Physik: Eine Einführung für Ingenieure und Naturwissenschaftler (German Edition)

Vorwort
Hinweise zum Gebrauch des Buches
Liste der Formelzeichen
Inhaltsverzeichnis
1: Grundbegriffe
	1.1	 Physikalische Größen
		1.1.1	 Physikalische Größen und ihre Einheiten
		1.1.2	 SI Einheitensystem
		1.1.3	 Dimensionskontrolle
	1.2	 Mengenangaben
		1.2.1	 Masse und Stoffmenge
		1.2.2	 Dichten und Gehalte
	1.3	 Statistik und Messunsicherheit
		1.3.1	 Messfehler
		1.3.2	 Mittelwert und Streumaß
		1.3.3	 Messunsicherheit
		1.3.4	 Fehlerfortpflanzung
	1.4	 Vektoren und Skalare
	1.5	 Wichtige Funktionen
		1.5.1	 Winkelfunktionen
		1.5.2	 Exponentialfunktion und Logarithmus
		1.5.3	 Potenzfunktionen
		1.5.4	 Algebraische Gleichungen
	1.6	 Fragen und Übungen
2: Mechanik starrer Körper
	2.1	 Kinematik (Bewegung)
		2.1.1	 Fahrstrecke und Geschwindigkeit
		2.1.2	 Beschleunigung
		2.1.3	 Überlagerung von Bewegungen
		2.1.4	 Kinematik der Drehbewegungen
		2.1.5	 Relativ oder Absolut?
	2.2	 Kraft, Drehmoment, Energie
		2.2.1	 Kraft
		2.2.2	 Gewichtskraft und Gravitation
		2.2.3	 Reibungskraft
		2.2.4	 Arbeit und Energie
		2.2.5	 Kinetische Energie
		2.2.6	 Hebel und Drehmoment
		2.2.7	 Die Grundgleichungen der Statik
		2.2.8	 Gleichgewichte
	2.3	 Dynamik der linearen Bewegung
		2.3.1	 Die Newton’schen Gesetze
		2.3.2	 Kraft = Gegenkraft
		2.3.3	 Bewegungsgleichung
		2.3.4	 Impuls
	2.4	 Dynamik der Rotation
		2.4.1	 Das 2. Newton’sche Gesetz in neuem Kleid
		2.4.2	 Dynamik der Kreisbewegung
		2.4.3	 Trägheitsmoment
		2.4.4	 Die Rollbewegung
		2.4.5	 Drehimpulserhaltung
	2.5	 Trägheitskräfte
		2.5.1	 Linear beschleunigte Bezugssysteme
		2.5.2	 Rotierende Bezugssysteme
		2.5.3	 Trägheitskräfte in der technischen Mechanik
	2.6	 Fragen und Übungen
3: Mechanik deformierbarer Körper
	3.1	 Die Aggregatzustände
	3.2	 Festkörper
		3.2.1	 Struktur der Festkörper
		3.2.2	 Verformung von Festkörpern
		3.2.3	 Viskoelastizität
	3.3	 Hydrostatik
		3.3.1	 Stempeldruck
		3.3.2	 Schweredruck
		3.3.3	 Auftrieb
		3.3.4	 Manometer
		3.3.5	 Pumpen
		3.3.6	 Kompressibilität
	3.4	 Grenzflächen
		3.4.1	 Kohäsion
		3.4.2	 Adhäsion
	3.5	 Hydrodynamik
		3.5.1	 Ideale Strömung
		3.5.2	 Zähigkeit (Viskosität)
		3.5.3	 Reale Strömung durch Rohre
		3.5.4	 Umströmung von Hindernissen
	3.6	 Fragen und Übungen
4: Mechanische Schwingungen und Wellen
	4.1	 Mechanische Schwingungen
		4.1.1	 Alles was schwingt
		4.1.2	 Harmonische Schwingungen
		4.1.3	 Gedämpfte Schwingungen
		4.1.4	 Erzwungene Schwingungen
		4.1.5	 Überlagerung von Schwingungen
	4.2	 Wellen
		4.2.1	 Wellenarten
		4.2.2	 Harmonische Seilwellen
		4.2.3	 Intensität und Energietransport
		4.2.4	 Stehende Wellen
		4.2.5	 Schallwellen
		4.2.6	 Schallwahrnehmung
		4.2.7	 Dopplereffekt
	4.3	 Fragen und Übungen
5: Wärmelehre
	5.1	 Die Grundlegenden Größen
		5.1.1	 Wärme
		5.1.2	 Temperatur
		5.1.3	 Temperaturmessung
