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Maschineningenieurwissenschaften Bachelor
Bachelor-Studium (Studienreglement 2010)
3. Semester: Obligatorische Fächer
Prüfungsblock 1
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
401-0363-10LAnalysis III O3 KP2V + 1UA. Iozzi
KurzbeschreibungIntroduction to partial differential equations. Differential equations which are important in applications are classified and solved. Elliptic, parabolic and hyperbolic differential equations are treated. The following mathematical tools are introduced: Laplace transforms, Fourier series, separation of variables, methods of characteristics.
LernzielMathematical treatment of problems in science and engineering. To understand the properties of the different types of partial differential equations.
InhaltLaplace Transforms:
- Laplace Transform, Inverse Laplace Transform, Linearity, s-Shifting
- Transforms of Derivatives and Integrals, ODEs
- Unit Step Function, t-Shifting
- Short Impulses, Dirac's Delta Function, Partial Fractions
- Convolution, Integral Equations
- Differentiation and Integration of Transforms

Fourier Series, Integrals and Transforms:
- Fourier Series
- Functions of Any Period p=2L
- Even and Odd Functions, Half-Range Expansions
- Forced Oscillations
- Approximation by Trigonometric Polynomials
- Fourier Integral
- Fourier Cosine and Sine Transform

Partial Differential Equations:
- Basic Concepts
- Modeling: Vibrating String, Wave Equation
- Solution by separation of variables; use of Fourier series
- D'Alembert Solution of Wave Equation, Characteristics
- Heat Equation: Solution by Fourier Series
- Heat Equation: Solutions by Fourier Integrals and Transforms
- Modeling Membrane: Two Dimensional Wave Equation
- Laplacian in Polar Coordinates: Circular Membrane, Fourier-Bessel Series
- Solution of PDEs by Laplace Transform
SkriptLecture notes by Prof. Dr. Alessandra Iozzi:
https://polybox.ethz.ch/index.php/s/D3K0TayQXvfpCAA
LiteraturE. Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics, John Wiley & Sons, 10. Auflage, 2011

C. R. Wylie & L. Barrett, Advanced Engineering Mathematics, McGraw-Hill, 6th ed.

S.J. Farlow, Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, Dover Books on Mathematics, NY.

G. Felder, Partielle Differenzialgleichungen für Ingenieurinnen und Ingenieure, hypertextuelle Notizen zur Vorlesung Analysis III im WS 2002/2003.

Y. Pinchover, J. Rubinstein, An Introduction to Partial Differential Equations, Cambridge University Press, 2005

For reference/complement of the Analysis I/II courses:

