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Hütte: Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften

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Bibliographic Details
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin [u.a.] Springer 1996
Edition:	30., neubearb. und erw. Aufl.
Series:	Hütte
Subjects:	Technik Grundlage Ingenieurwissenschaften Wörterbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	1568 S. in getr. Zählung Ill., graph. Darst.
ISBN:	3540587403

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adam_text	INHALTSUEBERSICHT A MATHEMATIK UND STATISTIK . AL -AL 54 MATHEMATIK (P. RUEGE) . AL -A126 WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG UND STATISTIK (M. WERMUTH) . A126-A150 B PHYSIK (H. NIEDRIG) . BL -B245 C CHEMIE (B. PLEWINSKY) . CI - C88 D WERKSTOFFE (H. CZICHOS) . DL - D90 E TECHNISCHE MECHANIK . EL -E186 MECHNIK FESTER KOERPER (J. WITTENBURG) . EL -EL 19 STROEMUNGSMECHNIK (J. ZIEREP, K. BUEHLER) . E120 - E176 F TECHNISCHE THERMODYNAMIK (J. AHRENDTS) . FL - F53 G ELEKTROTECHNIK . GL -G153 NETZWERKE (G. WIESEMANN) . GL - G35 FELDER (H. CLAUSERT) . G36 - G58 ENERGIETECHNIK (H. ZUERNECK) . G59 - G72 NACHRICHTENTECHNIK (K. HOFFMANN) . G72 -G101 ELEKTRONIK (K. HOFFMANN, G. WIESEMANN, L. HAASE) . G101-G152 H MESSTECHNIK (H.-R. TRAENKLER) . HL - H81 I REGELUNGS UND STEUERUNGSTECHNIK (H. UNBEHAUEN) . II - 190 J TECHNISCHE INFORMATIK . J1 -J137 MATHEMATISCHE MODELLE (H. LIEBIG, P. RECHENBERG) . J2 - J18 DIGITALE SYSTEME (H. LIEBIG) . J18 - J55 RECHNERORGANISATION (TH. FLIK) . J55 - J98 PROGRAMMIERUNG (P. RECHENBERG) . J99 - J133 K ENTWICKLUNG UND KONSTRUKTION (W. BEITZ) . KL - K64 L PRODUKTION (G. SPUR) . LI - L49 M BETRIEBSWIRTSCHAFT (W. P LINKE) . ML -M19 N NORMUNG (H. REIHLEN) . NI - NIL O RECHT (J. BORCK) . 01 - 012 P PATENTWESEN (E. HAEUSSER) . PI - P15 SACHVERZEICHNIS . S1 - S52 INHALT A MATHEMATIK UND STATISTIK P. RUEGE, M. WERMUTH MATHEMATIK P. RUEGE 1 MENGEN, LOGIK, GRAPHEN . AL 1.1 MENGEN . AL 1.1.1 GRUNDBEGRIFFE DER MENGENLEHRE. -1.1.2 MENGENRELATIONEN UND -OPERATIONEN. 1.2 VERKNUEPFUNGSMERKMALE SPEZIELLER MENGEN . A2 1.3 AUSSAGENLOGIK . A3 1.4 GRAPHEN . A4 2 ZAHLEN, ABBILDUNGEN, FOLGEN . A5 2.1 REELLE ZAHLEN . A5 2.1.1 ZAHLENMENGEN, MITTELWERTE. - 2.1.2 POTENZEN, WURZELN, LOGARITHMEN. 2.2 STELLENWERTSYSTEME . A5 2.3 KOMPLEXE ZAHLEN . A6 2.3.1 GRUNDOPERATIONEN; KOORDINATENDARSTELLUNG. - 2.3.2 POTENZEN, WURZELN. 2.4 INTERVALLE . A6 2.5 ABBILDUNGEN, FOLGEN UND REIHEN . A7 2.5.1 ABBILDUNGEN, FUNKTIONEN. - 2.5.2 FOLGEN UND REIHEN. - 2.5.3 POTENZEN VON REIHEN. 3 MATRIZEN UND TENSOREN . A8 3.1 MATRIZEN . A8 3.1.1 BEZEICHNUNGEN, SPEZIELLE MATRIZEN. - 3.1.2 RECHENOPERATIONEN. - 3.1.3 MATRIXNORMEN. 3.2 DETERMINANTEN . A12 3.3 VEKTOREN . A13 3.3.1 VEKTOREIGENSCHAFTEN. - 3.3.2 BASIS. -3.3.3 INNERES ODER SKALARPRODUKT. - 3.3.4 AEUSSERES ODER VEKTORPRODUKT. - 3.3.5 SPATPRODUKT, MEHRFACHPRODUKTE. 3.4 TENSOREN . A16 3.4.1 TENSOREN N-TER STUFE. - 3.4.2 TENSOROPERATIONEN. 4 ELEMENTARE GEOMETRIE . A16 4.1 KOORDINATEN . A16 4.1.1 KOORDINATEN, BASEN. - 4.1.2 KARTESISCHE KOORDINATEN. - 4.1.3 POLARKOORDINATEN. -4.1.4 FLAECHENKOORDINATEN. - 4.1.5 VOLUMENKOORDINATEN. -4.1.6 ZYLINDERKOORDINATEN. - 4.1.7 KUGELKOORDINATEN. XIV INHALT 4.2 KURVEN, FLAECHEN 1. UND 2. ORDNUNG . A18 4.2.1 GERADE IN DER EBENE. - 4.2.2 EBENE IM RAUM. - 4.2.3 GERADE IM RAUM. - 4.2.4 KURVEN 2. ORDNUNG. - 4.2.5 FLAECHEN 2. ORDNUNG. 4.3 PLANIMETRIE, STEREOMETRIE . A23 5 PROJEKTIONEN . A30 6 ALGEBRAISCHE FUNKTIONEN EINER VERAENDERLICHEN . A31 6.1 SAETZE UEBER NULLSTELLEN . A31 6.2 QUADRATISCHE UND KUBISCHE GLEICHUNGEN . A33 7 TRANSZENDENTE FUNKTIONEN . A33 7.1 EXPONENTIALFUNKTIONEN . A33 7.2 TRIGONOMETRISCHE FUNKTIONEN . A33 7.3 HYPERBOLISCHE FUNKTIONEN . A36 8 HOEHERE FUNKTIONEN . A37 8.1 ALGEBRAISCHE FUNKTIONEN 2. UND 4. ORDNUNG . A37 8.2 ZYKLOIDEN, SPIRALEN . A38 8.3 DELTA-, HEAVISIDE-, GAMMAFUNKTION . A38 9 DIFFERENTIATION REELLER FUNKTIONEN EINER VARIABLEN . A41 9.1 GRENZWERT, STETIGKEIT . A41 9.2 ABLEITUNG EINER FUNKTION . A42 9.2.1 FUNKTIONSDARSTELLUNG NACH TAYLOR. - 9.2.2 GRENZWERTE DURCH ABLEITUNGEN. - 9.2.3 EXTREMA, WENDEPUNKTE. 10 INTEGRATION REELLER FUNKTIONEN EINER VARIABLEN . A46 10.1 UNBESTIMMTES INTEGRAL . A46 10.2 BESTIMMTES INTEGRAL . A49 10.2.1 INTEGRATIONSREGELN. - 10.2.2 UNEIGENTLICHE INTEGRALE 11 DIFFERENTIATION REELLER FUNKTIONEN MEHRERER VARIABLEN . A51 11.1 GRENZWERT, STETIGKEIT . A51 11.2 ABLEITUNGEN . A51 11.2.1 FUNKTIONSDARSTELLUNG NACH TAYLOR. - 11.2.2 EXTREMA. 12 INTEGRATION REELLER FUNKTIONEN MEHRERER VARIABLEN . A54 12.1 PARAMETERINTEGRALE . A54 12.2 DOPPELINTEGRALE . A54 12.3 UNEIGENTLICHE BEREICHSINTEGRALE . A55 12.4 DREIFACHINTEGRALE . A55 12.5 VARIABIENTRANSFORMATION . A56 12.6 KURVENINTEGRALE . A57 12.7 OBERFLAECHENINTEGRALE . A58 13 DIFFERENTIALGEOMETRIE DER KURVEN . A58 13.1 EBENE KURVEN . A58 13.1.1 TANGENTE, KRUEMMUNG. - 13.1.2 HUELLKURVE. 13.2 RAEUMLICHE KURVEN . A60 14 RAEUMLICHE DREHUNGEN . A61 15 DIFFERENTIALGEOMETRIE GEKRUEMMTER FLAECHEN . A61 INHALT XV 16 DIFFERENTIALGEOMETRIE IM RAUM . A63 16.1 BASEN, METRIK . A63 16.2 KRUMMLINIGE KOORDINATEN . A63 17 DIFFERENTIATION UND INTEGRATION IN FELDERN . A64 17.1 NABLA-OPERATOR . A64 17.2 FLUSS, ZIRKULATION . A66 17.3 INTEGRALSAETZE . A67 18 DIFFERENTIATION UND INTEGRATION KOMPLEXER FUNKTIONEN . A68 18.1 DARSTELLUNG, STETIGKEIT KOMPLEXER FUNKTIONEN . A68 18.2 ABLEITUNG . A69 18.3 INTEGRATION . A69 19 KONFORME ABBILDUNG . A72 20 ORTHOGONALSYSTEME . A73 21 FOURIER-REIHEN . A74 21.1 REELLE ENTWICKLUNG . A74 21.2 KOMPLEXE ENTWICKLUNG . A75 22 POLYNOMENTWICKLUNGEN . A77 23 INTEGRALTRANSFORMATIONEN . A78 23.1 FOURIER-TRANSFORMATION . A78 23.2 LAPLACE-TRANSFORMATION . A78 23.3 Z-TRANSFORMATION . A81 24 GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A82 24.1 EINTEILUNG . A82 24.2 GEOMETRISCHE INTERPRETATION . A82 25 LOESUNGSVERFAHREN FUER GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A83 25.1 TRENNUNG DER VERAENDERLICHEN . A83 25.2 TOTALES DIFFERENTIAL . A83 25.3 SUBSTITUTION . A84 25.4 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A84 25.5 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNG, KONSTANTE KOEFFIZIENTEN . A85 25.6 NORMIERTES FUNDAMENTALSYSTEM . A86 25.7 GREENSCHE FUNKTION . A87 25.8 INTEGRATION DURCH REIHENENTWICKLUNG . A88 25.9 INTEGRALGLEICHUNGEN . A88 26 SYSTEME VON DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A88 27 SELBSTADJUNGIERTE DIFFERENTIALGLEICHUNG . A90 28 KLASSISCHE NICHTELEMENTARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A91 29 PARTIELLE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 1. ORDNUNG . A92 30 PARTIELLE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 2. ORDNUNG . A93 31 LOESUNGEN PARTIELLER DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A95 31.1 SPEZIELLE LOESUNGEN DER WELLEN UND POTENTIALGLEICHUNG . A95 31.2 FUNDAMENTALLOESUNGEN . A96 XVI INHALT 32 VARIATIONSRECHNUNG . A97 32.1 FUNKTIONALE . A97 32.2 OPTIMIERUNG . A100 32.3 LINEARE OPTIMIERUNG . A101 33 LINEARE GLEICHUNGSSYSTEME . A102 33.1 GESTAFFELTE SYSTEME . A102 33.2 GAUSSVERWANDTE VERFAHREN . A103 33.3 UEBERBESTIMMTE SYSTEME . A105 33.4 TESTMATRIZEN . AL 05 34 NICHTLINEARE