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Physik: Fundament der Technik ; mit 21 Tafeln, 1 Farbtafel, 107 Beispielen, 172 Aufgaben mit Antworten und Ergebnissen und einer Beilage

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Bibliographic Details
Format:	Book
Language:	German
Published:	Leipzig Fachbuchverl. 1989
Edition:	10. Aufl.
Subjects:	Physik Physiker Aufgabensammlung
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	431 S. Ill., graph. Darst. 1 Beil.
ISBN:	3343002402

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adam_text	PHYSIK FUNDAMENT DER TECHNIK VERFASST VON STUDIENDIREKTOR DIPL.-PHYS. WOLFGANG KOERNER, LEIPZIG (FEDERFUEHRENDER) DIPL.-PHYSI EWALD HAUSMANN, KARL-MARX-STADT FACHSCHULDOZENT DIPL.-PHYS. GUENTHER KIESSLING, ZITTAU STUDIENDIREKTOR DIPL.-PHYS. DIETMAR MENDE, RIESA EACHSCHULDOZENT DIPL.-GWL. HELLMUT SPRETKE, HALLE/SAALE 1 10. AUFLAGE MIT 412 BILDERN 21 TAFELN, 1 FARBTAFEL, 107 BEISPIELEN, 172 AUFGABEN MIT ANTWORTEN UND ERGEBNISSEN UND EINER BEILAGE A VEB FACHBUCHVERLAG LEIPZIG INHALTSVERZEICHNIS 1. EINLUEHRUNG . . 15 1.1. ZUR ENTWICKLUNG DER PHYSIK 15 1.2. PHYSIKALISCHE GROESSEN UND GLEICHUNGEN 24 1.2.1. GROESSEN, GROESSENARTEN UND EINHEITEN -. . . 24 1.2.2. VEKTORGROESSEN 25 1.2.3. GROESSENSYSTEME UND EINHEITENSYSTEME . . . . . . . 27 1.2.4. PHYSIKALISCHE GLEICHUNGEN UND RECHNUNGEN . . . . 28 1.3. HINWEIS ZUR RECHENGENAUIGKEIT 29 1.4. TABELLEN UND GRAFISCHE DARSTELLUNGEN 30 1.5. SYMBOLE . . . . : . . . 30 2. KINEMATIK 31 2.1. VORBEMERKUNGEN 31 2.2. GRUNDLAGEN DER KINEMATIK , . 32 2.2.1. RELATIVITAET DER BEWEGUNG UND UEBERLAGERUNGSSATZ . . 32 2.2;2. ARTEN UND FORMEN DER BEWEGUNG . . 34 2.2.3. LAENGE UND ZEIT . . 35 2.2.4. DURCHSCHNITTSGESCHWINDIGKEIT UND DURCHSCHNITTS- BESCHLEUNIGUNG - . . . 36 2.2.5. , BEWEGUNGSDIAGRQMME 38 2.2.6. MOMENTANGESCHWINDIGKEIT UND MOMENTANBESCHLEU- NIGUNG . -. . . . 39 2.3. GERADLINIGE BEWEGUNG . . . 42 2.3.1. GLEICHFOERMIGE BEWEGUNG . . . . . . 42 2.3.2. GLEICHMAESSIG BESCHLEUNIGTE BEWEGUNG 44 2.3.3. ALLGEMEINER FALL DER GERADLINIGEN BEWEGUNG . . . . 51 2.4. * KREIS- UND DREHBEWEGUNG . . . 53 2.4.1. WINKEL, FREQUENZ UND DREHZAHL 53 2.4.2. WINKELGESCHWINDIGKEIT UND WINKELBESCHLEUNIGUNG . 55 2.4.3. GLEICHFOERMIGE UND GLEICHMAESSIG BESCHLEUNIGTE KREIS- UHD DREHBEWEGUNG 56 2.4.4. RADIALBESCHLEUNIGUNG . . . . . . . . . . . . . . 60 2.5. BEWEGUNGEN IN DER EBENE 62 8. DYNAMIK 7 3.1. VORBEMERKUNGEN 67 3.2. DYNAMIK DER MASSENPUNKTE '. . 68 3.2.1. MASSE .' .- * 68 3.2.2. KRAFT . 72 3.2.2.1. DER KRAFTBEGRIFF IN DER PHYSIK I 72 3.2.2.2. DEFINITION DER KRAFT ., . 