Christian Blatter: Ingenieur-Analysis
https://people.math.ethz.ch/~blatter/dlp.html
151-0503-00LDynamicsO6 KP4V + 2UD. Kochmann
KurzbeschreibungDynamics of particles, rigid bodies and deformable bodies: Motion of a single particle, motion of systems of particles, 2D and 3D motion of rigid bodies, vibrations, waves
LernzielThis course provides Bachelor students of mechanical and civil engineering with fundamental knowledge of the kinematics and dynamics of mechanical systems. By studying the motion of a single particle, systems of particles, of rigid bodies and of deformable bodies, we introduce essential concepts such as kinematics, kinetics, work and energy, equations of motion, and forces and torques. Further topics include the stability of equilibria and vibrations as well as an introduction to the dynamics of deformable bodies and waves in elastic rods. Throughout the course, the basic principles and application-oriented examples presented in the lectures and weekly exercise sessions help students aquire a proficient background in engineering dynamics, learn and embrace problem-solving techniques for dynamical engineering problems, gain cross-disciplinary expertise (by linking concepts from, among others, mechanics, mathematics, and physics), and prepare students for advanced courses and work on engineering applications.
Inhalt1. Motion of a single particle: kinematics (trajectory, velocity, acceleration), forces and torques, constraints, active and reaction forces, balance of linear and angular momentum, work-energy balance, conservative systems, equations of motion.
2. Motion of systems of particles: internal and external forces, balance of linear and angular momentum, work-energy balance, rigid systems of particles, particle collisions, mass accretion/loss.
3. Motion of rigid bodies in 2D and 3D: kinematics (angular velocity, velocity and acceleration transfer, instantaneous center and axis of rotation), balance of linear and angular momentum, work-energy balance, angular momentum transport, inertial vs. moving reference frames, apparent forces, Euler equations.
4. Vibrations: Lagrange equations, concepts of stability, single-DOF oscillations (natural frequency, free-, damped-, and forced response), multi-DOF oscillations (natural frequencies, eigenmodes, free-, damped-, and forced response).
5. Introduction to waves and vibrations in deformable elastic bodies: local form of linear momentum balance, waves and vibrations in slender elastic rods.
SkriptLecture notes (a scriptum) will be available on Moodle. Students are strongly encouraged to take their own notes during class.
LiteraturA complete set of lecture notes (a scriptum) is available on Moodle. Further reading materials are suggested but not required for this class.
Voraussetzungen / BesonderesAll course materials (including lecture notes, exercise problems, etc.) are available on Moodle.
Geförderte Kompetenzen
 Fachspezifische Kompetenzen Konzepte und Theorien geprüft Verfahren und Technologien geprüft Methodenspezifische Kompetenzen Analytische Kompetenzen geprüft Entscheidungsfindung geprüft Medien und digitale Technologien nicht geprüft Problemlösung geprüft Projektmanagement nicht geprüft Soziale Kompetenzen Kommunikation nicht geprüft Kooperation und Teamarbeit nicht geprüft Kundenorientierung nicht geprüft Menschenführung und Verantwortung nicht geprüft Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme nicht geprüft Sensibilität für Vielfalt nicht geprüft Verhandlung nicht geprüft Persönliche Kompetenzen Anpassung und Flexibilität nicht geprüft Kreatives Denken nicht geprüft Kritisches Denken geprüft Integrität und Arbeitsethik nicht geprüft Selbstbewusstsein und Selbstreflexion nicht geprüft Selbststeuerung und Selbstmanagement nicht geprüft
151-0303-00LDimensionieren IO3 KP3GD. Mohr, B. Berisha, E. Mazza
KurzbeschreibungEinführung in das Dimensionieren von Bauteilen und Maschinenelementen. Grundlagen zur Behandlung strukturmechanischer Auslegungsproblemen werden behandelt: Strukturtheorien wie auch eine Einführung in die Methode der Finiten Elemente. Weiter werden Elemente aus der Bruchmechanik, Plastizität und Stabilität behandelt. Die Anwendung von Regelwerken
(Normen) wird anhand von Beispielen behandelt.
LernzielZiel der Vorlesung ist es, die Grundlagen der Festigkeitslehre (Mechanik 2) anzuwenden bzw. zu erweitern. Studierende lernen wie man aus konkreten Problemstellungen ein geeignetes Modell bildet, dieses löst und kritisch analysiert um typische Auslegungsfragen im Maschinenbau zu beantworten.
Inhalt- Grundproblem der Kontinuumsmechanik
- Strukturtheorien
- Einführung in die Methode der Finiten Elemente
- Versagenshypothesen und Festigkeitsnachweise
- Ermüdung
- Stabilität von Strukturen
SkriptWird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.
LiteraturWird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben.
151-0051-00LThermodynamik IO4 KP2V + 2UA. Bardow, C. Müller
KurzbeschreibungEinführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik.
LernzielEinführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik.
Inhalt1. Konzepte und Definitionen
2. Der erste Hauptsatz, der Begriff der Energie und Anwendungen für geschlossene Systeme
3. Eigenschaften reiner kompressibler Substanzen, quasistatische Zustandsänderungen
4. Elemente der kinetischen Gastheorie
5. Der erste Hauptsatz in offenen Systemen - Energieanalyse in einem Kontrollvolumen
6. Der zweite Hauptsatz - Der Begriff der Entropie
7. Nutzbarkeit der Energie - Exergie
8. Thermodynamische Beziehungen für einfache, kompressible Substanzen.
Skriptvorhanden
LiteraturM.J. Moran, H.N Shapiro, D.D. Boettner and M.B. Bailey, Principles of Engineering Thermodynamics, 8th Edition, John Wiley and Sons, 2015.

H.D. Baehr and S. Kabelac, Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, 2012.