GLEICHUNGEN . A106 34.1 FIXPUNKTITERATION, KONVERGENZORDNUNG . A106 34.2 SPEZIELLE ITERATIONSVERFAHREN . A107 34.3 NICHTLINEARE GLEICHUNGSSYSTEME . A109 35 MATRIZENEIGENWERTPROBLEM . A109 35.1 HOMOGENE MATRIZENFUNKTIONEN, NORMALFORMEN . A109 35.2 SYMMETRISCHE MATRIZENPAARE . AL 12 35.3 TESTMATRIZEN . A113 35.4 SINGULAERWERTZERLEGUNG . AL 14 36 INTERPOLATION . A115 36.1 NICHTPERIODISCHE INTERPOLATION . AL 15 36.2 PERIODISCHE INTERPOLATION . A118 36.3 INTEGRATION DURCH INTERPOLATION . A119 37 NUMERISCHE INTEGRATION VON DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . A121 37.1 ANFANGSWERTPROBLEME . A121 37.2 RANDWERTPROBLEME . A124 WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG UND STATISTIK M. WERMUTH 38 WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG . AL 26 38.1 ZUFALLSEXPERIMENT UND ZUFALLSEREIGNIS . A126 38.2 WAHRSCHEINLICHKEIT VON ZUFALLSEREIGNISSEN . A127 38.3 BEDINGTE WAHRSCHEINLICHKEIT . A127 38.4 UNABHAENGIGKEIT VON EREIGNISSEN . A128 38.5 RECHENREGELN FUER WAHRSCHEINLICHKEITEN . A128 39 ZUFALLSVARIABLE UND WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNG . A129 39.1 ZUFALLSVARIABLEN . A129 39.2 WAHRSCHEINLICHKEITS UND VERTEILUNGSFUNKTION EINER DISKRETEN ZUFALLSVARIABLEN . AL 30 39.3 WAHRSCHEINLICHKEITS UND VERTEILUNGSFUNKTION EINER STETIGEN ZUFALLSVARIABLEN . AL 30 39.4 KENNGROESSEN VON WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN .A131 39.4.1 ERWARTUNGSWERT EINER FUNKTION EINER ZUFALLSGROESSE. - 39.4.2 LAGEPARAMETER EINER VERTEILUNG. - 39.4.3 STREUUNGSPARAMETER EINER VERTEILUNG. 39.5 STOCHASTISCHE UNABHAENGIGKEIT VON ZUFALLSGROESSEN . A132 39.6 KORRELATION VON ZUFALLSGROESSEN . AL 32 39.7 WICHTIGE WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN . AL 32 INHALT XVII 40 DESKRIPTIVE STATISTIK . AL 39 40.1 AUFGABEN DER STATISTIK . A139 40.2 GRUNDBEGRIFFE . AL 39 40.3 HAEUFIGKEIT UND HAEUFIGKEITSVERTEILUNG . A140 40.4 KENNGROESSEN EMPIRISCHER VERTEILUNGEN . A140 40.4.1 LAGEPARAMETER. - 40.4.2 STREUUNGSPARAMETER. 40.5 EMPIRISCHER KORRELATIONSKOEFFIZIENT . A142 41 INDUKTIVE STATISTIK . A143 41.1 STICHPROBENAUSWAHL . A143 41.2 STICHPROBENFUNKTIONEN . A143 42 STATISTISCHE SCHAETZVERFAHREN . A143 42.1 SCHAETZFUNKTION . A143 42.2 PUNKTSCHAETZUNG . A143 42.3 INTERVALLSCHAETZUNG . A144 43 STATISTISCHE PRUEFVERFAHREN . A145 43.1 ABLAUF EINES TESTS . A145 43.2 TEST DER GLEICHHEIT DES ERWARTUNGSWERTES P EINES QUANTITATIVEN MERKMALS MIT EINEM GEGEBENEN WERT PO (PARAMETERTEST) . A146 43.3 TEST DER GLEICHHEIT DES ANTEILSWERTES P EINES QUALITATIVEN MERKMALS MIT EINEM GEGEBENEN WERT P 0 (PARAMETERTEST) . A147 43.4 TEST DER GLEICHHEIT EINER EMPIRISCHEN MIT EINER THEORETISCHEN VERTEILUNG (ANPASSUNGSTEST) . A147 43.5 PRUEFEN DER UNABHAENGIGKEIT ZWEIER ZUFALLSGROESSEN (KORRELATIONSKOEFFIZIENT) . A148 44 REGRESSION . A148 44.1 GRUNDLAGEN . A148 44.2 SCHAETZWERTE FUER A, SS UND A 2 . A148 44.3 KONFIDENZINTERVALLE FUER DIE PARAMETER SS, A 2 UND P(X) . A149 44.4 PRUEFEN EINER HYPOTHESE UEBER DEN REGRESSIONSKOEFFIZIENTEN . A149 44.5 BEISPIEL ZUR REGRESSIONSRECHNUNG . A149 FORMELZEICHEN DER WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG UND STATISTIK .A151 LITERATUR . A151 B PHYSIK H. NIEDRIG 1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN . BL 1.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN . BL 1.2 BASISGROESSEN UND-EINHEITEN . BL 1.3 DAS INTERNATIONALE EINHEITENSYSTEM . B2 I. TEILCHEN UND TEILCHENSYSTEME 2 KINEMATIK . B6 2.1 GERADLINIGE BEWEGUNG . B6 2.2 KREISBEWEGUNG . B8 2.3 GLEICHFOERMIG TRANSLATORISCHE RELATIVBEWEGUNG . B9 2.3.1 GALILEI-TRANSFORMATION. - 2.3.2 LORENTZ-TRANSFORMATION. - 2.3.3 RELATIVISTISCHE KINEMATIK. XVIII INHALT 2.4 GERADLINIG BESCHLEUNIGTE RELATIVBEWEGUNG . B12 2.5 ROTATORISCHE RELATIVBEWEGUNG . B12 3 KRAFT UND IMPULS . B12 3.1 TRAEGHEITSGESETZ . B13 3.2 KRAFTGESETZ . B13 3.2.1 GEWICHTSKRAFT (SCHWERKRAFT). - 3.2.2 FEDERKRAFT. - 3.2.3 REIBUNGSKRAEFTE. 3.3 REAKTIONSGESETZ . B16 3.3.1 KRAEFTE BEI ELASTISCHEN VERFORMUNGEN. - 3.3.2 KRAEFTE ZWISCHEN FREIEN KOERPERN (YYINNERE KRAEFTE " ). 3.4 AEQUIVALENZPRINZIP: SCHWER-UND TRAEGHEITSKRAEFTE . B17 3.5 TRAEGHEITSKRAEFTE BEI ROTATION . B17 3.5.1 ZENTRIPETAL-UND ZENTRIFUGALKRAFT. - 3.5.2 CORIOLIS-KRAFT. 3.6 DREHMOMENT UND GLEICHGEWICHT . B18 3.7 DREHIMPULS (DRALL) . B18 3.8 DREHIMPULSERHALTUNG . B19 4 ARBEIT UND ENERGIE . B19 4.1 BESCHLEUNIGUNGSARBEIT, KINETISCHE ENERGIE . B20 4.2 POTENTIELLE ENERGIE, HUB UND SPANNUNGSARBEIT . B20 4.3 ENERGIEERHALTUNG BEI KONSERVATIVEN KRAEFTEN . B22 4.4 ENERGIESATZ BEI NICHTKONSERVATIVEN KRAEFTEN . B22 4.5 RELATIVISTISCHE DYNAMIK . B23 5 SCHWINGUNGEN . B24 5.1 KINEMATIK DER HARMONISCHEN BEWEGUNG . B25 5.2 DER UNGEDAEMPFTE, HARMONISCHE OSZILLATOR . B25 5.2.1 MECHANISCHE HARMONISCHE OSZILLATOREN. - 5.2.2 SCHWINGUNGSGLEICHUNG UND SCHWINGUNGSENERGIE DES HARMONISCHEN OSZILLATORS. 5.3 FREIE GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN . B29 5.3.1 PERIODISCHER FALL (SCHWINGFALL). - 5.3.2 APERIODISCHER GRENZFALL. - 5.3.3 APERIODISCHER FALL (KRIECHFALL). - 5.3.4 ABKLINGZEIT. 5.4 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN, RESONANZ . B31 5.4.1 RESONANZ. - 5.4.2 LEISTUNGSAUFNAHME DES OSZILLATORS. 5.5 UEBERLAGERUNG VON HARMONISCHEN SCHWINGUNGEN . B33 5.5.1 SCHWINGUNGEN GLEICHER FREQUENZ. - 5.5.2 SCHWINGUNGEN VERSCHIEDENER FREQUENZ. 5.6 GEKOPPELTE OSZILLATOREN . B37 5.6.1 GEKOPPELTE PENDEL. - 5.6.2 MEHRERE GEKOPPELTE OSZILLATOREN. 5.7 NICHTLINEARE OSZILLATOREN. CHAOTISCHES SCHWINGUNGSVERHALTEN . B39 6 TEILCHENSYSTEME . B41 6.1 SCHWERPUNKT, IMPULS UND DREHIMPULS VON TEILCHENSYSTEMEN . B41 6.1.1 SCHWERPUNKTBEWEGUNG OHNE AEUSSERE KRAEFTE. - 6.1.2 SCHWERPUNKTBEWEGUNG BEI EINWIRKUNG AEUSSERER KRAEFTE. - 6.1.3 DREHIMPULS EINES TEILCHENSYSTEMS. 6.2 ENERGIEINHALT VON TEILCHENSYSTEMEN . B44 6.2.1 ENERGIEERHALTUNGSSATZ IN TEILCHENSYSTEMEN. - 6.2.2 BINDUNGSENERGIE EINES TEILCHENSYSTEMS. 6.3 STOESSE . B46 6.3.1 ZENTRALER ELASTISCHER STOSS. - 6.3.2 NICHTZENTRALER ELASTISCHER STOSS. - 6.3.3 UNELASTISCHER STOSS. 7 DYNAMIK STARRER KOERPER . B50 7.1 TRANSLATION UND ROTATION EINES STARREN KOERPERS . B50 7.2 ROTATIONSENERGIE, TRAEGHEITSMOMENT . B51 INHALT XIX 7.3 DREHIMPULS EINES STARREN KOERPERS . B52 7.4 KREISEL . B54 7.5 VERGLEICH TRANSLATION - ROTATION . B56 8 STATISTISCHE MECHANIK - THERMODYNAMIK . B56 8.1 KINETISCHE THEORIE DER GASE . B56 8.2 TEMPERATURSKALEN, GASGESETZE . B58 8.3 FREIHEITSGRADE, GLEICHVERTEILUNGSSATZ . B61 8.4 REALE GASE, TIEFE TEMPERATUREN . B63 8.5 ENERGIEAUSTAUSCH BEI VIELTEILCHENSYSTEMEN . B67 8.5.1 VOLUMENARBEIT. - 8.5.2 WAERME. -8.5.3 ENERGIEERHALTUNGSSATZ FUER VIELTEILCHENSYSTEME. 8.6 WAERMEMENGEN BEI THERMODYNAMISCHEN PROZESSEN . B69 8.6.1 SPEZIFISCHE UND MOLARE WAERMEKAPAZITAETEN. - 8.6.2 PHASENUMWANDLUNGSENTHALPIEN. 8.7 ZUSTANDSAENDERUNGEN BEI IDEALEN GASEN . B73 8.8 KREISPROZESSE . B74 8.8.1 WAERMEKRAFTMASCHINE. - 8.8.2 KAELTEMASCHINE UND WAERMEPUMPE. 