74 3.2.2.3. WECHSELWIRKUNGSPRINZIP UND KRAEFTEGLEICHGEWICHT . . 77 INHALTSVERZEICHNIS 3.2.2.4. SCHWERKRAFT . . . . . / . . . 78 3.2.2.5. FEDERKRAFT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.2.2.6. REIBUNGSKRAFT . . . . . . . . . . ). . . . . .'.- 85 3.2.2.7. ZWANGSKRAFT 89 3.2.2.8. TRAEGHEITSKRAFT 90 3.2.2.9. RADIALKRAFT * * 9* 3.2.2.10. FLIEHKRAFT 96 3.2.2.11. CORIOLISKRAFT '. '. . . . .,'. . . . . . . 97 3.2.3. ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG . . . . 99- 3.2.3.1. MECHANISCHE ARBEIT . . . . . . . . V . 99 3.2.3.2. ARBEIT UND ENERGIE . .101 3.2.3.3. - VERSCHIEBUNGSARBEIT . . . . . . . . . . . . ; . . . 102 3.2.3.4. GRAVITATIONSPOTENTIAL . . . . . . . * ' 105 3.2.3.5. BESCHLEUNIGUNGSARBEIT . . . . . . . .* . . . . . , 106 3.2.3.6. ENERGIEERHALTUNGSSATZ . . . . . : . . . 108 3.2.3.7. LEISTUNG UND WIRKUNGSGRAD ', . * * . 111 3.2.4. IMPULS * * ,- * * * * 11* 3.2.4.1. IMPULSERHALTUNGSSATZ 114 3.2.4.2. KRAFTSTOSS . . 115 3.2.4.3. STOSSVORGAENGE. 118 3.2.4.4. MASSENMITTELPUNKT EINES SYSTEMS VON MASSENPUNKTEN 123' 3.3.^ DYNAMIK DES STARREN KOERPERS. . . . . . . . . . . 125 3.3-1. DREHMOMENT . . Y. . 125 3.3.2. GLEICHGEWICHT AM STARREN KOERPER . 127 3.3.3. MASSENMITTELPUNKT DES STARREN KOERPERS . . . . . . 13} 3.3.4. MASSENTRAEGHEITSMOMENT . . . . . . . . . . . . . 13 3.3.5. GRUNDGLEICHUNG DER DYNAMIK DER ROTATION 137 3.3.6. ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG BEI ROTATION . . . . . 140 3.3.7. DREHIMPULS. . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 3.3.8. RADIALKRAFT UND ZENTRIFUGALKRAFT BEI ROTIERENDEN KOERPERN ." ( 145 4. I MECHANIK DER FLUESSIGKEITEN UND GAS E . . . . . . 147 4.1. VORBEMERKUNGEN 147 4.2. ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN FLUESSIGER UND GASFOERMIGER KOERPER . . . . . . . . . . . . . . 147 4.3. RUHENDE FLUESSIGKEITEN UND GASE . . . . . . . . . 148 4.3.1. HYDRO-UND AEEROSTATISCHER DRUCK . . 148 4.3.2. KOLBENDRUCK .149 4.3.3. SCHWEREDRUCK I . . . . 150 4.3.4. DRUCKMESSUNG . . ; . , . , . 154 4.3.5. AUFTRIEBSKRAFT . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 4.3.6. SCHWIMMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 4.4. STROEMENDE FLUESSIGKEITEN UND G A S E . . . . . . . . . 158 4.4.1. T ALLGEMEINES UEBER STROEMUNGEN 158 4.4.2. REIBUNGSFREIE STROEMUNG . . . \ 160 4.4.3. STROEMUNG UNTER REIBUNGSEINFLUSS . . . . . . 164 5. KINETISCHE THEORIE DER WAERME . . . . . . 168 5.1. VORBEMERKUNGEN ^. . . . . . . . . . 168 5.2. , GRUNDBEGRIFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5.2.1. MOLEKULARER AUFBAU DER KOERPER . . . . . . . . . ,168 5.2.1.1. ATOME UND MOLEKUELE T . . . : . . . . . . . 168 5.2.1.2. STOFFMENGE . . . . . . . ; . . . . . . . . . . 170 5.2.1.3. STOFFMENGENBEZOGENE UND SPEZIFISCHE GROESSEN . . . . 171 5.2.2. WAHRSCHEINLICHKEIT UND STATISTIK . . R . . . . . . 173 INHALTSVERZEICHNIS , 11 5.2.2.1. STATISTIK 173 5.2.2.2. THERMODYNAMISCHE WAHRSCHEINLICHKEIT 174 5.2.2.3. SCHWANKUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 5.3. DAS IDEALE GAS ALS MODELL 176 5.3.1. EIGENSCHAFTEN DES IDEALEN GASES. . . . . . . 176 5.3.2. GASDRUCK ALS SUMMENWIRKUNG . . 177 5.4. ENERGIE DER MOLEKUELE DES IDEALEN GASES . . . . . . 178 5.4.1. TEMPERATUR . .Y . 178 5.4.2. FREIHEITSGRADE UND GLEICHVERTEILUNGSSATZ . . . . . . 180 5.4.3. ZUSTANDSGIEICHUNG DES IDEALEN GASES . . . . . . .180 5.4.4. INNERE ENERGIE . . , . . . . . . . . . .' . . . .182 6. THERMODYNAMIK . . ^ . . . . . . . . . . . .' .184 6.1. VORBEMERKUNGEN 184 6.2. TEMPERATUR 184 6.2.1. TEMPERATURSKALEN 184 6.2.2. ZUSTANDSAENDERUNGEN FESTER UND FLUESSIGER KOERPER . .185 6.2.2.1. LAENGEN- UND VOLUMENAENDERUNG FESTER KOERPER. 185 6.2.2.2. VOLUMEN- UND DICHTEAENDERUNG VON FLUESSIGKEITEN . . 187 6.3. - MISCHUNGSVORGAENGE UND ENERGIEUMWANDLUNGEN . . . 188 6.3.1. KALORIMETRIE . 188 6.3.2. UMWANDLUNG EINIGER ENERGIEFORMEN IN WAERMEENERGIE 190 6.3.3. ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . . . . . 191 6.4. ZUSTANDSAENDERUNGEN DES IDEALEN GASES . . . .'.'. . 193 6.4.1. UEBERSICHT UEBER DIE VERSCHIEDENEN ZUSTANDSAENDERUNGEN 193 6.4.2. ISOTHERME ZUSTANDSAENDERUNG -194 6.4.3. ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNG 195 6.4.4. ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNG 196 6.4.5. DIE SPEZIFISCHEN WAERMEKAPAZITAETEN DES IDEALEN GASES 197 6.4.6. ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNG . . . . . . . .',* . . 198 6.4.7. POLYTROPE ZUSTANDSAENDERUNG 201 6.5. KREISPROZESSE., . . . . . . . . 203 6.5.I.- WAERMEKRAFTMASCHINEN. * * * * * * * . .'.''. 203 6.5.2. KREISPROZESSE IM J ,F-DIAGRAMM . . . . . . . . . 203 6.5.3. REVERSIBLE UND IRREVERSIBLE PROZESSE 204 6.5.4. CARNOT-PROZESS . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 6.5.5. THERMISCHER WIRKUNGSGRAD DES CARNOT-PROZESSES . . 205 6.5.6. KAELTEMASCHINE UND WAERMEPUMPE . . . 207 6.6. WEITERE BETRACHTUNGEN ZUR ENERGIEUMWANDLUNG . . 208 6.6.1. ENTHALPIE , . . . . . . . . . . . 208 6.6.2. ENTROPIE. , . . . . . . . . . . . . . . . ' / 209 6.6.3. ZWEITER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 213 6.6.4. EXERGIE UND ANERGIE. 