 

GAS Phasendiagramm

Bestimmung der Dampfdruck-Kurve von reinem Wasser im Bereich von Zimmertemperatur bis ca. 250°C. Wasser spielt in der Biochemie des Körpers eine überragende Rolle. Die Abhängigkeit der H2O-Phasen von Druck und Temperatur, sowie Kenntnisse über Verdampfen, Verdunsten und Kondensieren sind Grundlage für das Verständnis der Thermostatenfunktion des Körper

GAS Gasmechanik des idealen Gases

Experimentelle Bestätigung des Boyle-Mariotteschen Gesetzes, sowie Bestimmung des (Druck-) Temperaturkoeffizienten idealer Gase mit Hilfe des Gasthermometers. Atemluft (bei Zimmertemperatur) kann in guter Näherung als ideales Gas betrachtet werden. Der Versuch stellt Grundlagen für die Physiologie der arbeitenden Lunge bereit.

Versuchsanleitung (pdf, 2.145 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

Aufgabensatz


Optik

 

LIN Abbildung durch Linsen

Bestätigung des Brechungsgesetzes. Bestimmung der Brechzahl von Glas. Bestimmung der Brennweite von Linsen in Luft, sowie Messung der sphärischen Aberration und des Astigmatismus. Untersuchung des Abbildungsvorgangs in einem optischen Wannenmodell des Auges.

Der Versuch demonstriert modellmäßig (fast) alle grundlegenden, geometrisch-optischen Abbildungsprobleme im Auge.

Versuchsanleitung (pdf, 327 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

Aufgabensatz

 

OIN - Optische Instrumente: Mikroskop

Übung im Umgang mit dem Mikroskop, Bestimmung von Objektiv- und Gesamtvergrößerung, Bestimmung der numerischen Apertur und des Auflösevermögens. Bestätigung der Abbeschen Theorie. Eichen eines Okularmikrometers mit anschließender Messung.

Es wird vor allem vermittelt, wie man das subjektive Empfinden der "Bildqualität" messbar quantifiziert. Der Versuch steht damit Modell auch für die Elektronenmikroskopie.

Versuchsanleitung (pdf, 517 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

Aufgabensatz


Elektrizität

 

ZEL Grundlagen zellulärer Erregbarkeit

Elektrischer Widerstand eines metallischen Leiters. Kennlinie eines ohmschen Widerstands. Kennlinie einer Membran mit spannungsabhängigen Ionenkanälen. Untersuchung der elektrotonischen Erregungsausbreitung an einer dünnen, einer dicken sowie einer myelinisierten Nervenzelle.

Während Sie sukzessive ein Modell für eine Nervenzelle erarbeiten, lernen Sie die Begriffe Spannung, Strom und Widerstand kennenlernen. Dabei werden die geometrischen Abhängigkeiten des Widerstands eines metallischen Leiters, sowie die Kirchhoffschen Gesetze zur Beschreibung von Parallel- und Reihenschaltungen behandelt.

Versuchsanleitung (pdf, 486 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

 

SIG Akustische und elektrische Signale

Darstellung akustischer Signale. Obertonspektrum und menschliches Hörvermögen. Auf- und Entladekurve eines Kondensators. RC-Glied zur Beschreibung einer Membran, sowie Veränderungen durch Myelin.

Mit einem Oszilloskop können schnell veränderliche Vorgänge gemessen werden. Die Möglichkeiten eines solchen Geräts werden sie anhand akustischer und elektrischer Signale kennen lernen. Neben der Anwendung der Fouriertransformation zur Analyse von Signale wird auch ein Modell für die Membran einer Nervenzelle erarbeitet.

Versuchsanleitung (pdf, 413 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung

 

EKG Elektrokardiographie*

Eindimensionales Potential am menschlichen Arm. Elektrisches Feld eines Dipols. Aufnahme eines EKG-Signals. Bestimmung des Lagetypen anhand des EKG-Signals.

Im Experiment wird leitendes Kohlepapier als Modell für den menschlichen Körper verwendet. Dass dies legitim ist, wird in den ersten beiden Teilversuchen untersucht. Wenn das zweidimensionale Feld eines Dipols rotiert, kann dies als vereinfachtes Modell für den Herzvektor, welcher die Erregungsausbreitung beschreibt, verwendet werden. Das Messen der zeitlich veränderlichen Spannung in Form einer Ableitung liefert Rückschlüsse auf Art und Lage des Herzvektors.

* Die Praktikumsleitung bedankt sich bei Herrn Prof. D. Schumacher, Uni Düsseldorf, für die freundliche Unterstützung bei der Entwicklung des Versuchs.

Versuchsanleitung (pdf, 860 kB)

Stichpunkte zur Vorbereitung


Atomphysik

 

ROE Röntgenstrahlung

Die Teilnehmer erwerben grundlegende Kenntnisse im Umgang mit Röntgenstrahlung, deren medizinischer Anwendung und den dazu verwendeten Geräten und Techniken.

Versuchsanleitung (pdf, 2.62 MB)

Stichpunkte zur Vorbereitung


Größen mit Dimensionen und Einheiten

GDE Größentabelle (pdf, 234 kB)


Hinweise zur Protokollführung und Auswertung

Musterprotokoll

Musterauswertung