8.9 RICHTUNGSABLAUF PHYSIKALISCHER PROZESSE (ENTROPIE) . B77 9 TRANSPORTERSCHEINUNGEN . B81 9.1 STOSSQUERSCHNITT, MITTLERE FREIE WEGLAENGE . B81 9.2 MOLEKULARDIFFUSION . B82 9.3 WAERMELEITUNG . B83 9.4 INNERE REIBUNG: VISKOSITAET . B84 10 HYDRO UND AERODYNAMIK . B87 10.1 STROEMUNGEN IDEALER FLUESSIGKEITEN . B88 10.2 STROEMUNGEN REALER FLUESSIGKEITEN . B92 II. WECHSELWIRKUNGEN UND FELDER 11 GRAVITATIONSWECHSELWIRKUNG . B94 11.1 DER FELDBEGRIFF . B94 11.2 PLANETENBEWEGUNG: KEPLER-GESETZE . B95 11.3 NEWTONSCHES GRAVITATIONSGESETZ . B95 11.4 DAS GRAVITATIONSFELD . B96 11.5 SATELLITENBAHNEN IM ZENTRALFELD . B98 12 ELEKTRISCHE WECHSELWIRKUNG . B101 12.1 ELEKTRISCHE LADUNG, COULOMBSCHES GESETZ . B101 12.2 DAS ELEKTROSTATISCHE FELD . B102 12.3 ELEKTRISCHES POTENTIAL, ELEKTRISCHE SPANNUNG . B105 12.4 QUANTISIERUNG DER ELEKTRISCHEN LADUNG . B107 12.5 ENERGIEAUFNAHME IM ELEKTRISCHEN FELD . B108 12.6 ELEKTRISCHER STROM . B109 12.7 ELEKTRISCHER LEITER IM ELEKTROSTATISCHEN FELD, INFLUENZ . BILL 12.8 KAPAZITAET LEITENDER KOERPER . B112 12.9 NICHTLEITENDE MATERIE IM ELEKTRISCHEN FELD, ELEKTRISCHE POLARISATION . B114 13 MAGNETISCHE WECHSELWIRKUNG . B119 13.1 DAS MAGNETOSTATISCHE FELD, STATIONAERE MAGNETFELDER . B119 13.2 DIE MAGNETISCHE KRAFT AUF BEWEGTE LADUNGEN . BL 22 13.3 DIE MAGNETISCHE KRAFT AUF STROMDURCHFLOSSENE LEITER . BL 25 13.4 MATERIE IM MAGNETISCHEN FELD, MAGNETISCHE POLARISATION . BL 26 XX INHALT 14 ZEITVERAENDERLICHE ELEKTROMAGNETISCHE FELDER . BL 32 14.1 ZEITVERAENDERLICHE MAGNETISCHE FELDER: INDUKTION . B132 14.2 SELBSTINDUKTION . B136 14.3 ENERGIEINHALT DES MAGNETFELDES . B137 14.4 WIRKUNG ZEITVERAENDERLICHER ELEKTRISCHER FELDER . B137 14.5 MAXWELLSCHE GLEICHUNGEN . B138 15 ELEKTRISCHE STROMKREISE . BL 39 15.1 OHMSCHES GESETZ . BL 39 15.2 GLEICHSTROMKREISE, KIRCHHOFFSCHE SAETZE . B140 15.3 WECHSELSTROMKREISE .B141 15.3.1 WECHSELSTROMARBEIT. - 15.3.2 TRANSFORMATION. - 15.3.3 SCHEINWIDERSTAND 15.4 ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN . B145 15.4.1 FREIE, GEDAEMPFTE ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN. - 15.4.2 ERZWUNGENE ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN, RESONANZKREISE. - 15.4.3 SELBSTERREGUNG ELEKTROMAGNETISCHER SCHWINGUNGEN DURCH RUECKKOPPLUNG. 16 TRANSPORT ELEKTRISCHER LADUNG: LEITUNGSMECHANISMEN . BL 49 16.1 ELEKTRISCHE STRUKTUR DER MATERIE . B149 16.1.1 ATOMSTRUKTUR. - 16.1.2 ELEKTRONEN IN FESTKOERPERN. 16.2 METALLISCHE LEITUNG . B157 16.3 SUPRALEITUNG . B159 16.4 HALBLEITER . B163 16.4.1 EIGENLEITUNG. - 16.4.2 STOERSTELLENLEITUNG. - 16.4.3 HALL-EFFEKT IN HALBLEITERN. - 16.4.4 PN-UEBERGAENGE. 16.5 ELEKTROLYTISCHE LEITUNG . B167 16.6 STROMLEITUNG IN GASEN . B168 16.6.1 UNSELBSTAENDIGE GASENTLADUNG. - 16.6.2 SELBSTAENDIGE GASENTLADUNG. - 16.6.3 DER PLASMAZUSTAND. 16.7 ELEKTRISCHE LEITUNG IM HOCHVAKUUM . B171 16.7.1 ELEKTRONENEMISSION. - 16.7.2 BEWEGUNG FREIER LADUNGSTRAEGER IM VAKUUM. 17 STARKE UND SCHWACHE WECHSELWIRKUNG: ATOMKERNE UND ELEMENTARTEILCHEN . B176 17.1 ATOMKERNE . B177 17.2 MASSENDEFEKT, KEMBINDUNGSENERGIE . B178 17.3 RADIOAKTIVER ZERFALL . BL 80 17.3.1 ALPHAZERFALL. - 17.3.2 BETAZERFALL. 17.4 KUENSTLICHE KEMUMWANDLUNGEN, KEMENERGIEGEWINNUNG . B182 17.5 ELEMENTARTEILCHEN . B186 III. WELLEN UND QUANTEN 18 WELLENAUSBREITUNG . BL 90 18.1 BESCHREIBUNG VON WELLENBEWEGUNGEN, WELLENGLEICHUNG . B190 18.2 ELASTISCHE WELLEN, SCHALLWELLEN . B194 18.3 DOPPLER-EFFEKT, KOPFWELLEN . B197 19 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN . BL 99 19.1 ERZEUGUNG UND AUSBREITUNG ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN . B199 19.2 ELEKTROMAGNETISCHES SPEKTRUM . B204 20 WECHSELWIRKUNG ELEKTROMAGNETISCHER STRAHLUNG MIT MATERIE . B206 20.1 AUSBREITUNG ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN IN MATERIE, DISPERSION . B206 20.2 EMISSION UND ABSORPTION DES SCHWARZEN KOERPERS, PLANCKSCHES STRAHLUNGSGESETZ . B208 INHALT XXI 20.3 QUANTISIERUNG DES LICHTES, PHOTONEN . B211 20.4 STATIONAERE ENERGIEZUSTAENDE, SPEKTROSKOPIE . B213 20.5 INDUZIERTE EMISSION, LASER . B215 21 REFLEXION UND BRECHUNG, POLARISATION . B218 21.1 REFLEXION, BRECHUNG, TOTALREFLEXION . B218 21.2 OPTISCHE POLARISATION .B221 22 GEOMETRISCHE OPTIK . B223 22.1 OPTISCHE ABBILDUNG . B223 22.2 ABBILDUNGSFEHLER . B226 23 INTERFERENZ UND BEUGUNG . B229 23.1 HUYGENSSCHES PRINZIP . B229 23.2 FRAUNHOFER-BEUGUNG AN SPALT UND GITTER .B231 24 WELLENASPEKTE BEI DER OPTISCHEN ABBILDUNG . B234 24.1 ABBESCHE MIKROSKOPTHEORIE . B234 24.2 HOLOGRAPHIE . B236 25 MATERIEWELLEN . B237 25.1 TEILCHEN, WELLEN, UNSCHAERFERELATION . B237 25.2 DIE DE-BROGLIE-BEZIEHUNG . B238 25.3 DIE SCHROEDINGER-GLEICHUNG . B240 25.4 ELEKTRONENBEUGUNG, ELEKTRONENINTERFERENZEN . B241 25.5 ELEKTRONENOPTIK . B242 LITERATUR . B245 CHEMIE B. PIE WINSKY 1 STOECHIOMETRIE . CI 1.1 GRUNDGESETZE DER STOECHIOMETRIE . CI 1.1.1 GESETZ VON DER ERHALTUNG DER MASSE. - 1.1.2 GESETZ DER KONSTANTEN PROPORTIONEN. - 1.1.3 GESETZ DER MULTIPLEN PROPORTIONEN. 1.2 STOFFMENGE, AVOGADRO-KONSTANTE . CI 1.3 DIE MOLARE MASSE . C2 1.4 QUANTITATIVE BESCHREIBUNG VON MISCHPHASEN . C2 1.4.1 DER MASSENANTEIL W R . - 1.4.2 DER STOFFMENGENANTEIL X B . - 1.4.3 DIE KONZENTRATION (ODER STOFFMENGENKONZENTRATION) C B . 1.5 CHEMISCHE FORMELN . C3 1.6 CHEMISCHE GLEICHUNGEN . C3 1.7 STOECHIOMETRISCHE BERECHNUNGEN . C4 1.7.1 GRAVIMETRISCHE ANALYSE. - 1.7.2 MASSANALYSE. - 1.7.3 VERBRENNUNGSVORGAENGE. 2 ATOMBAU . C5 2.1 DAS ATOMMODELL VON RUTHERFORD . C5 2.2 DAS BOHRSCHE ATOMMODELL . C5 2.3 LONISIERUNGSENERGIE, ELEKTRONENAFFINITAET . C6 2.4 DAS QUANTENMECHANISCHE ATOMMODELL . C7 2.4.1 DIE F'-FUNKTION. - 2.4.2 DIE SCHROEDINGER-GLEICHUNG FUER DAS WASSERSTOFF ATOM. - 2.4.3 DARSTELLUNG DER WASSERSTOFF-ORBITALE. - 2.4.4 MEHRELEKTRONENSYSTEME. XXII INHALT 2.5 BESETZUNG DER ENERGIENIVEAUS . C9 2.6 DARSTELLUNG DER ELEKTRONENKONFIGURATION . C9 2.7 AUFBAU DES ATOMKERNS . C9 3 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE . C9 3.1 AUFBAUDESPERIODENSYSTEMS . CLL 3.2 PERIODIZITAET EINIGER EIGENSCHAFTEN . CLL 4 CHEMISCHE BINDUNG . CLL 4.1 ATOMBINDUNG (KOVALENTE BINDUNG) . C12 4.1.1 MODELL NACH LEWIS. -4.1.2 MOLEKUELORBITALE. -4.1.3 HYBRIDISIERUNG. - 4.1.4 ELEKTRONEGATIVITAET. 4.2 LONENBINDUNG . C14 4.2.1 GITTERENERGIE. - 4.2.2 BOM-HABERSCHER KREISPROZESS. - 4.2.3 ATOM UND LONENRADIEN. 4.3 METALLISCHE BINDUNG . C15 4.4 VAN-DER-WAALSSCHE BINDUNG UND WASSERSTOFFBRUECKENBINDUNG . C16 5 GASE . C16 5.1 IDEALE GASE . C16 5.1.1 ZUSTANDSGLEICHUNG IDEALER GASE. -5.1.2 SPEZIALFAELLE DER ZUSTANDSGLEICHUNG IDEALER GASE. 5.2 REALE GASE . C17 5.2.1 DIE VIRIALGLEICHUNG. - 5.2.2 DIE VAN-DER-WAALSSCHE GLEICHUNG. DER KRITISCHE PUNKT. 6 FLUESSIGKEITEN . C20 6.1 EINTEILUNG DER FLUESSIGKEITEN . C20 6.2 STRUKTUR VON FLUESSIGKEITEN . C20 6.3 EIGENSCHAFTEN DES FLUESSIGEN WASSERS . C21 6.4 GLAESER . C21 7 FESTKOERPER . C22 7.1 KRISTALLE . C22 7.1.1 ELEMENTARZELLE. -7.1.2 KRISTALLSYSTEME. - 7.2 BINDUNGSZUSTAENDE IN KRISTALLEN . C22 7.2.1 STRUKTUR VON METALLKRISTALLEN. - 7.2.2 STRUKTUR VON LONENKRISTALLEN. - 7.2.3 KOVALENTE KRISTALLE. - 7.2.4 KRISTALLE MIT KOMPLEXEN BINDUNGSVERHAELTNISSEN. 7.3 REALE KRISTALLE . C25 8 THERMODYNAMIK CHEMISCHER REAKTIONEN. DAS CHEMISCHE GLEICHGEWICHT C25 8.1 GRUNDLAGEN . C25 8.1.1 EINTEILUNG DER THERMODYNAMISCHEN SYSTEME. - 8.1.2 DIE UMSATZVARIABLE. 8.2 ANWENDUNG DES 1. HAUPTSATZES DER THERMODYNAMIK AUF CHEMISCHE REAKTIONEN . C26 8.2.1 DER 1. HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK. - 8.2.2 DIE REAKTIONSENERGIE. - 8.2.3 DIE REAKTIONSENTHALPIE. - 8.2.4 DER HESSSCHE SATZ. - 8.2.5 DIE STANDARD BILDUNGSENTHALPIE VON VERBINDUNGEN. - 8.2.6 TEMPERATUR UND DRUCKABHAENGIGKEIT DER REAKTIONSENTHALPIE. 