Physik für Bachelors : mit 92 durchgerechneten Beispielen, 176 Testfragen mit Antworten sowie 93 Übungsaufgaben mit kommentierten Musterlösungen

VORWORT ZUR 1. AUFLAGE......Page 7
VORWORT ZUR 2. AUFLAGE......Page 8
INHALTSVERZEICHNIS......Page 9
1.2 Physikalische Größen......Page 13
1.3 Maßsystem und Standards......Page 14
1.4 Größenordnungen......Page 17
1.5 Messgenauigkeit......Page 18
1.6 Vektoren und Koordinaten......Page 20
2.1.1.1 Geschwindigkeit......Page 24
2.1.1.3 Bewegungsgleichung......Page 26
2.1.1.4 Der freie Fall......Page 27
2.1.2.1 Überlagerung eindimensionaler Bewegungen......Page 29
2.1.2.2 Bezugssysteme und Transformationen......Page 30
2.2.1.1 Trägheitsgesetz......Page 32
2.2.2.1 Kraft und Impuls......Page 33
2.2.2.2 Abgeschlossenes System und Impulserhaltungssatz......Page 34
2.2.3.2 Gewichtskraft......Page 35
2.2.3.4 Reibungskraft......Page 37
2.3 Arbeit, Energie und Leistung......Page 38
2.3.2 Potenzielle Energie......Page 39
2.3.4 Energieerhaltungssatz der Mechanik......Page 40
2.3.5 Stoßgesetze......Page 41
2.3.6 Leistung und Wirkungsgrad......Page 42
2.4.1 Grundbegriffe der Kreisbewegung......Page 44
2.4.2 Radialbeschleunigung......Page 45
2.4.4 CORIOLIS-Beschleunigung und -Kraft......Page 47
2.5.1 Drehmoment......Page 50
2.5.2 Schwerpunkt, Gleichgewicht und Statik......Page 51
2.5.3 Trägheitsmoment......Page 52
2.5.4 Rotationsenergie und Drehimpuls......Page 54
2.6.1 Freie ungedämpfte Schwingungen......Page 56
2.6.3 Erzwungene Schwingungen......Page 59
2.6.4.1 Räumliche Überlagerung......Page 61
2.6.4.3 Gekoppelte Schwingungen......Page 62
2.6.5 Harmonische Wellen......Page 63
2.7.1 KEPLERsche Gesetze......Page 65
2.7.2 NEWTONsches Gravitationsgesetz......Page 66
2.7.3 Gravitationsfeld......Page 68
2.7.4.1 Spezielle Relativitätstheorie......Page 69
2.7.4.2 AllgemeineRelativitätstheorie......Page 72
2.8.1.2 Schweredruck......Page 74
2.8.1.3 Luftdruck......Page 75
2.8.1.4 Auftrieb......Page 76
2.8.2 Oberflächenspannung......Page 77
2.8.3.1 Reibungsfreie Strömungen......Page 78
2.8.3.2 Viskose Strömungen......Page 79
3.1.1 Skalen und Fixpunkte......Page 86
3.1.2 Thermische Ausdehnung......Page 87
3.1.3 Temperaturmessung......Page 89
3.2.1 Wärmekapazität......Page 91
3.2.2 Aggregatzustände......Page 92
3.2.3 Wärmetransport......Page 95
3.2.3.2 Wärmeleitung......Page 96
3.2.3.3 Wärmestrahlung......Page 98
3.3.1 Molare Größen......Page 101
3.3.2 Zustandsgleichung......Page 102
3.3.3.1 Druck......Page 104
3.3.3.2 Temperatur und Energie......Page 105
3.3.3.3 MAXWELLsche Geschwindigkeitsverteilung und BOLTZMANN-Faktor......Page 106
3.4.1 Volumenänderungsarbeit......Page 107
3.4.2 Erster Hauptsatz......Page 108
3.4.3.1 Isotherme Zustandsänderung......Page 109
3.4.3.3 Isobare Zustandsänderung......Page 110
3.4.3.4 Adiabatische Zustandsänderung......Page 111
3.5.1 Kreisprozess von CARNOT......Page 113
3.5.2 Reversibilität und Wirkungsgrad......Page 115
3.5.4 Zweiter Hauptsatz......Page 117
3.5.5 Entropie......Page 119
4.1.1 Elektrische Ladungen und die COULOMB-Kraft......Page 125
4.1.2 Elektrisches Feld......Page 127
4.1.3 Potenzial und Spannung......Page 129
4.1.4.1 Plattenkondensator......Page 131
4.1.4.2 Dielektrikum im Kondensator......Page 132
4.1.4.3 Kondensator als Energiespeicher......Page 134
4.2 Strom und Widerstand......Page 135