P. Stephan, K. Schaber, K. Stephan und F. Mayinger, Thermodynamik – Grundlagen und technische Anwendungen, 19. Auflage, Springer Verlag, 2013. https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-642-30098-1

H. Herwig, C. Kautz und A. Moschallski, Technische Thermodynamik, 2. Auflage, Springer Vieweg, 2016. https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-658-11888-4
151-0591-00LControl Systems I
Note: The previous course title in German until HS21 "Regelungstechnik I".
O4 KP2V + 2UE. Frazzoli
KurzbeschreibungAnalyse und Synthese einschleifiger Regelsysteme (SISO). Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme (Zustandsraummodell, Übertragungsfunktion), Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Klassische Regelung mit PID-Regler. Nyquist-Kriterium, Loop-shaping mit Leadlag-Elementen.
LernzielIdentifizieren der Rolle und Bedeutung von Regelsystemen in der Welt. Modellieren und Linearisieren von dynamischen Systemen mit einem Ein- und Ausgang. Interpretieren der Stabilität, Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit linearer Systeme. Beschreibung und Assoziierung modularer Blöcke linearer Systeme in der Zeit- und Frequenzdomäne mit Gleichungen und grafischen Darstellungen (Bode-, Nyquistdiagramm, Zeitdomänenverhalten) und deren Wechselverhalten. Erstellen von standard Rückführungsreglern, um linearisierte Systeme zu steuern und regeln. Erklären der Unterschiede zwischen erwarteten und tatsächlichen Regelungsresultstaten.
InhaltModellierung und Linearisierung dynamischer Systeme mit einem Ein- und Ausgang. Zustandsraumdarstellung der Modelle. Verhalten linearer Systeme im Zeitbereich und ihre Analyse auf Stabilität (Eigenwerte), Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Laplace-Transformation und Analyse des Systems im Frequenzbereich. Übertragungsfunktion des Systems. Einfluss der Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion auf das dynamische Verhalten (Stabilität) des Systems. Harmonische Analyse des Systems durch den Frequenzgang. Stabilitätsanalyse des Regelsystems mit dem Nyquist-Kriterium. Prinzipielle Eigenschaften und Einschränkungen von Regelsystemen. Spezifikationen des Regelsystems. Entwurf von PID-Regler. Loop-shaping und Robustheit des Regelsystems. Diskrete Regelsystemrepräsentation und Stabilitätsanalyse.
Voraussetzungen / BesonderesGrundlagenkentnisse der (komplexen) Analysis und der linearen Algebra.
Geförderte Kompetenzen
 Fachspezifische Kompetenzen Konzepte und Theorien geprüft Verfahren und Technologien nicht geprüft Methodenspezifische Kompetenzen Analytische Kompetenzen geprüft Entscheidungsfindung nicht geprüft Medien und digitale Technologien nicht geprüft Problemlösung nicht geprüft Projektmanagement nicht geprüft Soziale Kompetenzen Kommunikation nicht geprüft Kooperation und Teamarbeit nicht geprüft Kundenorientierung nicht geprüft Menschenführung und Verantwortung nicht geprüft Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme nicht geprüft Sensibilität für Vielfalt nicht geprüft Verhandlung nicht geprüft Persönliche Kompetenzen Anpassung und Flexibilität nicht geprüft Kreatives Denken nicht geprüft Kritisches Denken nicht geprüft Integrität und Arbeitsethik nicht geprüft Selbstbewusstsein und Selbstreflexion nicht geprüft Selbststeuerung und Selbstmanagement nicht geprüft
Prüfungsblock 2
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
402-0033-10LPhysik I
Der Kurs wird zum letzten Mal im HS22 angeboten.
O6 KP4V + 2UL. Degiorgi
KurzbeschreibungEinsemestrige Einführung in die Grundlagen und Denkweise der Physik: Elektrizität und Magnetismus, Licht, Schwingungen und Wellen mit Doppler Effekt. Vertiefung in ausgewählte Themen der modernen Physik von grosser technologischer oder industrieller Bedeutung.
LernzielZiel der Vorlesung ist die Förderung des wissenschaftlichen Denkens, und das Verständnis von physikalischen Konzepten und Phänomenen, welche der modernen Technik zugrunde liegen. Gleichzeitig soll ein Ueberblick über die Themen der klassischen und modernen Physik vermittelt werden.
InhaltElektrische und magnetische Felder, Elekrischer Strom, Magnetismus, Maxwell Gleichungen, Schwingungen, Wellen.
SkriptNotizen zum Unterricht werden verteilt.
LiteraturHans J. Paus, Physik in Experimenten und Beispielen, Carl Hanser Verlag München Wien (als unterrichtsbegleitendes und ergänzendes Lehrbuch), ca. 50 Euro.
Geförderte Kompetenzen
 Fachspezifische Kompetenzen Konzepte und Theorien geprüft Verfahren und Technologien nicht geprüft Methodenspezifische Kompetenzen Analytische Kompetenzen geprüft Entscheidungsfindung nicht geprüft Problemlösung geprüft Soziale Kompetenzen Kommunikation geprüft Kooperation und Teamarbeit geprüft Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme nicht geprüft Sensibilität für Vielfalt geprüft Persönliche Kompetenzen Anpassung und Flexibilität geprüft Kreatives Denken geprüft Kritisches Denken geprüft Integrität und Arbeitsethik geprüft Selbstbewusstsein und Selbstreflexion geprüft Selbststeuerung und Selbstmanagement geprüft
3. Semester: Ingenieur-Tools
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0021-00LIngenieur-Tool: Einführung in MATLAB
Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
W+0.4 KP1KB. Berisha
KurzbeschreibungEinführung in das numerische Rechnen am Beispiel des Programms MATLAB.
LernzielEinführung in das numerische Rechnen am Beispiel des Programms MATLAB.
InhaltKurzeinführung in die Strukturen des Programms MATLAB; Umgang mit Vektoren und Matrizen; grafische Möglichkeiten mit MATLAB; Differentialrechnung, Integralrechnung, Differentialgleichungen; Programmieren mit MATLAB; Datenanalyse und Statistik; Interpolation und Polynome. Zusätzlich gibt es zwei Arten von Übungen mit Lösungen: Direkte Beispiele zu den einzelnen MATLAB-Befehlen und Beispiele praktischer technischer Probleme, bei denen die Möglichkeiten von MATLAB zusammenfassend gezeigt werden.
SkriptKursunterlagen:
https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=15113
Voraussetzungen / BesonderesDer Kurs findet in einem Hörsaal statt und es stehen keine Rechner zur Verfügung. Es wird empfohlen, dass pro zwei Studierenden mindestens ein Laptop mit installiertem Matlab mitgebracht wird.