8.3 ANWENDUNG DES 2. UND 3. HAUPTSATZES DER THERMODYNAMIK AUF CHEMISCHE REAKTIONEN . C29 8.3.1 GRUNDLAGEN. - 8.3.2 REAKTIONSENTROPIE. - 8.3.3 DIE FREIE ENTHALPIE UND DAS CHEMISCHE POTENTIAL. - 8.3.4 DIE FREIE REAKTIONSENTHALPIE. DIE GIBBS HELMHOLTZSCHE GLEICHUNG. - 8.3.5 PHASENSTABILITAET. INHALT XXIII 8.4 DAS MASSENWIRKUNGSGESETZ . C32 8.4.1 CHEMISCHES GLEICHGEWICHT. - 8.4.2 HOMOGENE GASREAKTIONEN. - 8.4.3 HETEROGENE REAKTIONEN. - 8.4.4 BERECHNUNG VON GLEICHGEWICHTSKONSTANTEN AUS THERMOCHEMISCHEN TABELLEN. - 8.4.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER GLEICHGEWICHTSKONSTANTE. - 8.4.6 PRINZIP DES KLEINSTEN ZWANGES. - 8.4.7 GEKOPPELTE GLEICHGEWICHTE. 9 GESCHWINDIGKEIT CHEMISCHER REAKTIONEN. REAKTIONSKINETIK . C35 9.1 REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT UND FREIE REAKTIONSENTHALPIE . C35 9.2 REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT UND REAKTIONSORDNUNG . C35 9.3 ELEMENTARREAKTION, REAKTIONSMECHANISMUS UND MOLEKULARITAET . C36 9.4 KONZENTRATIONSABHAENGIGKEIT DER REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT . C36 9.4.1 ZEITGESETZ 1. ORDNUNG. - 9.4.2 ZEITGESETZ 2. ORDNUNG. 9.5 REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT UND MASSENWIRKUNGSGESETZ . C37 9.6 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT . C38 9.7 KETTENREAKTIONEN . C38 9.8 EXPLOSIONEN . C39 9.9 KATALYSE . C39 9.9.1 GRUNDLAGEN. - 9.9.2 HOMOGENE KATALYSE. - 9.9.3 HETEROGENE KATALYSE. - 9.9.4 HABER-BOSCH-VERFAHREN. 10 STOFFE UND REAKTIONEN IN LOESUNG . C41 10.1 DISPERSE SYSTEME . C41 10.1.1 KOLLOIDE. - 10.1.2 LOESUNGEN. - 10.1.3 ELEKTROLYTE, ELEKTROLYTLOESUNGEN. 10.2 KOLLIGATIVE EIGENSCHAFTEN VON LOESUNGEN . C42 10.2.1 DAMPFDRUCKEMIEDRIGUNG. - 10.2.2 GEFRIERPUNKTSEMIEDRIGUNG UND SIEDEPUNKTSERHOEHUNG. - 10.2.3 OSMOTISCHER DRUCK. 10.3 LOESLICHKEIT VON GASEN IN FLUESSIGKEITEN . C44 10.4 VERTEILUNG GELOESTER STOFFE ZWISCHEN ZWEI LOESUNGSMITTELN . C44 10.5 WASSER ALS LOESUNGSMITTEL . C44 10.6 EIGENDISSOZIATION DES WASSERS, LONENPRODUKT DES WASSERS . C45 10.7 SAEUREN UND BASEN . C45 10.7.1 DEFINITION NACH ARRHENIUS UND BRPNSTED. - 10.7.2 STARKE UND SCHWACHE SAEUREN UND BASEN. - 10.7.3 DER PH-WERT. - 10.7.4 PH-WERT DER LOESUNG EINER STARKEN SAEURE BZW. BASE. - 10.7.5 PH-WERT DER LOESUNG EINER SCHWACHEN SAEURE BZW. BASE. - 10.7.6 PH-WERT VON SALZLOESUNGEN (HYDROLYSE) 10.8 LOESLICHKEITSPRODUKT . C48 10.9 HAERTE DES WASSERS . C49 11 REDOXREAKTIONEN . C49 11.1 OXIDATIONSZAHL . C49 11.2 OXIDATION UND REDUKTION, REDOXREAKTIONEN . C50 11.3 BEISPIELE FUER REDOXREAKTIONEN . C51 11.3.1 VERBRENNUNGSVORGAENGE. - 11.3.2 AUFLOESEN VON METALLEN IN SAEUREN. - 11.3.3 DARSTELLUNG VON METALLEN DURCH REDUKTION VON METALLOXIDEN. 11.4 REDOXREAKTIONEN IN ELEKTROCHEMISCHEN ZELLEN . C52 11.5 ELEKTRODENPOTENTIALE, ELEKTROCHEMISCHE SPANNUNGSREIHE . C52 11.5.1 DEFINITION VON ANODE UND KATHODE. - 11.5.2 BERECHNUNG DER EMK ELEKTRO CHEMISCHER ZELLEN AUS ELEKTRODENPOTENTIALEN. - 11.5.3 EDLE UND UNEDLE METALLE. 11.6 ELEKTROCHEMISCHE KORROSION . C53 11.7 ERZEUGUNG VON ELEKTRISCHEM STROM DURCH REDOXREAKTIONEN . C53 11.8 ELEKTROLYSE, FARADAY-GESETZ . C54 11.8.1 TECHNISCHE ANWENDUNGEN ELEKTROLYTISCHER VORGAENGE. 12 DIE ELEMENTGRUPPEN . C55 12.0 WASSERSTOFF . C55 12.1 I. HAUPTGRUPPE: ALKALIMETALLE . C55 XXIV INHALT 12.2 II. HAUPTGRUPPE: ERDALKALIMETALLE . C56 12.3 III. HAUPTGRUPPE: BORGRUPPE . C57 12.3.1 BOR. - 12.3.2 ALUMINIUM. 12.4 IV. HAUPTGRUPPE: KOHLENSTOFFGRUPPE . C58 12.5 V. HAUPTGRUPPE: STICKSTOFFGRUPPE . C60 12.5.1 STICKSTOFF. - 12.5.2 PHOSPHOR. - 12.5.3 ARSEN, ANTIMON. 12.6 VI. HAUPTGRUPPE: CHALKOGENE . C62 12.6.1 SAUERSTOFF. - 12.6.2 SCHWEFEL. 12.7 VII. HAUPTGRUPPE: HALOGENE . C63 12.7.1 FLUOR. - 12.7.2 CHLOR. - 12.7.3 BROM UND LOD. 12.8 VIII. HAUPTGRUPPE: EDELGASE . C64 12.9 III. NEBENGRUPPE: SCANDIUMGRUPPE . C65 12.10 IV. NEBENGRUPPE: TITANGRUPPE . C65 12.10.1 TITAN. - 12.10.2 ZIRCONIUM. 12.11 V. NEBENGRUPPE: VANADIUMGRUPPE . C66 12.12 VI. NEBENGRUPPE: CHROMGRUPPE . C66 12.12.1 CHROM. 12.12.2 MOLYBDAEN. - 12.12.3 WOLFRAM. 12.13 VII. NEBENGRUPPE: MANGANGRUPPE . C68 12.14 VIII. NEBENGRUPPE: EISENMETALLE UND ELEMENT GRUPPE DER PLATINMETALLE . C68 12.14.1 EISEN. -12.14.2 COBALT. - 12.14.3 NICKEL. 12.15 I. NEBENGRUPPE: KUPFERGRUPPE . C69 12.15.1 KUPFER. 12.15.2 SILBER. - 12.15.3 GOLD. 12.16 II. NEBENGRUPPE: ZINKGRUPPE . C70 12.16.1 ZINK. - 12.16.2 QUECKSILBER. 12.17 DIE LANTHANOIDE . C71 12.18 DIEACTINOIDE . C72 12.18.1 THORIUM. -12.18.2 URAN. - 12.18.3 PLUTONIUM. 13 ORGANISCHE VERBINDUNGEN . C73 13.1 ORGANISCHE CHEMIE: UEBERBLICK . C73 13.2 ISOMERIE BEI ORGANISCHEN MOLEKUELEN . C74 13.2.1 STRUKTURISOMERIE. - 13.2.2 STEREOISOMERIE. 14 KOHLENWASSERSTOFFE . C75 14.1 ALIPHATISCHE KOHLENWASSERSTOFFE . C75 14.1.1 ALKANE CYYH 2 YY + 2 . - 14.1.2 ALKENE CYYH 2 YY. - 14.1.3 ALKINE CYYH 2 YY 2 . - 14.1.4 KOHLENWASSERSTOFFE MIT ZWEI ODER MEHR DOPPELBINDUNGEN. 14.2 ALICYCLISCHE KOHLENWASSERSTOFFE . C79 14.3 AROMATISCHE KOHLENWASSERSTOFFE . C79 14.3.1 BENZOL C 6 HYY. 15 VERBINDUNGEN MIT FUNKTIONELLEN GRUPPEN . C80 15.1 HALOGENDERIVATE DER ALIPHATISCHEN KOHLENWASSERSTOFFE . C81 15.2 ALKOHOLE . C82 15.3 ALDEHYDE . C83 15.4 KETONE . C84 15.5 CARBONSAEUREN UND IHRE DERIVATE . C84 15.5.1 CARBONSAEUREDERIVATE. - 15.5.2 AMINOCARBONSAEUREN (AMINOSAEUREN). FORMELZEICHEN DER CHEMIE . C86 LITERATUR . C86 INHALT XXV D WERKSTOFFE H. CZICHOS 1 UEBERSICHT . DL 1.1 DER MATERIALKREISLAUF . DL 1.2 WERKSTOFFE IM ALLGEMEINEN ZUSAMMENHANG . D2 1.3 GLIEDERUNGDESWERKSTOFFGEBIETES . D4 2 AUFBAU DER WERKSTOFFE . D4 2.1 AUFBAUPRINZIPIEN VON FESTKOERPERN . D4 2.2 MIKROSTRUKTUR . D5 2.3 WERKSTOFFOBERFLAECHEN . D8 2.4 WERKSTOFFGRUPPEN . D8 3 METALLISCHE WERKSTOFFE . D9 3.1 HERSTELLUNG METALLISCHER WERKSTOFFE . D9 3.2 EINTEILUNG DER METALLE . DIO 3.3 EISENWERKSTOFFE . DIO 3.3.1 EISEN-KOHLENSTOFF-DIAGRAMM. - 3.3.2 WAERMEBEHANDLUNG. - 3.3.3 STAHL. - 3.3.4 GUSSEISEN. 3.4 NICHTEISENMETALLE UND IHRE LEGIERUNGEN . D15 3.4.1 ALUMINIUM. - 3.4.2 MAGNESIUM. - 3.4.3 TITAN. -3.4.4 KUPFER. - 3.4.5 NICKEL. - 3.4.6 ZINN. - 3.4.7 ZINK. - 3.4.8 BLEI. 3.5 METALLISCHE GLAESER . D19 4 ANORGANISCH-NICHTMETALLISCHE WERKSTOFFE . D19 4.1 MINERALISCHE NATURSTOFFE . D19 4.2 KOHLENSTOFF, GRAPHIT . D19 4.3 KERAMISCHE WERKSTOFFE . D21 4.3.1 HERSTELLUNG KERAMISCHER WERKSTOFFE. -4.3.2 SILIKATKERAMIK. - 4.3.3 OXIDKERAMIK. - 4.3.4 NICHTOXIDKERAMIK. 4.4 GLAS . D24 4.5 GLASKERAMIK . D24 4.6 BAUSTOFFE . D24 4.6.1 BINDEMITTEL. - 4.6.2 ZEMENT. - 4.6.3 BETON. 4.7 ERDSTOFFE . D26 5 ORGANISCHE STOFFE; POLYMERWERKSTOFFE . D27 5.1 ORGANISCHE NATURSTOFFE . D27 5.1.1 HOLZ UND HOLZWERKSTOFFE. - 5.1.2 FASERN. 5.2 PAPIER UND PAPPE . D28 5.3 HERSTELLUNG VON POLYMERWERKSTOFFEN . D28 5.4 AUFBAU VON POLYMERWERKSTOFFEN . D29 5.5 THERMOPLASTE . D28 5.6 DUROPLASTE . D32 5.7 ELASTOMERE . D32 6 VERBUNDWERKSTOFFE . D34 6.1 TEILCHENVERBUNDWERKSTOFFE . D34 6.2 FASERVERBUNDWERKSTOFFE . D34 6.3 STAHLBETON UND SPANNBETON . D35 6.4 SCHICHTVERBUNDWERKSTOFFE . D35 6.5 OBERFLAECHENTECHNOLOGIEN . D36 XXVI INHALT 7 TECHNISCHE FLUIDE . D37 7.1 RHEOLOGISCHE GRUNDLAGEN . D37 7.1.1 NEWTONSCHE UND NICHT-NEWTONSCHE FLUIDE. - 7.1.2 VISKOSITAET UND VISKOSITAETSFUNKTIONEN. 