214 6.7. . PHASENAENDERUNGEN . . / . . . . . . 215 6.7.1. PHASEN UND AGGREGATZUSTAENDE . 215 6.7.2. UMWANDLUNGSPUNKT UND UMWANDLUNGSENERGIE . . . 216 6.7.3. REALE GASE. . . .218 6.7.4. KRITISCHER ZUSTAND . . . . \ . . . 219 6.7.5. DAEMPFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 6.7.6. ZUSTANDSDIAGRAMM . . . . . . . . . . . . . . . 220 6.7.7. LUFTFEUDATE. . . * * * * * * * * .221 6.8. WAERMETRANSPORT . . . . . . . . . . . . . . . . 223 6.8.1. WAERMELEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 6.8.2. WAERMEUEBERGANG . . . . . . -226 6.8.3. WAERMEDURCHGANG . . . . . . . . . . . .". . . . . 225 6.8.4. X WAERMESTROEMUNG . . . . . . . . . . . . . . . . 226 INHALTSVERZEICHNIS 7. GLEICHSTROMKREIS 227 7.1. VORBEMERKUNGEN ZUR ELEKTRIK 227 7.2. GRUNDBEGRIFFE UND GRUNDGESETZE 227 7.2.1. ELEKTRISCHE STROMSTAERKE UND LADUNG . . . . . . 227 7.2.2. - ELEKTRISCHE ENERGIE, SPANNUNG UND POTENTIAL . . . . 229 7.2.3. ELEKTRISCHER WIDERSTAND UND OHMSCHES GESETZ . . . 231 7.2.4/ ELEKTRISCHE LEISTUNG UND ARBEIT. . . . . . . . . . 234 7.2.5. KIRCHHOFFSCHE GESETZE 235 7.2.6. URSPANNUNG UND INNERER WIDERSTAND EINER SPANNUNGS- QUELLE 236 7.3. ERSATZWIDERSTAENDE . 239 7.3.1. REIHENSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 239 7.3.2. PARALLELSCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN . . . . . . .239 7.3.3. GEMISCHTE SCHALTUNGEN . 241 7.3.4. ANWENDUNGEN IN DER MESSTECHNIK . . . . . . . . . 243 8. ELEKTRISCHES UND MAGNETISCHES FELD . . . . . . .245 8.1. VORBEMERKUNGEN 245 8.2. RUHENDES ELEKTRISCHES FELD 245 8.2.1. FELDBEGRIFF . 245 8.2.2. FELDGROESSEN 247 8.2.3. ANWENDUNGEN . . . , ". . . . . . . 252 8.2.3.1. KONDENSATOREN . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 8.2.3.2. MILLIKAN-VERSUCH . . 257 8.2.373. FREIE LADUNGSTRAEGER IM ELEKTRISCHEN FELD. . . . . . 258 8.2.4. STOFF IM ELEKTRISCHEN FELD 260 8.3. RUHENDES MAGNETISCHES FELD . . . . . . . . . . . 262 8.3.1. ERFAHRUNGSTATSACHEN ZUM MAGNETISMUS . . . . . . 262 8.3.2. FELDGROESSEN. 263 8.3.3. KRAFTWIRKUNGEN. I . 4 . . . . . . . . . . . 266 8.4. VERAENDERLICHES ELEKTROMAGNETISCHES FELD 267 8.4.1. INDUKTION 267 8.4.2. SELBSTINDUKTION. 270 8.4.3. EIN-UND ABSCHALTVORGAENGE. . . . . . . . . . . . 271 8.4.4. STOFF IM ELEKTROMAGNETISCHEN FELD. . . . . . . . .'273 8.4.4.1. PERMEABILITAET. . \ . . ; . . . . 273 8.4.4.2. HYSTERESIS .-274 SAA.3. MAGNETISCHER KREIS . . ., . . . . 276 8.4.5. ANWENDUNGEN 279 8.4.5.1. FREIE LADUNGSTRAEGER IM MAGNETFELD . . \. . . . . . 