Installation Matlab:

- es funktionieren alle Versionen
- folgende Toolboxes/Features müssen installiert sein: Simulink (wird für RT1 benutzt), Curve Fitting Toolbox, Optimization Toolbox, Symbolic Toolbox, Global Optimization Toolbox
252-0863-00LEngineering Tool: Advanced Programming with C++
Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende.
W+0.4 KP1KF. O. Friedrich Wicker
KurzbeschreibungThe programming model of C++ is discussed in some depth. In particular the mechanisms for efficient memory management and generic programming with C++ are covered.
LernzielAbility to implement memory-efficient data structures and efficient generic algorithms using C++.
InhaltVectors, pointers and iterators, range for, keyword auto, a class for vectors, subscript-operator, move-construction and iteration. RAII (Resouce Allocation is Initialization) Principle, Templates and Generic Programming, Functors and Lambda Expressions.
SkriptDetailled, bilingual slides of the lectures will be made available.
LiteraturB.Stroustrup, The C++ Programming Language (4th Edition), Addison Wesley 2013.
Voraussetzungen / BesonderesLecture Series Informatik I 252-0832-00L or equivalent knowledge in programming with C++.

Course can only be taken if the programming project is executed and submitted. If no solution to the programming project is submitted, the course is considered failed («no show»).
5. Semester: Obligatorische Fächer: Prüfungsblock 3
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0261-00LThermodynamics IIIO3 KP2V + 1UR. S. Abhari, A. Steinfeld
KurzbeschreibungUntersuchung der technischen Anwendungen und Erweiterung der Grundlagen, die in Thermodynamik I und II erarbeitet wurden.
LernzielDas Verständnis und Anwenden von thermodynamischen Prinzipien und Prozessen für Kreisprozesse, die in der Praxis benutzt werden.
InhaltWärmestrahlung, Wärmetauscher, Gasgemische & Psychrometrie, Dampf Prozesse, Gasturbinen Prozesse, Verbrennungsmotoren, Wärmepumpen
151-0103-00LFluiddynamik IIO3 KP2V + 1UP. Jenny
KurzbeschreibungEbene Potentialströmungen: Stromfunktion und Potential, Singularitätenmethode, instationäre Strömung, aerodynamische Begriffe.
Drehungsbehaftete Strömungen: Wirbelstärke und Zirkulation, Wirbeltransportgleichung, Wirbelsätze von Helmholtz und Kelvin.
Kompressible Strömungen: Stromfadentheorie, senkrechter und schiefer Verdichtungsstoss, Laval-Düse, Prandtl-Meyer-Expansion, Reibungseinfluss.
LernzielErweiterung der Grundlagen der Fluiddynamik.
Grundbegriffe, Phänomene und Gesetzmässigkeiten von drehungsfreien, drehungsbehafteten und eindimensionalen kompressiblen Strömungen vermitteln.
InhaltEbene Potentialströmungen: Stromfunktion und Potential, komplexe Darstellung, Singularitätenmethode, instationäre Strömung, aerodynamische Begriffe.
Drehungsbehaftete Strömungen: Wirbelstärke und Zirkulation, Wirbeldynamik und Wirbeltransportgleichung, Wirbelsätze von Helmholtz und Kelvin.
Kompressible Strömungen: Stromfadentheorie, senkrechter und schiefer Verdichtungsstoss, Laval-Düse, Prandtl-Meyer-Expansion, Reibungseinfluss.
Skriptja
(Siehe auch untenstehende Information betreffend der Literatur.)
LiteraturP.K. Kundu, I.M. Cohen, D.R. Dowling: Fluid Mechanics, Academic Press, 5th ed., 2011 (includes a free copy of the DVD "Multimedia Fluid Mechanics")