		5.1.4	 Wahrscheinlichkeit und Ordnung
		5.1.5	 Die Entropie
		5.1.6	 Wärmekapazität
	5.2	 Das ideale Gas
		5.2.1	 Die Zustandsgleichung
		5.2.2	 Partialdruck
		5.2.3	 Die Energie im Gas
	5.3	 Transportphänomene
		5.3.1	 Wärmeleitung
		5.3.2	 Konvektion
		5.3.3	 Wärmestrahlung
		5.3.4	 Diffusion
		5.3.5	 Osmose
	5.4	 Phasenumwandlungen
		5.4.1	 Umwandlungswärmen
		5.4.2	 Schmelzen oder Aufweichen?
		5.4.3	 Schmelzen und Gefrieren
		5.4.4	 Lösungs- und Solvatationswärme
		5.4.5	 Verdampfen und Kondensieren
		5.4.6	 Luftfeuchtigkeit
		5.4.7	 Zustandsdiagramme
		5.4.8	 Absorption und Adsorption
	5.5	 Wärmenutzung
		5.5.1	 Warum kostet Energie?
		5.5.2	 Zustandsänderungen
		5.5.3	 Der Ottomotor
		5.5.4	 „Echte“ Wärmekraftmaschinen
		5.5.5	 Wärme- und Entropiehaushalt der Erde
	5.6	 Fragen und Übungen
6: Elektrizitätslehre
	6.1 Grundlagen
		6.1.1 Ladung und Strom
		6.1.2	 Kräfte zwischen Ladungen
		6.1.3	 Elektrisches Feld
		6.1.4	 Feld und Spannung
		6.1.5	 Das elektrische Potential
	6.2 Materie im elektrischen Feld
		6.2.1 Influenz und elektrische Abschirmung
		6.2.2	 Der elektrische Strom
		6.2.3	 Leitfähigkeit und Resistivität
		6.2.4	 Die Permittivität (Dielektrizitätskonstante)
		6.2.5	 Gasentladung
	6.3 Der Stromkreis
		6.3.1 Strom und Spannung messen
		6.3.2	 Leistung und Energie
		6.3.3	 Elektrischer Widerstand
		6.3.4	 Wärme bei Stromdurchgang
		6.3.5	 Kondensator
		6.3.6	 Feld im Kondensator
		6.3.7	 Energie des geladenen Kondensators
		6.3.8	 Energie des elektrischen Feldes
	6.4 Wechselspannung
		6.4.1 Effektivwerte
		6.4.2	 Kapazitiver Widerstand
	6.5 Elektrische Netzwerke
		6.5.1 Widerstände in Reihe und parallel
		6.5.2	 Spannungsteiler
		6.5.3	 Innenwiderstände
		6.5.4	 Hoch- und Tiefpass
		6.5.5	 Kondensatorentladung und e-Funktion
	6.6 Elektrochemie
		6.6.1 Dissoziation
		6.6.2	 Elektrolyte
	6.7 Grenzflächen
		6.7.1 Membranspannung
		6.7.2	 Galvani-Spannung
		6.7.3	 Thermospannung
		6.7.4	 Halbleiter
	6.8 Elektrische Unfälle
	6.9 Magnetische Felder
		6.9.1 Einführung
		6.9.2	 Kräfte im Magnetfeld
		6.9.3	 Erzeugung von Magnetfeldern
		6.9.4	 Materie im Magnetfeld
		6.9.5	 Die Feldgrößen und
	6.10 Induktion
		6.10.1 Einführung
		6.10.2	 Transformatoren
		6.10.3	 Selbstinduktion
		6.10.4	 Induktiver Widerstand
	6.11 Elektrische Schwingungen
		6.11.1 Der Schwingkreis
		6.11.2	 Geschlossene elektrische Feldlinien
		6.11.3	 Der schwingende elektrische Dipol
	6.12 Fragen und Übungen
7: Optik
	7.1	 Elektromagnetische Wellen
		7.1.1	 Der strahlende Dipol
		7.1.2	 Spektralbereiche
		7.1.3	 Wellenausbreitung
	7.2	 Geometrische Optik
		7.2.1	 Lichtbündel
		7.2.2	 Spiegelung
		7.2.3	 Brechung
		7.2.4	 Dispersion
		7.2.5	 Linsen
		7.2.6	 Abbildung durch Linsen
		7.2.7	 Abbildungsgleichungen
		7.2.8	 Dicke Linsen und Objektive
		7.2.9	 Das Auge
		7.2.10	 Optische Instrumente
	7.3	 Intensität und Farbe
		7.3.1	 Strahlungs- und Lichtmessgrößen