279 8.4.5.2. PRINZIP DES GLEICHSTROMMOTORS . 280 8.4.5.3. PRINZIP DES GENERATORS . 282 9. LEITUNGSVORGAENGE IM VAKUUM, IN GASEN UND FLUESSIG- KEITEN R". . . . 284 9.1. VORBEMERKUNGEN . . . . . . . . . . . . . K . . '. 284 9.2. LEITUNGSMECHANISMEN 284 9.3. ELEKTRONENSTROM DURCH DAS VAKUUM 285 9.3.1. ^ FREIE ELEKTRONEN . 285 9.3.2. ELEKTRONENGERAETE 287 9.4. * STROMLEITUNG IN GASEN . . . . . . . 290 9.4.1. UNSELBSTAENDIGE GASENTLADUNG . . . . . . . . . . . 290 9.4.2. I SELBSTAENDIGE GASENTLADUNG 292 9.5. STROMLEITUNG IN FLUESSIGKEITEN 293 INHALTSVERZEICHNIS 13 10. SCHWINGUNGEN . . . . . . . ; 1 . . 295 LO.LR- VORBEMERKUNGEN '. . - 295 10.2. KINEMATIK DER SINUSSCHWINGUNG. . . 295 10.2.1. SINUSSCHWINGUNG UND GLEICHFOERMIGE KREISBEWEGUNG . 295 10.2.2. GESCHWINDIGKEIT UND BESCHLEUNIGUNG EINES SINUSFOERMIG SCHWINGENDEN KOERPERS . . . . . . . . . -. . . - . 298 10.2.3. AUFZEICHNUNG VON SCHWINGUNGEN 301" 10.2.4. UEBERLAGERUNG VON SINUSSCHWINGUNGEN GLEICHER RICH- TUNG. . . . . . . . . . . . . 302 10.2.4.1. UEBERLAGERUNG VON SCHWINGUNGEN GLEICHER FREQUENZ 302 10.2.4.2. . UEBERLAGERUNG VON SCHWINGUNGEN UNGLEICHER FREQUENZ 304 10.3. DYNAMIK DER SINUSSCHWINGUNG 306 10.3.1. EIGENSCHWINGUNGEN 306 10.3.1.1. KRAFTGESETZ 306 10.3.1.2. SCHWINGUNGSENERGIE 308 10.3.1.3. GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN 310 10.3.2. ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN UND RESONANZ 311 10.4. . BEISPIELE FUER MECHANISCHE SCHWINGUNGEN . . . . . . 314 10.4.1. FEDER-MASSE-SCHWINGER 314 10.4.2. TORSIONSSCHWINGER 314 10.4.3. PHYSISCHES PENDEL ; * .315 10.5. ELEKTRISCHE EIGENSCHWINGUNGEN 316 10.6. WECHSELSTROM 319 10.6.1. SINUSFOERMIGER WECHSELSTROM IN ANALOGIE ZUR MECHA- NISCHEN SINUSSCHWINGUNG . . 319 10.6.2. WECHSELSTROMWIDERSTAND . . . . . _ 320 10.6.2.1. WIRKWIDERSTAND. . . . . . . . .' . . . . . . ,.320 10.6.2.2. BLINDWIDERSTAENDE 321 10.6.2.3. REIHENSCHALTUNG VON WIRK- UND BLINDWIDERSTAENDEN 323 10.6.2.4. PARALLELSCHALTUNG VON WIRK- UND BLINDWIDERSTAENDEN 326 10.6.3. LEISTUNG IM WECHSELSTROMKREIS 327 10.6.4. DREHSTROM . . 331 11. WELLEN I . . . . . * . . . 335 11.1. VORBEMERKUNGEN 335 11.2. GRUNDHEGRIFFE 335 11.2.1. WESEN DER WELLEN . 335 11.2.2. WELLENARTEN , . . . 339 11.3. BESONDERHEITEN DER WELLENAUSBREITUNG . . . . . . . 341 11.3.1. POLARISATION VON TRANSVERSALWELLEN . 341 11.3.2. UEBERLAGERUNG VON WELLEN . . .\ 342 11.3.3. PRINZIPIEN VON HUYGENS UND VON FERNIAT . . . . . 344 11.3.4. REFLEXION, BRECHUNG UND BEUGUNG 345 11.3.4.1. REFLEXION . 345 11.3.4.2. BRECHUNG 346 11.3.4.3. BEUGUNG . 