P.K. Kundu, I.M. Cohen, D.R. Dowling: Fluid Mechanics, Academic Press, 6th ed., 2015 (does NOT include a free copy of the DVD "Multimedia Fluid Mechanics")
Voraussetzungen / BesonderesAnalysis I/II, Fluiddynamik I, Grundbegriffe der Thermodynamik (Thermodynamik I).

Für die Formulierung der Grundlagen der Fluiddynamik werden unabdingbar Begriffe und Ergebnisse aus der Mathematik benötigt. Erfahrungsgemäss haben einige Studierende damit Schwierigkeiten.
Es wird daher dringend empfohlen, insbesondere den Stoff über
- elementare Funktionen (wie sin, cos, tan, exp, deren Umkehrfunktionen, Ableitungen und Integrale) sowie über
- Vektoranalysis (Gradient, Divergenz, Rotation, Linienintegral ("Arbeit"), Integralsätze von Gauss und von Stokes, Potentialfelder als Lösungen der Laplace-Gleichung) zu wiederholen. Ferner wird der Umgang mit
- komplexen Zahlen und Funktionen (siehe Anhang des Skripts Analysis I/II Teil C und Zusammenfassung im Anhang C des Skripts Fluiddynamik) benötigt.

Literatur z.B.: U. Stammbach: Analysis I/II, Skript Teile A, B und C.
Wahlfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0573-00LSystem Modeling W4 KP2V + 1UL. Guzzella
KurzbeschreibungEinführung in die Systemmodellierung für die Steuerung. Generische Modellierungsansätze auf der Grundlage erster Prinzipien, Lagrangealer Formalismus, Energieansätze und experimentelle Daten. Modellparametrierung und Parametrierung. Grundlegende Analyse von linearen und nichtlinearen Systemen.
LernzielErfahren Sie, wie man mathematisch ein physisches System oder einen Prozess in Form eines Modells beschreibt, das für Analyse- und Kontrollzwecke verwendbar ist.
InhaltDiese Vorlesung führt generische Systemmodellierungsansätze für steuerungsorientierte Modelle ein, die auf ersten Prinzipien und experimentellen Daten basieren. Die Vorlesung umfasst zahlreiche Beispiele für mechatronische, thermodynamische, chemische, flüssigkeitsdynamische, energie- und verfahrenstechnische Systeme. Modellskalierung, Linearisierung, Auftragsreduktion und Ausgleich. Parameterschätzung mit Methoden der kleinsten Quadrate. Verschiedene Fallstudien: Lautsprecher, Turbinen, Wasser angetriebene Rakete, geostationäre Satelliten usw. Die Übungen behandeln praktische Beispiele.
SkriptDas Skript in englischer Sprache wird in digitaler Form erhältlich sein.
LiteraturEine Literaturliste ist im Skript enthalten.
Geförderte Kompetenzen
 Fachspezifische Kompetenzen Konzepte und Theorien geprüft Verfahren und Technologien geprüft Methodenspezifische Kompetenzen Analytische Kompetenzen geprüft Entscheidungsfindung geprüft Medien und digitale Technologien nicht geprüft Problemlösung geprüft Projektmanagement nicht geprüft Soziale Kompetenzen Kommunikation nicht geprüft Kooperation und Teamarbeit nicht geprüft Kundenorientierung nicht geprüft Menschenführung und Verantwortung nicht geprüft Selbstdarstellung und soziale Einflussnahme nicht geprüft Sensibilität für Vielfalt nicht geprüft Verhandlung nicht geprüft Persönliche Kompetenzen Anpassung und Flexibilität nicht geprüft Kreatives Denken nicht geprüft Kritisches Denken nicht geprüft Integrität und Arbeitsethik nicht geprüft Selbstbewusstsein und Selbstreflexion nicht geprüft Selbststeuerung und Selbstmanagement nicht geprüft
151-0575-01LSignals and Systems W4 KP2V + 2UA. Carron
KurzbeschreibungSignals arise in most engineering applications. They contain information about the behavior of physical systems. Systems respond to signals and produce other signals. In this course, we explore how signals can be represented and manipulated, and their effects on systems. We further explore how we can discover basic system properties by exciting a system with various types of signals.
LernzielMaster the basics of signals and systems. Apply this knowledge to problems in the homework assignments and programming exercise.
InhaltDiscrete-time signals and systems. Fourier- and z-Transforms. Frequency domain characterization of signals and systems. System identification. Time series analysis. Filter design.
SkriptLecture notes available on course website.
Voraussetzungen / BesonderesControl Systems I is helpful but not required.