7.2 HYDRAULIKFLUESSIGKEITEN . D38 7.3 SCHMIERSTOFFE . D38 8 BEANSPRUCHUNG VON WERKSTOFFEN . D39 8.1 VOLUMENBEANSPRUCHUNGEN . D40 8.2 OBERFLAECHENBEANSPRUCHUNGEN . D41 8.3 ZEITLICHER VERLAUF VON BEANSPRUCHUNGEN . D41 9 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN UND WERKSTOFFKENNWERTE . D41 9.1 DICHTE . D42 9.2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN . D43 9.2.1 ELASTIZITAET. - 9.2.2 VISKOELASTIZITAET. - 9.2.3 FESTIGKEIT UND VERFORMUNG. - 9.2.4 KRIECHEN UND ZEITSTANDVERHALTEN. - 9.2.5 ERMUEDUNG UND WECHSELFESTIGKEIT. - 9.2.6 BRUCHMEACHNIK. - 9.2.7 BETRIEBSFESTIGKEIT. 9.3 THERMISCHE EIGENSCHAFTEN . D54 9.3.1 WAERMEKAPAZITAET UND WAERMELEITFAEHIGKEIT. - 9.3.2 THERMISCHE AUSDEHNUNG. - 9.3.3 SCHMELZTEMPERATUR. 9.4 SICHERHEITSTECHNISCHE KENNGROESSEN . D58 9.4.1 SICHERHEITSBEIWERTE VON KONSTRUKTIONSWERKSTOFFEN. - 9.4.2 SICHERHEITSTECHNISCHE KENNGROESSEN BRENNBARER STOFFE. 9.5 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN . D61 9.6 MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN . D61 9.7 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN . D63 10 MATERIALSCHAEDIGUNG UND MATERIALSCHUTZ . D64 10.1 SCHADENSKUNDE: UEBERSICHT . D64 10.2 ALTERUNG . D65 10.3 BRUCH . D65 10.3.1 GEWALTBRUCH. - 10.3.2 SCHWINGBRUCH. - 10.3.3 WARMBRUCH. 10.4 KORROSION . D67 10.4.1 KORROSIONSARTEN. - 10.4.2 KORROSIONSMECHANISMEN. - 10.4.3 KORROSIONSSCHUTZ. 10.5 BIOLOGISCHE MATERIALSCHAEDIGUNG . D68 10.5.1 MATERIALSCHAEDIGUNGSARTEN. - 10.5.2 MATERIALSCHAEDLINGE UND SCHADFORMEN. - 10.5.3 MATERIALSCHUTZ GEGEN ORGANISMEN 10.6 TRIBOLOGIE . D70 10.6.1 REIBUNGSZUSTAENDE. - 10.6.2 VERSCHLEISSARTEN. - 10.6.3 VERSCHLEISSMECHANISMEN. - 10.6.4 VERSCHLEISSSCHUTZ. 10.7 METHODIK DER SCHADENSANALYSE . D73 11 MATERIALPRUEFUNG . D74 11.1 PLANUNG VON MESSUNGEN UND PRUEFUNGEN . D74 11.2 CHEMISCHE ANALYSE VON WERKSTOFFEN . D74 11.3 MIKROSTRUKTUR-UNTERSUCHUNGSVERFAHREN . D76 11.3.1 GEFUEGEUNTERSUCHUNGEN. - 11.3.2 OBERFLAECHENRAUHEITSMESSTECHNIK. - 11.3.3 OBERFLAECHENANALYTIK. 11.4 EXPERIMENTELLE BEANSPRUCHUNGSANALYSE . D77 11.5 WERKSTOFFMECHANISCHE PRUEFVERFAHREN . D78 11.5.1 FESTIGKEITS-UND VERFORMUNGSPRUEFUNGEN. - 11.5.2 BRUCHMECHANISCHE PRUEFUNGEN. - 11.5.3 HAERTEPRUEFUNGEN. - 11.5.4 TECHNOLOGISCHE PRUEFUNGEN. INHALT XXVII 11.6 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFVERFAHREN . D81 11.7.1 AKUSTISCHE VERFAHREN: ULTRASCHALLPRUEFUNG, SCHALLEMISSIONSANALYSE. - 11.6.2 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE VERFAHREN. - 11.6.3 RADIOGRAPHIE UND COMPUTERTOMOGRAPHIE. 11.7 KOMPLEXE PRUEFVERFAHREN . D83 11.6.1 BEWITTERUNGSPRUEFUNGEN. - 11.7.2 KORROSIONSPRUEFUNGEN. - 11.7.3 TRIBOLOGISCHE PRUEFUNGEN. - 11.7.4 BIOLOGISCHE PRUEFUNGEN. 11.8 BESCHEINIGUNGEN UEBER MATERIALPRUEFUNGEN . D85 12 MATERIALAUSWAHL FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN . D86 12.1 STRUKTURMATERIALIEN . D86 12.2 FUNKTIONSMATERIALIEN . D86 12.3 FESTIGKEITSBEZOGENE AUSWAHLKRITERIEN . D86 12.4 SYSTEMMETHODIK ZUR MATERIALAUSWAHL . D88 LITERATUR . D88 TECHNISCHE MECHANIK J. WITTENBURG, J. ZIEREP, K. BUEHLER MECHANIK FESTER KOERPER J. WITTENBURG 1 KINEMATIK . EL 1.1 KINEMATIK DES PUNKTES . EL 1.1.1 LAGE. LAGEKOORDINATEN. - 1.1.2 GESCHWINDIGKEIT. BESCHLEUNIGUNG. 1.2 KINEMATIK DES STARREN KOERPERS . E2 1.2.1 WINKELLAGE. KOORDINATENTRANSFORMATION. - 1.2.2 WINKELGESCHWINDIGKEIT. - 1.2.3 WINKELBESCHLEUNIGUNG. 1.3 KINEMATIK DES PUNKTES MIT RELATIVBEWEGUNG . E8 1.4 FREIHEITSGRADE DER BEWEGUNG. KINEMATISCHE BINDUNGEN . E8 1.5 VIRTUELLE VERSCHIEBUNGEN . E9 1.6 KINEMATIK OFFENER GELENKKETTEN . E10 2 STATIK STARRER KOERPER . ELI 2.1 GRUNDLAGEN . EIL 2.1.1 KRAFT. MOMENT. -2.1.2 AEQUIVALENZ VON KRAEFTESYSTEMEN. - 2.1.3 ZERLEGUNG VON KRAEFTEN. - 2.1.4 RESULTIERENDE VON KRAEFTEN MIT GEMEINSAMEM ANGRIFFSPUNKT. - 2.1.5 REDUKTION VON KRAEFTESYSTEMEN. - 2.1.6 EBENE KRAEFTESYSTEME. - 2.1.7 SCHWERPUNKT. MASSENMITTELPUNKT. - 2.1.8 DAS 3. NEWTONSCHE AXIOM YYACTIO = REACTIO " . - 2.1.9 INNERE KRAEFTE UND AEUSSERE KRAEFTE. - 2.1.10 EINGEPRAEGTE KRAEFTE UND ZWANGSKRAEFTE. - 2.1.11 GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN FUER EINEN STARREN KOERPER. - 2.1.12 DAS SCHNITTPRINZIP. - 2.1.13 ARBEIT. LEISTUNG. - 2.1.14 POTENTIALKRAFT. POTENTIELLE ENERGIE. - 2.1.15 VIRTUELLE ARBEIT. GENERALISIERTE KRAEFTE. - 2.1.16 PRINZIP DER VIRTUELLEN ARBEIT. 2.2 LAGER. GELENKE . E20 2.2.1 LAGERREAKTIONEN. LAGERWERTIGKEIT. - 2.2.2 STATISCH BESTIMMTE LAGERUNG. - 2.2.3 BERECHNUNG VON LAGERREAKTIONEN. 2.3 FACHWERKE . E23 2.3.1 STATISCHE BESTIMMTHEIT. - 2.3.2 NULLSTAEBE. - 2.3.3 KNOTENSCHNITTVERFAHREN. - 2.3.4 RITTERSCHES SCHNITTVERFAHREN FUER EBENE FACHWERKE. - 2.3.5 PRINZIP DER VIRTUELLEN ARBEIT. - 2.3.6 METHODE DER STABVERTAUSCHUNG. 2.4 EBENE SEIL UND KETTENLINIEN . E24 2.4.1 DAS GEWICHTSLOSE SEIL MIT EINZELGEWICHTEN. - 2.4.2 DIE SCHWERE GLIEDERKETTE. - 2.4.3 DAS SCHWERE SEIL. - 2.4.4 DAS SCHWERE SEIL MIT EINZELGEWICHT. - 2.4.5 DAS ROTIERENDE SEIL. XXVIII INHALT 2.5 COULOMBSCHE REIBUNGSKRAEFTE . E26 2.5.2 RUHEREIBUNGSKRAEFTE. - 2.5.2 GLEITREIBUNGSKRAEFTE. 2.6 STABILITAET VON GLEICHGEWICHTSLAGEN . E28 3 KINETIK STARRER KOERPER . E29 3.1 GRUNDLAGEN . E29 3.1.1 INERTIALSYSTEM UND ABSOLUTE BESCHLEUNIGUNG. - 3.1.2 IMPULS. - 3.1.3 NEWTONSCHE AXIOME. - 3.1.4 IMPULSSATZ. IMPULSERHALTUNGSSATZ. - 3.1.5 KINETIK DER PUNKTMASSE IM BESCHLEUNIGTEN BEZUGSSYSTEM. - 3.1.6 TRAEGHEITSMOMENTE. TRAEGHEITSTENSOR. - 3.1.7 DRALL. - 3.1.8 DRALLSATZ (AXIOM VON EULER). - 3.1.9 DRALLERHALTUNGSSATZ. - 3.1.10 KINETISCHE ENERGIE. - 3.1.11 ENERGIEERHALTUNGSSATZ. - 3.1.12 ARBEITSSATZ. 3.2 KREISELMECHANIK . E34 3.2.1 REGULAERE PRAEZESSION. - 3.2.2 NUTATION. - 3.2.3 LINEARISIERTE KREISELGLEICHUNGEN. - 3.2.4 PRAEZESSIONSGLEICHUNGEN. 3.3 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN FUER HOLONOME MEHRKOERPERSYSTEME . E37 3.3.1 DIE SYNTHETISCHE METHODE. - 3.3.2 DIE LAGRANGESCHE GLEICHUNG. - 3.3.3 DAS D ' ALEMBERTSCHE PRINZIP. 3.4 STOESSE . E39 3.4.1 VEREINFACHENDE ANNAHMEN UEBER STOSSVORGAENGE. - 3.4.2 STOESSE AN MEHRKOERPERSYSTEMEN. - 3.4.3 DER SCHIEFE EXZENTRISCHE STOSS. - 3.4.4 DER GERADE ZENTRALE STOSS. - 3.4.5 GERADER STOSS GEGEN EIN PENDEL. 3.5 KOERPER MIT VERAENDERLICHER MASSE . E41 3.6 GRAVITATION UND SATELLITENBAHNEN . E42 3.7 STABILITAET . E44 4 SCHWINGUNGEN . E44 4.1 LINEARE EIGENSCHWINGUNGEN . YY . E45 4.1.1 SYSTEME MIT EINEM FREIHEITSGRAD. - 4.1.2 EIGENSCHWINGUNGEN BEI ENDLICH VIELEN FREIHEITSGRADEN. 4.2 ERZWUNGENE LINEARE SCHWINGUNGEN . E47 4.2.1 SYSTEME MIT EINEM FREIHEITSGRAD. - 4.2.2 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN BEI ENDLICH VIELEN FREIHEITSGRADEN. 4.3 LINEARE PARAMETERERREGTE SCHWINGUNGEN . E51 4.4 FREIE SCHWINGUNGEN EINDIMENSIONALER KONTINUA . E52 4.4.1 SAITEN. ZUGSTAEBE. TORSIONSSTAEBE. - 4.4.2 BIEGESCHWINGUNGEN VON STAEBEN. 4.5 NAEHERUNGSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON EIGENFREQUENZEN . E56 4.5.1 RAYLEIGH-QUOTIENT. - 4.5.2 RITZ-VERFAHREN. 4.6 AUTONOME NICHTLINEARE SCHWINGUNGEN MIT EINEM FREIHEITSGRAD . E57 4.6.1 METHODE DER KLEINEN SCHWINGUNGEN. - 4.6.2 HARMONISCHE BALANCE. - 4.6.3 STOERUNGSRECHNUNG NACH LINDSTEDT. - 4.6.4 METHODE DER MULTIPLEN SKALEN. 