4.2.1 Stromstärke und Stromdichte......Page 136
4.2.2 Widerstand......Page 137
4.2.3 Stromkreise und Stromverzweigungen......Page 140
4.3.1 Magnetische Phänomene......Page 144
4.3.2 Strom und Magnetfeld......Page 145
4.3.3 Materie im Magnetfeld......Page 147
4.3.4 Strom und magnetische Kraft......Page 149
4.3.5 LORENTZ-Kraft......Page 150
4.4.1 Induktion durch Bewegung......Page 153
4.4.2 Induktionsgesetz......Page 154
4.4.3 LENZsche Regel......Page 155
4.4.4 Selbstinduktion......Page 156
4.4.5 Energie des Magnetfeldes......Page 158
4.5.1 Generator und Transformator......Page 159
4.5.2 Wechselstromwiderstand......Page 161
4.5.3 Phasenbeziehungen im Wechselstromkreis......Page 162
4.6 Elektromagnetische Schwingungen und Wellen......Page 164
4.6.1 Schwingkreis......Page 165
4.6.2 MAXWELLsche Gleichungen......Page 166
4.6.3.2 Ausbreitung......Page 168
4.6.3.3 Eigenschaften......Page 170
4.7.1.1 Glühelektrischer Effekt......Page 172
4.7.1.2 Beschleunigung im elektrischen Feld......Page 173
4.7.2 Elektronen in Gasen......Page 175
4.7.3 Ladungen in Flüssigkeiten......Page 176
4.7.4 Elektronen in Metallen......Page 178
4.7.5.2 Störstellenleitung......Page 179
4.7.5.4 Halbleiterdioden......Page 180
4.7.5.5 Transistoren......Page 181
5.1.1 Lichtausbreitung......Page 187
5.1.2 Reflexion......Page 189
5.1.3 Brechung und Totalreflexion......Page 190
5.2.1 Eigenschaften von Linsen......Page 194
5.2.2 Abbildungen mit Linsen......Page 195
5.2.3 Linsensysteme und Abbildungsfehler......Page 197
5.3.1 Kamera und Auge......Page 198
5.3.2 Fernrohre......Page 200
5.3.3 Mikroskop......Page 202
5.4 Grundlagen der Wellenoptik......Page 203
5.4.1 Interferenz und Kohärenz......Page 204
5.4.2 Wellenausbreitung......Page 206
5.4.3 Beugung......Page 207
5.5.1 Beugungsbegrenztes Auflösungsvermögen......Page 209
5.5.2 Beugungsgitter......Page 210
5.5.3 Holografie......Page 212
5.5.4 Interferometrie......Page 213
5.6.1 Grundbegriffe......Page 215
5.6.2 Erzeugung polarisierten Lichtes......Page 216
5.6.3 Anwendungen polarisierten Lichtes......Page 218
6.1.1.1 Fotoeffekt......Page 222
6.1.1.3 COMPTON-Effekt......Page 225
6.1.2 Materiewellen......Page 226
6.1.3 HEISENBERGsche Unschärferelation......Page 227
6.2.2 BOHRsches Atommodell......Page 230
6.2.3 Quantenzahlen und das PAULI-Prinzip......Page 232
6.2.4 Wellenmodell und Quantenmechanik......Page 234
6.3.1 Atomspektren......Page 238
6.3.2.2 Besetzungsumkehr......Page 241
6.3.2.4 Rubinund Helium-Neon-Laser......Page 242
6.3.2.5 Eigenschaften und Anwendungen......Page 243
6.3.3.2 Charakteristisches Röntgenspektrum......Page 245
6.3.3.3 Anwendungen......Page 246
6.4.1 Bindung und Struktur......Page 247
6.4.3 FERMI-Energie......Page 249
6.4.4 Elektronen und Löcherleitung......Page 250
6.4.5 Halbleiter-Bauelemente......Page 252
6.5.1 Nukleonen......Page 253
6.5.2 Masse und Massendefekt......Page 255
6.5.3.1 Strahlungen......Page 257
6.5.3.2 Kernumwandlungen......Page 258
6.5.3.3 Aktivität und Dosis......Page 260
6.5.3.4 Strahlungsnachweis......Page 262
6.5.4.1 Kernspaltung......Page 263
6.5.4.2 Kernfusion......Page 265
ANTWORTEN ZU DEN TESTFRAGEN UND MUSTERLÖSUNGEN ZU DEN ÜBUNGSAUFGEBEN......Page 271
NÜTZLICHE MATHEMATISCHE BEZIEHUNGEN......Page 311
QUELLEN UND LITERATURVERZEICHNIS......Page 314
VERZEICHNIS DER BILDQUELLEN UND BILDAUTOREN......Page 316
SACHWORTVERZEICHNIS......Page 317