		7.3.2	 Optische Absorption
		7.3.3	 Farbsehen
	7.4	 Wellenoptik
		7.4.1	 Polarisiertes Licht
		7.4.2	 Interferenz
		7.4.3	 Kohärenz
		7.4.4	 Dünne Schichten und Beugungsgitter
		7.4.5	 Beugungsfiguren
	7.5	 Quantenoptik
		7.5.1	 Das Lichtquant
		7.5.2	 Energiezustände und Spektren
		7.5.3	 Laser
		7.5.4	 Röntgenstrahlen
	7.6	 Elektronenoptik
		7.6.1	 Elektronenbeugung
		7.6.2	 Elektronenmikroskope
		7.6.3	 Die Unschärferelation
	7.7	 Fragen und Übungen
8: Atom- und Kernphysik
	8.1	 Aufbau des Atoms
		8.1.1	 Das Bohr’sche Atommodell
		8.1.2	 Elektronenwolken
		8.1.3	 Das Pauli-Prinzip
		8.1.4	 Charakteristische Röntgenstrahlung
	8.2	 Aufbau des Atomkerns
		8.2.1	 Nukleonen und Nuklide
		8.2.2	 Der Massendefekt
		8.2.3	 Radioaktivität
		8.2.4	 Nachweis radioaktiver Strahlung
		8.2.5	 Zerfallsgesetz
		8.2.6	 Kernspaltung und künstliche Radioaktivität
		8.2.7	 Antimaterie
		8.2.8	 Strahlennutzen, Strahlenschaden, Strahlenschutz
	8.3	 Fragen und Übungen
Anhang
	Système International d’Unités
		Die Grundgrößen und ihre Einheiten
		Erweiterung von Einheiten
		Abgeleitete Einheiten mit eigenem Namen
		Einige ältere Einheiten außerhalb des Système International
		Energieeinheiten
		Einige Naturkonstanten
		Sonnensystem
		Kernladungszahlen Z und molare Massen M einiger natürlicher Isotopengemische
		Einige Eigenschaften des Wassers
		Einige Materialkenngrößen
		Linearer Ausdehnungskoeffizient (bei 100 °C)
		Wärmeleitfähigkeit
		Schallgeschwindigkeit (bei 0 °C)
		Permittivität (Dielektrizitätszahl)
		Physiologischer Brennwert
		Farben des sichtbaren Spektrum
	Tabelle griechischer Buchstaben
	Antworten und Lösungen
		1. Grundbegriffe
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Messunsicherheit
			Vektoren
			Exponentialfunktion
		2. Mechanik des starren Körpers
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Beschleunigung
			Zusammengesetzte Bewegung
			Kraft
			Energie und Leistung
			Impulssatz
			Trägheitskräfte
			Drehbewegung
		3. Mechanik deformierbarer Körper
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Elastizität
			Hydrodynamik
		4. Mechanische Schwingungen und Wellen
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Schwingungen
			Wellen
		5. Wärmelehre
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Dampfdruck
			Gasgesetz
			Wärmekapazität
			Wärmeaustausch
			Wärmekraftmaschinen
		6. Elektrizitätslehre
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Strom, Spannung, Leistung
			Widerstand
			Feld und Potential
			Kondensator
			Stromleitung, Elektrochemie
			Magnetfeld
			Induktion
			Schwingkreis
		7. Optik
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
			Geometrische Optik
			Abbildung mit Linsen
			Strahlungsmessgrößen
			Wellenoptik
			Quantenoptik
		8. Atom- und Kernphysik
			Antworten auf die Verständnisfragen
		Lösungen der Aufgaben
Stichwortverzeichnis