4.7 ERZWUNGENE NICHTLINEARE SCHWINGUNGEN . E60 4.7.1 HARMONISCHE BALANCE. - 4.7.2 METHODE DER MULTIPLEN SKALEN. - 4.7.3 SUBHARMONISCHE, SUPERHARMONISCHE UND KOMBINATIONSRESONANZEN. 5 FESTIGKEITSLEHRE, ELASTIZITAETSTHEORIE . E61 5.1 KINEMATIK DES DEFORMIERBAREN KOERPERS . E61 5.1.1 VERSCHIEBUNGEN. VERZERRUNGEN. VERZERRUNGSTENSOR. - 5.1.2 KOMPATIBILITAETSBEDINGUNGEN. - 5.1.3 KOORDINATENTRANSFORMATION. - 5.1.4 HAUPTDEHNUNGEN. DEHNUNGSHAUPTACHSEN. -5.1.5 MOHRSCHER DEHNUNGSKREIS. 5.2 SPANNUNGEN . E63 5.2.1 NORMAL UND SCHUBSPANNUNGEN. SPANNUNGSTENSOR. - 5.2.2 KOORDINATENTRANSFORMATION. - 5.2.3 HAUPTNORMALSPANNUNGEN. SPANNUNGSHAUPTACHSEN. - 5.2.4 HAUPTSCHUBSPANNUNGEN. - 5.2.5 KUGELTENSOR. SPANNUNGSDEVIATOR. - 5.2.6 EBENER SPANNUNGSZUSTAND. MOHRSCHER SPANNUNGSKREIS. - 5.2.7 VOLUMENKRAFT. GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN. INHALT XXIX 5.3 HOOKESCHES GESETZ . E65 5.4 GEOMETRISCHE GROESSEN FUER STABQUERSCHNITTE . E67 5.4.1 FLAECHENMOMENTE 2. GRADES. - 5.4.2 STATISCHE FLAECHENMOMENTE. - 5.4.3 QUERSCHUBZAHLEN. - 5.4.4 SCHUBMITTELPUNKT ODER QUERKRAFTMITTELPUNKT. - 5.4.5 TORSIONSFLAECHENMOMENTE. - 5.4.6 WOELBWIDERSTAND. 5.5 SCHNITTGROESSEN IN STAEBEN . E73 5.5.1 DEFINITION DER SCHNITTGROESSEN FUER GERADE STAEBE. - 5.5.2 BERECHNUNG VON SCHNITTGROESSEN FUER GERADE STAEBE. 5.6 SPANNUNGEN IN STAEBEN . E76 5.6.1 ZUG UND DRUCK. - 5.6.2 GERADE BIEGUNG. - 5.6.3 SCHIEFE BIEGUNG. - 5.6.4 DRUCK UND BIEGUNG. KEM EINES QUERSCHNITTS. - 5.6.5 BIEGUNG VON STAEBEN AUS VERBUNDWERKSTOFF. - 5.6.6 BIEGUNG VORGEKRUEMMTER STAEBE. - 5.6.7 REINER SCHUB. - 5.6.8 TORSION OHNE WOELBBEHINDERUNG (SAINT-VENANT-TORSION). - 5.6.9 TORSION MIT WOELBBEHINDERUNG. 5.7 VERFORMUNGEN VON STAEBEN 5.7.1 ZUG UND DRUCK. - 5.7.2 GERADE BIEGUNG. - 5.7.3 SCHIEFE BIEGUNG. - 5.7.4 STAB AUF ELASTISCHER BETTUNG (WINKLER-BETTUNG). - 5.7.5 BIEGUNG VON STAEBEN AUS VERBUNDWERKSTOFF. - 5.7.6 QUERKRAFTBIEGUNG. - 5.7.7 TORSION OHNE WOELBBEHINDERUNG (SAINT-VENANT-TORSION). - 5.7.8. TORSION MIT WOELBBEHINDERUNG. 5.8 ENERGIEMETHODEN DER ELASTOSTATIK . E77 5.8.1 FORMAENDERUNGSENERGIE. AEUSSERE ARBEIT. - 5.8.2 DAS PRINZIP DER VIRTUELLEN ARBEIT. - 5.8.3 ARBEITSGLEICHUNG ODER VERFAHREN MIT EINER HILFSKRAFT. - 5.8.4 SAETZE VON CASTIGLIANO. - 5.8.5 STEIFIGKEITSMATRIX. NACHGIEBIGKEITSMATRIX. SATZ VON MAXWELL UND BETTI. - 5.8.6 STATISCH UNBESTIMMTE SYSTEME. KRAFTGROESSENVERFAHREN. - 5.8.7 SATZ VON MENABREA. - 5.8.8 VERFAHREN VON RITZ FUER DURCHBIEGUNGEN. 5.9 ROTIERENDE STAEBE UND RINGE . E93 5.10 FLAECHENTRAG WERKE . E94 5.10.1 SCHEIBEN. - 5.10.2 PLATTEN. - 5.10.3 SCHALEN. 5.11 DREIDIMENSIONALE PROBLEME . E99 5.11.1 EINZELKRAFT AUF HALBRAUMOBERFLAECHE (BOUSSINESQ-PROBLETN). - 5.11.2 EINZELKRAFT IM VOLLRAUM (KELVIN-PROBLEM). - 5.11.3 DRUCKBEHAELTER. KESSELFORMELN. - 5.11.4 KONTAKTPROBLEME. HERTZSCHE FORMELN. - 5.11.5 KERBSPANNUNGEN. 5.12 STABILITAETSPROBLEME . E101 5.12.1 KNICKEN VON STAEBEN. - 5.12.2 BIEGEDRILLKNICKEN. - 5.12.3 KIPPEN. - 5.12.4 PLATTENBEULUNG. - 5.12.5 SCHALENBEULUNG. 5.13 FINITE ELEMENTE . EL 06 5.13.1 ELEMENTMATRIZEN. FORMFUNKTIONEN. -5.13.2 MATRIZEN FUER DAS GESAMTSYSTEM. - 5.13.3 AUFGABENSTELLUNGEN BEI FINITE-ELEMENTE-RECHNUNGEN. 5.14 UEBERTRAGUNGSMATRIZEN . E110 5.14.1 UEBERTRAGUNGSMATRIZEN FUER STABSYSTEME. - 5.14.2 UEBERTRAGUNGSMATRIZEN FUER ROTIERENDE SCHEIBEN. - 5.14.3 ERGAENZENDE BEMERKUNGEN. 5.15 FESTIGKEITSHYPOTHESEN . E114 6 PLASTIZITAETSTHEORIE . E115 6.1 FLIESSKRITERIEN . EL 15 6.2 FLIESSREGELN . E115 6.3 GLEITLINIEN . EL 16 6.4 ELEMENTARE THEORIE TECHNISCHER UMFORMPROZESSE . E116 6.4.1 SCHRANKENSATZ FUER UMFORMLEISTUNG. - 6.4.2 STREIFEN-, SCHEIBEN UND ROEHRENMODELL. 6.5 TRAGLAST . EL 18 6.5.1 FLIESSGELENKE. FLIESSSCHNITTGROESSEN. - 6.5.2 TRAGLASTSAETZE. - 6.5.3 TRAGLASTEN FUER DURCHLAUFTRAEGER. - 6.5.4 TRAGLASTEN FUER RAHMEN. XXX INHALT STROEMUNGSMECHANIK J. ZIEREP, K. BUEHLER 7 EINFUEHRUNG IN DIE STROEMUNGSMECHANIK . E120 7.1 EIGENSCHAFTEN VON FLUIDEN . E120 7.2 NEWTONSCHE UND NICHT-NEWTONSCHE MEDIEN . E121 7.3 HYDROSTATIK UND AEROSTATIK . E121 7.4 GLIEDERUNG DER DARSTELLUNG: NACH VISKOSITAETS UND KOMPRESSIBILITAETS EINFLUESSEN . E122 8 HYDRODYNAMIK: INKOMPRESSIBLE STROEMUNGEN MIT UND OHNE VISKOSITAETSEINFLUSS . EL 22 8.1 EINDIMENSIONALE REIBUNGSFREIE STROEMUNGEN . E122 8.1.1 GRUNDBEGRIFFE. - 8.1.2 GRUNDGLEICHUNGEN DER STROMFADENTHEORIE. - 8.1.3 ANWENDUNGSBEISPIELE. 8.2 ZWEIDIMENSIONALE REIBUNGSFREIE, INKOMPRESSIBLE STROEMUNGEN . E127 8.2.1 KONTINUITAET. - 8.2.2 EULERSCHE BEWEGUNGSGLEICHUNGEN. - 8.2.3 STATIONAERE EBENE POTENTIALSTROEMUNGEN. - 8.2.4 ANWENDUNGEN ELEMENTARER UND ZUSAMMEN GESETZTER POTENTIALSTROEMUNGEN. - 8.2.5 STATIONAERE RAEUMLICHE POTENTIALSTROEMUNGEN. 8.3 REIBUNGSBEHAFTETE INKOMPRESSIBLE STROEMUNGEN . E132 8.3.1 GRUNDGLEICHUNGEN FUER MASSE, IMPULS UND ENERGIE. - 8.3.2 KENNZAHLEN. - 8.3.3 LOESUNGSEIGENSCHAFTEN DER NAVIER-STOKESSCHEN GLEICHUNGEN. - 8.3.4 SPEZIELLE LOESUNGEN FUER LAMINARE STROEMUNGEN. - 8.3.5 TURBULENTE STROEMUNGEN. - 8.3.6 GRENZSCHICHTTHEORIE. - 8.3.7 IMPULSSATZ. 8.4 DRUCKVERLUST UND STROEMUNGSWIDERSTAND . E141 8.4.1 DURCHSTROEMUNGSPROBLEME. - 8.4.2 UMSTROEMUNGSPROBLEME. 8.5 STROEMUNGEN IN ROTIERENDEN SYSTEMEN . E151 9 GASDYNAMIK . E152 9.1 ERHALTUNGSSAETZE FUER MASSE, IMPULS UND ENERGIE . E152 9.2 ALLGEMEINE STOSSGLEICHUNGEN . E153 9.2.1 RANKINE-HUGONIOT-RELATION. - 9.2.2 RAYLEIGH-GERADE. - 9.2.3 SCHALLGESCHWINDIGKEIT. - 9.2.4 SENKRECHTER STOSS. - 9.2.5 SCHIEFER STOSS. - 9.2.6 BUSEMANN-POLARE. - 9.2.7 HERZKURVE. 9.3 KRAEFTE AUF UMSTROEMTE KOERPER . EL 58 9.4 STROMFADENTHEORIE . EL 59 9.4.1 LAVALDUESE. 9.5 ZWEIDIMENSIONALE STROEMUNGEN . E162 9.5.1 KLEINE STOERUNGEN, M, ? 1. - 9.5.2 TRANSFORMATION AUF CHARAKTERISTIKEN. - 9.5.3 PRANDTL-MEYER-EXPANSION. - 9.5.4 DUESENSTROEMUNGEN. - 9.5.5 PROFILUMSTROEMUNGEN. - 9.5.6 TRANSSONISCHE STROEMUNGEN. 10 GLEICHZEITIGER VISKOSITAETS UND KOMPRESSIBILITAETSEINFLUSS . E170 10.1 EINDIMENSIONALE ROHRSTROEMUNG MIT REIBUNG . E170 10.2 KUGELUMSTROEMUNG, NAUMANN-DIAGRAMM FUER C W . E172 10.3 GRUNDSAETZLICHES UEBER DIE LAMINARE PLATTENGRENZSCHICHT . E172 10.4 (M, RE)-AEHNLICHKEIT IN DER GASDYNAMIK . EL 74 10.5 AUFTRIEBS UND WIDERSTANDSBEIWERTE AKTUELLER TRAGFLUEGEL . E174 FORMELZEICHEN DER MECHANIK . E177 FORMELZEICHEN DER STROEMUNGSMECHANIK . E179 LITERATUR . EL 80 INHALT XXXI TECHNISCHE THERMODYNAMIK J. AHRENDTS 1 GRUNDLAGEN . FL 1.1 ENERGIE UND ENERGIEFORMEN . FL 1.1.1 ERSTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK. - 1.1.2 ZWEITER UND DRITTER HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK. 1.2 FUNDAMENTALGLEICHUNGEN . F3 1.2.1 INNERE ENERGIE. - 1.2.2 SPEZIFISCHE, MOLARE UND PARTIELLE MOLARE GROESSEN. - 1.2.3 LEGENDRE-TRANSFORMIERTE DER INNEREN ENERGIE. 1.3 GLEICHGEWICHTE . F6 1.3.1 EXTREMALBEDINGUNGEN. - 1.3.2 NOTWENDIGE GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN. - 1.3.3 STABILITAETSBEDINGUNGEN UND PHASENZERFALL. 1.4 MESSUNG DER THERMODYNAMISCHEN TEMPERATUR . F9 1.5 BILANZGLEICHUNGEN DER THERMODYNAMIK . F10 1.5.1 STOFFMENGEN-UND MASSENBILANZEN. - 1.5.2 ENERGIEBILANZEN. - 1.5.3 ENTROPIEBILANZEN. BEMOULLISCHE GLEICHUNG. 1.6 ENERGIEUMWANDLUNG . F14 1.6.1 BEISPIELE STATIONAERER ENERGIEWANDLER. KREISPROZESSE. - 1.6.2 WERTIGKEIT VON ENERGIEFORMEN. 