151-0917-00LMass TransferW4 KP2V + 2US. E. Pratsinis, V. Mavrantzas, C.‑J. Shih
KurzbeschreibungThis course presents the fundamentals of transport phenomena with emphasis on mass transfer. The physical significance of basic principles is elucidated and quantitatively described. Furthermore the application of these principles to important engineering problems is demonstrated.
LernzielThis course presents the fundamentals of transport phenomena with emphasis on mass transfer. The physical significance of basic principles is elucidated and quantitatively described. Furthermore the application of these principles to important engineering problems is demonstrated.
InhaltFick's laws; application and significance of mass transfer; comparison of Fick's laws with Newton's and Fourier's laws; derivation of Fick's 2nd law; diffusion in dilute and concentrated solutions; rotating disk; dispersion; diffusion coefficients, viscosity and heat conduction (Pr and Sc numbers); Brownian motion; Stokes-Einstein equation; mass transfer coefficients (Nu and Sh numbers); mass transfer across interfaces; Analogies for mass-, heat-, and momentum transfer in turbulent flows; film-, penetration-, and surface renewal theories; simultaneous mass, heat and momentum transfer (boundary layers); homogeneous and heterogeneous reversible and irreversible reactions; diffusion-controlled reactions; mass transfer and first order heterogeneous reaction. Applications.
LiteraturCussler, E.L.: "Diffusion", 3nd edition, Cambridge University Press, 2009.
Voraussetzungen / BesonderesStudents attending this highly-demanding course are expected to allocate sufficient time within their weekly schedule to successfully conduct the exercises.
151-0973-00LEinführung in die VerfahrenstechnikW4 KP2V + 2UF. Donat, C. Müller
KurzbeschreibungÜbersicht über die Verfahrenstechnik; Grundlagen und Aufgabenbereiche der Verfahrenstechnik; Prozessführung und Bilanzierung; Übersicht thermischer Trennverfahren und Mehrphasensystemen; Übersicht mechanischer Trennverfahren und granularer Systeme; Einführung in die Reaktionstechnik, Reaktoren und Verweilzeiten.
LernzielWir vermitteln Grundlagen der Verfahrenstechnik anhand praxisnaher Beispiele sowie konkreter verfahrenstechnischen Problemstellungen in den Bereichen Prozessführung und Bilanzierung, thermische Trennverfahren, mechanische Trennverfahren und Reaktionstechnik.
InhaltÜbersicht über die Verfahrenstechnik; Grundlagen und Aufgabenbereiche der Verfahrenstechnik; Prozessführung und Bilanzierung; Übersicht thermischer Trennverfahren und Mehrphasensystemen; Übersicht mechanischer Trennverfahren und granularer Systeme; Einführung in die Reaktionstechnik, Reaktoren und Verweilzeiten.
Neben der Vermittlung theoretischer Grundkenntnisse liegt der Fokus auf der Lösung typischer Probleme in verschiedenen Unterdisziplinen der Verfahrenstechnik.
SkriptEin Skript zur Vorlesung wird bereitgestellt.
LiteraturWeiterführende Literatur wird im Rahmen der Lehrveranstaltung bekanntgegeben. Für den erfolgreichen Abschluss der Lehrveranstaltung genügen das Vorlesungsskript, die Folien der Vorlesung sowie die Übungsunterlagen.
151-3207-00LLeichtbauW4 KP2V + 2UP. Ermanni, T. Tancogne-Dejean, M. Zogg
KurzbeschreibungDie Wahlfachvorlesung Leichtbau umfasst Berechnungsmethoden für die Analyse des Trag- und Versagensverhaltens von Leichtbaustrukturen sowie Bauweisen und Gestaltungsprinzipien von Leichtbaukonstruktionen.
LernzielDie Lehrveranstaltung bezweckt, fundierte Grundlagen zum Verständnis und zur Auslegung und Dimensionierung von modernen Leichtbaukonstruktionen im Maschinen-, Fahrzeug- und Flugzeugbau zu vermitteln.
InhaltLeichtbaukonstruktionen
Dünnwandige Träger und Konstruktionen
Instabilitätsverhalten dünnwandiger Konstruktionen
Versteifte Schalenkonstruktionen
Krafteinleitung in Leichtbaukonstruktionen
Verbindungstechnik
Sandwich Konstruktionen
SkriptSkript, Handouts, Übungen
227-0076-00LElektrotechnik IIW4 KP2V + 2UC. Studer
KurzbeschreibungBeschreibung von sinusförmigen Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich, Funktion grundlegender analoger und digitaler Schaltungen sowie von Analog-Digital-Wandlern.
LernzielSie sind fähig, folgende Inhalte anzuwenden:

- Leistungsanpassung und -berechnung
- Aktives und passives Filterdesign
- Fourieranalyse von Analogschaltungen
- Operationsverstärker, Komparator und Diskriminator
- Mit- und Gegenkopplung
- Oszillatoren
- Abtasten, Aliasing und Quantisieren
- Grundkonzepte von DA-Wandler
- Prinzipielle Funktionsweise von Halbleitern
- Dioden, Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren
- CMOS Digitalschaltungen
- Prozessoren und Speicher

Sie sind fähig, elektrische Netzwerke angeregt durch sinusförmigen Quellen im eingeschwungenen Zustand zu berechnen.

Sie sind fähig, analoge Schaltungen mit invertierenden/nicht-invertierenden Verstärkern, Integratoren, Differentiatoren, Tiefpass/Hochpassfilter und PI-Regler zu berechnen.

Sie sind fähig, analoge Schaltungen mit invertierenden/nicht-invertierenden Komparatoren mit und ohne Hysterese zu berechnen.

Sie sind fähig, digitale Schaltungen zu analysieren und entwickeln.
InhaltBeschreibung von sinusförmigen Signalen und Systemen im Zeit- und Frequenzbereich, Funktion grundlegender analoger und digitaler Schaltungen sowie von Analog-Digital-Wandlern.
Geförderte Kompetenzen
 Fachspezifische Kompetenzen Konzepte und Theorien geprüft Methodenspezifische Kompetenzen Analytische Kompetenzen geprüft Problemlösung geprüft
351-0511-00LManagerial Economics
Not for MSc students belonging to D-MTEC!
W4 KP3VO.  Krebs, P. Egger, M. Köthenbürger
Kurzbeschreibung"Managerial Economics" wendet Theorien und Methoden aus dem Bereich der Wirtschaftwissenschaften (Volks- und Betriebswirtschaftslehre) an, um das Entscheidungsverhalten von Unternehmen und Konsumenten im Kontext von Märkten zu analysieren. Der Kurs richtet sich an Studenten ohne wirtschaftswissenschaftliches Vorwissen.
LernzielZiel des Kurses ist es, in die Grundlagen des mikroökonomischen Denkens einzuführen. Aufbauend auf Prinzipien von Optimierung und Gleichgewicht stehen hierbei zentrale ökonomische Konzepte des Individual- und Firmenverhaltens und deren Interaktion in Entscheidungskontexten von Märkten im Mittelpunkt. Aus einer Analyse des Verhaltens einzelner Konsumenten und Produzenten werden wir die Nachfrage, das Angebot und Gleichgewichte von Märkten unter verschiedenen Annahmen zur vorherrschenden Marktstruktur (vollständiger Wettbewerb, Monopol, oligopolistische Marktformen) entwickeln und ökonomisch diskutieren. Die in diesem Kurs vermittelten Inhalte bilden eine wesentliche Grundlage für eine volks- und betriebswirtschaftliche Kompetenz mit Hinblick auf Entscheidungskontexte des privatwirtschaftlichen und öffentlichen Sektors.
LiteraturMicroeconomics by Robert Pindyck & Daniel Rubinfeld, 9th edition 2018, The Pearson series in economics.
Voraussetzungen / BesonderesDer Kurs richtet sich sowohl an Bachelor als auch an Master Studenten. Es ist kein spezielles Vorwissen in den Bereichen Ökonomik und Management erforderlich.
401-0435-00LComputational Methods for Engineering Applications W4 KP2V + 2US. Mishra
KurzbeschreibungThe course gives an introduction to the numerical methods for the solution of ordinary and partial differential equations that play a central role in engineering applications. Both basic theoretical concepts and implementation techniques necessary to understand and master the methods will be addressed.
LernzielAt the end of the course the students should be able to:

- implement numerical methods for the solution of ODEs (= ordinary differential equations);
- identify features of a PDE (= partial differential equation) based model that are relevant for the selection and performance of a numerical algorithm;
- implement the finite difference, finite element and finite volume method for the solution of simple PDEs using C++;
- read engineering research papers on numerical methods for ODEs or PDEs.
InhaltInitial value problems for ODE: review of basic theory for ODEs, Forward and Backward Euler methods, Taylor series methods, Runge-Kutta methods, basic stability and consistency analysis, numerical solution of stiff ODEs.

Two-point boundary value problems: Green's function representation of solutions, Maximum principle, finite difference schemes, stability analysis.

Elliptic equations: Laplace's equation in one and two space dimensions, finite element methods, implementation of finite elements, error analysis.

Parabolic equations: Heat equation, Fourier series representation, maximum principles, Finite difference schemes, Forward (backward) Euler, Crank-Nicolson method, stability analysis.

Hyperbolic equations: Linear advection equation, method of characteristics, upwind schemes and their stability.
SkriptScript will be provided.
LiteraturChapters of the following book provide supplementary reading and are not meant as course material:

- A. Tveito and R. Winther, Introduction to Partial Differential Equations. A Computational Approach, Springer, 2005.
Voraussetzungen / Besonderes(Suggested) Prerequisites:
Analysis I-III (for D-MAVT), Linear Algebra, Models, Algorithms and Data: Introduction to Computing, basic familiarity with programming in C++.
401-0603-00LStochastik
Diese Lerneinheit wird im HS 2022 letztmals angeboten.
W4 KP2V + 1UP. Cheridito
KurzbeschreibungDie Vorlesung deckt folgende Themenbereiche ab: Wahrscheinlichkeiten, Zufallsvariablen, Wahrscheinlichkeitsverteilungen, gemeinsame und bedingte Wahrscheinlichkeiten und Verteilungen, Gesetz der Grossen Zahlen, zentraler Grenzwertsatz, deskriptive Statistik, schliessende Statistik, Parameterschätzung, Vertrauensintervalle, statistische Tests, Vergleich zweier Stichproben, lineare Regression.
LernzielKenntnis der Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik.
InhaltEinführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik.
Skripthttps://stat.ethz.ch/~meier/teaching/skript-intro/skript.pdf
LiteraturLukas Meier: Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik: Eine Einführung für Verständnis, Intuition und Überblick. Springer, 2020.
Fokus-Projekt
Fokus-Projekte in Mechatronics and Robotics
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
151-0073-10LGyroWheeler
Dieser Kurs ist Teil eines Jahreskurses. Die 14 Kreditpunkte werden am Ende des FS2023 vergeben mit neuer Belegung des gleichen Fokus-Projektes im FS2023.

Der Kurs ist nur für MAVT BSc und ITET BSc.

Zum Fokusprojekt wird zugelassen, wer:
a. die Basisprüfung bestanden hat;
b. den Block 1 und 2 bestanden hat.

Für die Belegung der Lerneinheit kontaktieren Sie bitte die D-MAVT Studienadministration.
W0 KP15AR. Siegwart
KurzbeschreibungIm Team ein Produkt von A-Z entwickeln und realisieren! Anwenden und Vertiefen des bestehenden Wissens, Arbeiten in Teams, Selbständigkeit, Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Systembeschreibung und -simulation, Präsentation und Dokumentation, Realisationsfähigkeit, Werkstatt- und Industriekontakte, Anwendung modernster Ingenieur-Werkzeuge (Matlab, Simulink usw).
LernzielDie vielfältigen Lernziele dieses Fokus-Projektes sind:
- Synthetisieren und Vertiefen des theoretischen Wissens aus den Grundlagenfächern des 1.-4. Semesters
- Teamorganisation, Arbeiten in Teams, Steigerung der sozialen Kompetenz
- Selbständigkeit, Initiative, selbständiges Lernen neuer Themeninhalte
- Problemstrukturierung, Lösungsfindung in unscharfen Problemstellungen, Suchen von Informationen
- Systembeschreibung und -simulation
- Präsentationstechnik, Dokumentationserstellung
- Entscheidungsfähigkeit, Realisationsfähigkeit
- Werkstatt- und Industriekontakte
- Erweiterung und Vertiefung von Sachwissen