348 11.3.5. ABSORPTION 348 11.3.6. STEHENDE WELLEN 349 11.4. WELLENFELD . . 350 11.4.1. KINEMATISCHE GROESSEN DES WELLENFELDES 350 11.4.2. ENERGETISCHE GROESSEN DES WELLENFELDES . 351 11.5. SCHALLWELLEN . 355 11.5.1. BEGRIFFE 355 11.5.2. PHYSIKALISCHE GROESSEN DES SCHALLFELDES . . . . . . . 356 11.5.3. SCHALLPEGEL. 359 11:5.4. LAUTSTAERKE UND FREQUENZBEWERTETER SCHALLPEGEL . . . 360 INHALTSVERZEICHNIS 11.5.5. ULTRASCHALL . . . . . ,. . . . . . . . . , . . . .361 11.6/ ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN . . . . . . . . . . . 362 11.6.1. PHYSIKALISCHE GROESSEN . . . . . . .' . . . .362 11.6.2. SPEKTRUM ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN . . . . . . .363 11.6.3. " BESONDERHEITEN BEI DER AUSBREITUNG VON LICHTWELLEN 364 11.6.4. FOTOMETRISCHE GROESSEN . . . . . . . . . . . . . . .365 12. ANWENDUNGEN DER NICHTKLASSISCHEN PHYSIK . . . . 370 12.1. VORBEMERKUNGEN . . . . . . ,- . ,-/. . 370 1,2.2. GRENZEN DER KLASSISCHEN PHYSIK. . . . . . . . . . 370 12.2.1. GRUNDVORSTELLUNGEN DER QUANTENTHEORIE* . . . . . . 370 12.2.2. GRUNDZUEGE DER RELATIVITAETSTHEORIE . . . . . . . . 372 12.3. . ABSORPTION UND EMISSION ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN 374 112.3.1. ENERGIENIVEAUS . 374 12.3.2. ABSORPTION ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN . . . . . . 375 12.3.3, EMISSION ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN . . . . . . . 375 12.3.3.1. SPONTANE EMISSION . . . . . . . . . . . . . . . 375 12.3.3.2. STIMULIERTE EMISSION . . 376 12.4. DUALISMUS WELLE-TEILCHEN . . . . . . . . . . . . 377 12.4.1. PHOTONEN . . . . .-. . . . . : 377 12.4.2. DE-BROGLIE-WEUENLAENGE . . . . . . . , . . . . .379 12.4.3. ELEKTRONENOPTIK. . - . . . . I . . . . . . . . . 381 12.4.4. HEISENBERGSCHE UNSCHAERFERELATION . . . . . . . . . 381 12.5. ELEKTRISCHE LEITUNG IN FESTKOERPERN * * . . . .'.382 12.5.1. ELEKTRONENGAS IM METALLGITTER 382 12.5.2. BAENDERMODELL. . . . . . . . * \ . . . . . . . . . 386 12.5.3. HALBLEITER . . . . . . . . . . . . . . . . ^ . »38 12.5.3.1. EIGENLEITUNG . . . . . . . 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KETTENREAKTIONEN . . .'';. . '.-'. . . . . . . . . . 403 12.9.3. KERNREAKTOREN . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 12.10. ENERGIEWIRTSCHAFT DER ZUKUNFT 405 ANTWORTEN UND ERGEBNISSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 LITERATURVERZEICHNIS . . ^ . . ., . ; . 424 BHYSIKER-DATEN . 426 SACHWORTVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . -*'; BEILAGE
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