2 STOFFMODELLE . F18 2.1 REINE STOFFE . F18 2.1.1 IDEALE GASE. - 2.1.2 INKOMPRESSIBLE FLUIDE. -2.1.3 REALE FLUIDE. 2.2 GEMISCHE . F25 2.2.1 IDEALE GASGEMISCHE. - 2.2.2 GAS-DAMPF-GEMISCHE. FEUCHTE LUFT. - 2.2.3 REALE GEMISCHE. 3 PHASEN UND REAKTIONSGLEICHGEWICHTE . F34 3.1 PHASENGLEICHGEWICHTE REINER STOFFE . F35 3.1.1 P,V, T-FLAECHE. - 3.1.2 KOEXISTENZKURVEN. - 3.1.3 SAETTIGUNGSGROESSEN DES NASSDAMPFGEBIETES. - 3.1.4 EIGENSCHAFTEN VON NASSEM DAMPF. - 3.1.5 T,S UND A,S-DIAGRAMM. 3.2 PHASENGLEICHGEWICHTE FLUIDER MEHRSTOFFSYSTEME . F40 3.2.1 PHASENDIAGRAMME. -3.2.2 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN DER PHASENGRENZKURVEN. - 3.2.3 PUNKTWEISE BERECHNUNG VON PHASENGLEICHGEWICHTEN. 3.3 GLEICHGEWICHTE REAGIERENDER GEMISCHE . F46 3.3.1 THERMOCHEMISCHE DATEN. - 3.3.2 GLEICHGEWICHTSALGORITHMUS. - 3.3.3 EMPFINDLICHKEIT GEGENUEBER PARAMETERAENDERUNGEN. LITERATUR . F51 ELEKTROTECHNIK H. CLAUSERT, L. HAASE, K. HOFFMANN, G. WIESEMANN, H. ZUEMECK NETZWERKE G. WIESEMANN 1 ELEKTRISCHE STROMKREISE . GL 1.1 ELEKTRISCHE LADUNG UND ELEKTRISCHER STROM . GL 1.1.1 ELEMENTARLADUNG. - 1.12.2 ELEKTRISCHER STROM. - 1.1.3 L.KIRCHHOFFSCHER SATZ (SATZ VON DER ERHALTUNG DER LADUNGEN, STROM-KNOTENGLEICHUNG). XXXII INHALT 1.2 ENERGIE UND ELEKTRISCHE SPANNUNG; LEISTUNG . G2 1.2.1 DEFINITION DER SPANNUNG. - 1.2.2 ENERGIEAUFNAHME EINES ELEKTRISCHEN ZWEIPOLS. - 1.2.3 ELEKTRISCHES POTENTIAL. - 1.2.4 SPANNUNGSQUELLEN. - 1.2.5 2. KIRCHHOFFSCHER SATZ (SATZ VON DER ERHALTUNG DER ENERGIE, SPANNUNGS MASCHENGLEICHUNG). 1.3 ELEKTRISCHER WIDERSTAND . G4 1.3.1 OHMSCHES GESETZ. -1.3.2 SPEZIFISCHER WIDERSTAND UND LEITFAEHIGKEIT. - 1.3.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES WIDERSTANDES. 2 WECHSELSTROM . G6 2.1 BESCHREIBUNG VON WECHSELSTROEMEN UND -SPANNUNGEN . G6 2.2 MITTELWERTE PERIODISCHER FUNKTIONEN . G7 2.3 WECHSELSTROM IN WIDERSTAND, SPULE UND KONDENSATOR . G7 2.4 ZEIGERDIAGRAMM . G8 2.5 IMPEDANZ UND ADMITTANZ . G9 2.6 KIRCHHOFFSCHE SAETZE FUER DIE KOMPLEXEN EFFEKTIVWERTE . G9 3 LINEARE NETZE . G9 3.1 WIDERSTANDSNETZE . G9 3.1.1 GRUPPENSCHALTUNGEN. - 3.1.2 BRUECKENSCHALTUNGEN. - 3.1.3 STEM-DREIECK-UMWANDLUNG. 3.2 STROM UND SPANNUNGSBERECHNUNG IN LINEAREN NETZEN . G12 3.2.1 DER UEBERLAGERUNGSSATZ (SUPERPOSITIONSPRINZIP). - 3.2.2 ERSATZ-ZWEIPOLQUELLEN. - 3.2.3 MASCHEN UND KNOTENANALYSE. 3.3 VIERPOLE . G17 3.3.1 VIERPOLGLEICHUNGEN IN DER LEITWERTFORM. - 3.3.2 VIERPOLGLEICHUNGEN IN DER WIDERSTANDSFORM. - 3.3.3 VIERPOLGLEICHUNGEN IN DER KETTENFORM. 4 SCHWINGKREISE . G18 4.1 PHASEN-UND BETRAGSRESONANZ . G18 4.2 EINFACHE SCHWINGKREISE . G18 4.2.1 REIHENSCHWINGKREIS. - 4.2.2 PARALLELSCHWINGKREIS. - 4.2.3 SPANNUNGSUEBERHOEHUNG AM REIHENSCHWINGKREIS. - 4.2.4 BANDBREITE. 4.3 PARALLELSCHWINGKREIS MIT WICKLUNGSVERLUSTEN . G20 4.4 REAKTANZZWEIPOLE . G20 4.4.1 VERLUSTLOSER REIHEN UND PARALLELSCHWINGKREIS. - 4.4.2 KOMBINATIONEN VERLUSTLOSER SCHWINGKREISE. 5 LEISTUNG IN LINEAREN SCHALTUNGEN . G21 5.1 LEISTUNG IN GLEICHSTROMKREISEN . G21 5.1.1 WIRKUNGSGRAD. - 5.1.2 LEISTUNGSANPASSUNG. - 5.1.3 BELASTBARKEIT VON LEITUNGEN. 5.2 LEISTUNG IN WECHSELSTROMKREISEN . G22 5.2.1 WIRK-, BLIND-UND SCHEINLEISTUNG. - 5.2.2 WIRKLEISTUNGSANPASSUNG. 6 DER TRANSFORMATOR . G24 6.1 SCHALTZEICHEN . G24 6.2 DER EISENFREIE TRANSFORMATOR . G24 6.2.1 TRANSFORMATOR-GLEICHUNGEN. - 6.2.2 VERLUSTLOSER TRANSFORMATOR. - 6.2.3 VERLUST UND STREUUNGSFREIER TRANSFORMATOR. - 6.2.4 IDEALER TRANSFORMATOR. - 6.2.5 STREUFAKTOR UND KOPPLUNGSFAKTOR. - 6.2.6 VIERPOLERSATZSCHALTUNGEN. - 6.2.7 ZWEIPOLERSATZSCHALTUNG. 6.3 TRANSFORMATOR MIT EISENKERN . G26 INHALT XXXIII 7 DREHSTROM . G26 7.1 SPANNUNGEN SYMMETRISCHER DREHSTROMGENERATOREN . G26 7.2 DIE SPANNUNG ZWISCHEN GENERATOR UND VERBRAUCHERSTEMPUNKT . G28 7.3 SYMMETRISCHE DREHSTROMSYSTEME (SYMMETRISCHE BELASTUNG SYMMETRISCHER DREHSTROMGENERATOREN) . G28 7.4 ASYMMETRISCHE BELASTUNG EINES SYMMETRISCHEN GENERATORS . G29 7.4.1 VERBRAUCHER-STERNSCHALTUNG. - 7.4.2 VERBRAUCHER-DREIECKSCHALTUNG. 7.5 WIRKLEISTUNGSMESSUNG IM DREHSTROMSYSTEM (ZWEI-LEISTUNGSMESSER METHODE, ARONSCHALTUNG) . G30 8 NICHTLINEARE SCHALTUNGEN . G30 8.1 LINEARITAET . G30 8.2 NICHTLINEARE KENNLINIEN . G30 8.21 BEISPIELE NICHTLINEARER STROM-SPANNUNGSKENNLINIEN VON ZWEIPOLEN. - 8.2.2 VERSTAERKUNGSKENNLINIE DES OPERATIONSVERSTAERKERS. 8.3 GRAPHISCHE LOESUNG DURCH SCHNITT ZWEIER KENNLINIEN . G32 8.3.1 ARBEITSGERADE UND VERBRAUCHERKENNLINIE. - 8.3.2 STABILE UND INSTABILE ARBEITSPUNKTE EINER SCHALTUNG MIT NICHTLINEAREM ZWEIPOL. - 8.3.3 RUECKKOPPLUNG VON OPERATIONSVERSTAERKERN. 8.4 GRAPHISCHE ZUSAMMENFASSUNG VON STROM-SPANNUNGS-KENNLINIEN . G35 8.5 LOESUNG DURCH ABSCHNITTSWEISES LINEARISIEREN . G35 FELDER H. CLAUSERT 9 LEITUNGEN 9.1 DIE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN DER LEITUNG UND IHRE LOESUNGEN . G36 9.2 DIE CHARAKTERISTISCHEN GROESSEN DER LEITUNG . G37 9.3 DIE LEITUNGSGLEICHUNGEN . G37 9.4 DER EINGANGSWIDERSTAND . G37 9.5 DER REFLEXIONSFAKTOR . G38 10 ELEKTROSTATISCHE FELDER . G38 10.1 SKALARE UND VEKTORIELLE FELDGROESSEN . G38 10.2 DIE ELEKTRISCHE FELDSTAERKE . G38 10.3 DIE ELEKTRISCHE FLUSSDICHTE . G39 10.4 DIE POTENTIALFUNKTION SPEZIELLER LADUNGSVERTEILUNG . G40 10.5 INFLUENZ . G40 10.6 DIE KAPAZITAET . G40 10.7 DIE KAPAZITAET SPEZIELLER ANORDNUNGEN .G41 10.8 ENERGIE UND KRAEFTE . G42 10.9 BEDINGUNGEN AN GRENZFLAECHEN . G43 11 STATIONAERE ELEKTRISCHE STROEMUNGSFELDER . G44 11.1 DIE GRUNDGESETZE . G44 11.2 METHODEN ZUR BERECHNUNG VON WIDERSTAENDEN . G44 11.3 BEDINGUNGEN AN GRENZFLAECHEN . G45 12 STATIONAERE MAGNETFELDER . G45 12.1 DIE MAGNETISCHE FLUSSDICHTE . G45 12.2 DIE MAGNETISCHE FELDSTAERKE . G46 12.3 DER MAGNETISCHE FLUSS . G47 12.4 BEDINGUNGEN AN GRENZFLAECHEN . G47 12.5 MAGNETISCHE KREISE . G48 XXXIV INHALT 13 ZEITLICH VERAENDERLICHE MAGNETFELDER . G49 13.1 DAS INDUKTIONSGESETZ . G49 13.2 DIE MAGNETISCHE ENERGIE . G49 13.3 INDUKTIVITAETEN . G51 13.3.1 DIE SELBSTINDUKTIVITAET. - 13.3.2 DIE GEGENINDUKTIVITAET. - 13.3.3 BERECHNUNG VON SELBST UND GEGENINDUKTIVITAETEN. - 13.3.4 DIE GESPEICHERTE ENERGIE. 13.4 KRAEFTE IM MAGNETFELD . G53 14 ELEKTROMAGNETISCHE FELDER . G54 14.1 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN IN INTEGRALER UND DIFFERENTIELLER FORM . G54 14.2 DIE EINTEILUNG DER ELEKTROMAGNETISCHEN FELDER . G54 14.3 DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN BEI HARMONISCHER ZEITABHAENGIGKEIT . G55 15 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN . G55 15.1 DIE WELLENGLEICHUNG . G55 15.2 DIE ANREGUNG ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN . G56 15.3 DIE ABGESTRAHLTE LEISTUNG . G57 15.4 DIE PHASE UND AUS DIESER ABGELEITETE BEGRIFFE . G58 ENERGIETECHNIK H. ZUEMECK 16 PRINZIPIEN DER ENERGIEUMWANDLUNG . G59 16.0 GRUNDBEGRIFFE . G59 16.0.1 ENERGIE, LEISTUNG, WIRKUNGSGRAD. - 16.0.2 ENERGIETECHNISCHE BETRACHTUNGSWEISEN. - 16.0.3 DEFINITIONEN. 16.1 ELEKTRODYNAMISCHE ENERGIEUMWANDLUNG . G60 16.1.1 ENERGIEDICHTE IN MAGNETISCHEN UND ELEKTRISCHEN FELDERN. - 16.1.2 ENERGIEWANDLUNG IN ELEKTRISCHEN MASCHINEN. - 16.1.3 KOMMUTATORMASCHINEN. - 16.1.4 MAGNETISCHES DREHFELD. - 16.1.5 SYNCHRONMASCHINE. - 16.1.6 ASYNCHRONMOTOREN. 16.2 ELEKTROMAGNETE . G65 16.3 THERMISCHE WIRKUNGEN DES ELEKTRISCHEN STROMES . G66 16.3.1 WIDERSTANDSERWAERMUNG. - 16.3.2 BOGENENTLADUNG. 16.4 CHEMISCHE WIRKUNGEN DES ELEKTRISCHEN STROMES . G66 16.4.1 PRIMAERELEMENTE. - 16.4.2 AKKUMULATOREN. 16.5 DIREKTE ENERGIEWANDLUNG, PHOTOVOLTAISCHER EFFEKT, SOLARZELLEN . G67 17 UEBERTRAGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE . G67 17.1 LEISTUNGSDICHTE, SPANNUNGSABFALL . G67 17.2 STABILITAETSPROBLEME . G68 17.3 GRUNDSAETZLICHES ZUM BERUEHRUNGSSCHUTZ . G69 17.3.1 KOERPERSTROEME. - 17.3.2 SCHUTZMASSNAHMEN. 18 UMFORMUNG ELEKTRISCHER ENERGIE . G70 18.1 SCHALTEN . G70 18.2 GLEICHRICHTER, WECHSELRICHTER, UMRICHTER . G71 18.2.1 LEISTUNGSELEKTRONIK. - 18.2.2 NETZGEFUEHRTE STROMRICHTER MIT NATUERLICHER KOMMUTIERUNG. - 18.2.3 SELBSTGEFUEHRTE STROMRICHTER MIT ZWANGSKOMMUTIERUNG ODER ABSCHALTBAREN VENTILEN. INHALT XXXV NACHRICHTENTECHNIK K. HOFFMANN GRUNDLAGEN DER NACHRICHTENTECHNIK . G72 19 GRUNDBEGRIFFE . G72 19.1 SIGNAL, INFORMATION, NACHRICHT . G72 19.1.1 BESCHREIBUNG ZEITABHAENGIGER SIGNALE. - 19.1.2 DETERMINISTISCHE UND STOCHASTISCHE SIGNALE - 19.1.3 SYMBOLISCHE DARSTELLUNGSWEISE, BEWERTUNG. - 19.2.4 UNVERSCHLUESSELTE UND CODIERTE DARSTELLUNG. 19.2 AUFBEREITUNG, UEBERTRAGUNG, VERARBEITUNG . G74 19.2.1 GRUNDPRINZIP DER SIGNALUEBERTRAGUNG. - 19.2.2 EIGENSCHAFTEN VON QUELLEN UND SENKEN. - 19.2.3 GRUNDSCHEMA DER KOMMUNIKATION. - 19.2.4 BETRIEBSWEISE DER VIELFACHNUTZUNG. 19.3 SCHNITTSTELLE, FUNKTIONSBLOCK, SYSTEM . G75 19.3.1 KONSTRUKTIVE UND FUNKTIONELLE ABGRENZUNG. - 19.3.2 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNGSFORMEN. - 19.3.3 DARSTELLUNG IN FUNKTIONSBLOCKBILDEM. - 19.3.4 ZUSAMMENWIRKEN UND BETRIEBSVERHALTEN. 20 SIGNALEIGENSCHAFTEN . G76 20.1 SIGNALDYNAMIK, VERZERRUNGEN . G76 20.1.1 DAEMPFUNGSMASS UND PEGELANGABEN. - 20.1.2 LINEARE UND NICHTLINEARE VERZERRUNGEN. 20.2 AUFLOESUNG, STOERUNGEN, STOERABSTAND . G76 20.2.1 EMPFINDLICHKEIT UND AUSSTEUERUNG. - 20.2.2 STOERUNGSARTEN UND AUSWIRKUNGEN. - 20.2.3 MASSNAHMEN ZUR STOERVERMINDERUNG. 20.3 INFORMATIONSFLUSS, NACHRICHTENGEHALT . G77 20.3.1 HERLEITUNG DES ENTSCHEIDUNGSBAUMES. - 20.3.2. DARSTELLUNG MIT NACHRICHTENQUADER. - 20.3.3 GRENZWERTE UND MITTELUNGSZEITRAUM. - 20.3.4 KANALKAPAZITAET UND INFORMATIONSVERLUST. 20.4 RELEVANZ, REDUNDANZ, FEHLERKORREKTUR . G78 20.4.1 ERKENNUNGSSICHERHEIT BEI MUSTERN. - 20.4.2 STOEREINFLUESSE UND REDUNDANZ. - 20.4.3 FEHLERERKENNUNG UND FEHLERKORREKTUR. 21 BESCHREIBUNGSWEISEN . G78 21.1 SIGNALFILTERUNG, KORRELATION . G78 21.1.1 REICHWEITE DES FILTERUNGSBEGRIFFES. -21.1.2 LINEARE UND NICHTLINEARE VERZERRUNGEN. - 21.1.3 REDUNDANZVERTEILUNG IN MUSTERN. - 21.1.4 KREUZ-UND AUTOKORRELATION. - 21.1.5 AENDERUNG DER REDUNDANZVERTEILUNG. 21.2 ANALOGE UND DIGITALE SIGNALBESCHREIBUNG . G79 21.2.1 LINEARE BESCHREIBUNGSWEISE, UEBERLAGERUNG. - 21.2.2 BESCHREIBUNG NICHTLINEARER ZUSAMMENHAENGE. - 21.2.3 PARALLELE UND SERIELLE BEARBEITUNG. VERFAHREN DER NACHRICHTENTECHNIK . G80 22 AUFBEREITUNGSVERFAHREN . G80 22.1 BASISBANDSIGNALE, SIGNALWANDLER . G80 22.1.1 DYNAMIK DER SIGNALQUELLEN. - 22.1.2 DIREKTWANDLER, STEUERUNGSWANDLER. 22.2 ABTASTUNG, QUANTISIERUNG, CODIERUNG . G81 22.2.1 ZEITQUANTISIERUNG, ABTASTHEOREM. - 22.2.2 AMPLITUDENQUANTISIERUNG. - 22.2.3 DIFFERENZ UND BLOCKCODIERUNG. - 22.2.4 QUELLEN UND KANALCODIERUNG. 22.3 SINUSTRAEGER UND PULSTRAEGERMODULATION . G84 22.4.1 MODULATIONSPRINZIP UND DARSTELLUNGSARTEN. - 22.3.2 ZWEI-, EIN-UND RESTSEITENBANDMODULATION. - 22.3.3 FREQUENZ UND PHASENMODULATION. - 22.3.4 ZEITKONTINUIERLICHE UMTASTMODULATION. - 22.3.5 KONTINUIERLICHE PULSMODULATION. - 22.3.6 PULSCODE UND DELTAMODULATION. XXXVI INHALT 22.4 RAUM-, FREQUENZ UND ZEITMULTIPLEX . 22.4.1 BAUM UND MATRIXSTRUKTUR. - 22.4.2 DURCHSCHALT UND SPEICHERVERFAHREN. - 22.4.3 ZUGAENGLICHKEIT UND BLOCKIERUNG. - 22.4.4 TRAEGERFREQUENZVERFAHREN. - 22.4.5 GESCHLOSSENE UND OFFENE SYSTEME. - 22.4.6 ZEITSCHLITZ UND AMPLITUDENAUSWERTUNG. 23 SIGNALUEBERTRAGUNG . 23.1 KANALEIGENSCHAFTEN, UEBERTRAGUNGSRATE . 23.1.1 EIGENSCHAFTEN, VERZERRUNGEN, ENTZERRUNG. - 23.1.2 NUTZUNGSGRAD UND KOMPRESSIONSSYSTEME. 23.2 LEITUNGSGEBUNDENE UEBERTRAGUNGSWEGE . 23.2.1 SYMMETRISCHE UND UNSYMMETRISCHE LEITUNGEN. - 23.2.2 HOHLLEITER-UND GLASFASERARTEN. - 23.2.3 KABELNETZE. 23.3 DATENNETZE, INTEGRIERTE DIENSTE . 23.3.1 NETZGESTALTUNG, VERMITTLUNGSPROTOKOLL. - 23.3.2 FERNSCHREIBEN, BILDFEMUEBERTRAGUNG. - 23.3.3 VERBUNDNETZE MIT DIENSTINTEGRATION. 23.4 RICHTFUNK, RUNDFUNK, SPRECHFUNK . 23.4.1 FUNKWEGE, ANTENNEN, WELLENAUSBREITUNG. - 23.4.2 PUNKT-ZU-PUNKT-VERBINDUNG, SYSTEMPARAMETER. - 23.4.3 TON UND FEMSEHRUNDFUNK. - 23.4.4 STATIONAERER UND MOBILER SPRECHFUNK. 24 SIGNALVERARBEITUNG . 24.1 DETEKTIONSVERFAHREN, FUNKMESSUNG . 24.1.1 DETEKTIONSPRINZIPIEN, AUFLOESUNGSGRENZE. - 24.1.2 AUSSTEUERUNG UND VERZERRUNGEN. - 24.1.3 AMPLITUDEN UND FREQUENZDEMODULATION. - 24.1.4 PULSDEMODULATION, AUGENDIAGRAMM. - 24.1.5 FUNKMESSPRINZIP UND SIGNALAUSWERTUNG. 24.2 SIGNALREKONSTRUKTION, SIGNALSPEICHERUNG . 24.2.1 SYSTEMADAPTION UND UMSETZALGORITHMEN. - 24.2.2 SPEICHERDICHTE, SCHREIB UND LESERATE. - 24.2.3 FLUECHTIGE UND REMANENTE SPEICHERUNG. - 24.2.4 MAGNETISCHE, ELEKTRISCHE UND OPTISCHE SPEICHER. 24.3 SIGNALVERARBEITUNG UND SINGALVERMITTLUNG . 24.3.1 STRUKTUREN FUER DIE VERARBEITUNG ANALOGER UND DIGITALER SIGNALE. - 24.3.2 SIGNALAUSWERTUNG UND PARAMETERSTEUERUNG. - 24.3.3 REKURSION, ADAPTION, STABILITAET, VERKLEMMUNG. - 24.3.4 NETZARTEN, NETZFUEHRUNG, AUSFALLVERHALTEN. - 24.3.5 BELEGUNGSDICHTE, VERLUST UND WARTEZEITSYSTEME. ELEKTRONIK K. HOFFMANN, G. WIESEMANN, L. HAASE 25 ANALOGE GRUNDSCHALTUNGEN . 25.1 PASSIVE NETZWERKE (RLC-SCHALTUNGEN) . 25.1.1 TIEF UND HOCHPASSSCHALTUNG. - 25.1.2 DIFFERENZIER UND INTEGRIERGLIEDER. - 25.1.3 BANDPAESSE, BANDSPERREN, ALLPAESSE. - 25.1.4 RESONANZFILTER UND UEBERTRAGER. 25.2 NICHTLINEARE ZWEIPOLE (DIODEN) . 25.2.1 DIODENVERHALTEN (BESCHREIBUNG). -25.2.2 GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN. - 25.2.3 MISCHER UND DEMODULATOREN. - 25.2.4 BESONDERE DIODENSCHALTUNGEN. 25.3 AKTIVE DREIPOLE (TRANSISTOREN) . 25.3.1 TRANSISTORVERHALTEN. - 25.3.2 LINEARE KLEINSIGNALVERSTAERKER. - 25.3.3 LINEARE GROSSSIGNALVERSTAERKER (A UND B-BETRIEB). - 25.3.4 NICHTLINEARE GROSSSIGNALVERSTAERKER 25.4 OPERATIONSVERSTAERKER . 25.4.1 VERSTAERKUNG. - 25.4.2 IDEALER UND REALER OPERATIONSVERSTAERKER. - 25.4.3 KOMPARATOREN. - 25.4.4 ANWENDUNGEN DES UMKEHRVERSTAERKERS. - 25.4.5 ANWENDUNGEN DES ELEKTROMETERVERSTAERKERS. - 25.4.6 MITKOPPLUNGSSCHALTUNGEN (SCHMITT-TRIGGER). G88 G91 G91 G92 G93 G94 G96 G96 G98 G99 G101 G102 G104 G108 G116 INHALT XXXVII 26 DIGITALE GRUNDSCHALTUNGEN . 26.1 GATTER . 26.1.1 DIODENGATTER. - 26.1.2 DER TRANSISTOR ALS INVERTER. - 26.1.3 DTL-GATTER. - 26.1.4 TTL-GATTER. - 26.1.5 SCHALTKREISFAMILIEN (UEBERSICHT). - 26.1.6 BEISPIELE DIGITALER SCHALTNETZE. 26.2 EIN-BIT-SPEICHER . 26.2.1 EINFACHE KIPPSCHALTUNGEN. - 26.2.2 GETAKTETE SR-FLIPFLOPS. - 26.2.3 FLIPFLOPS MIT ZWISCHENSPEICHERUNG (MASTER-SLAVE-FLIPFLOPS, ZAEHLFLIPFLOPS). 26.3 SCHALTWERKE . 26.3.1 AUFFANG-UND SCHIEBEREGISTER. - 26.3.2 ZAEHLER. 27 HALBLEITERBAUELEMENTE . 27.1 GRUNDPRINZIPIEN ELEKTRONISCHER HALBLEITERBAUELEMENTE . 27.1.1 LADUNGSTRAEGER IN SILIZIUM. - 27.1.2 DAS BAENDERMODELL. - 27.1.3 STROMLEITUNG IN HALBLEITERN. - 27.1.4 AUSGLEICHSVORGAENGE BEI DER INJEKTION VON LADUNGSTRAEGERN. 27.2 HALBLEITERDIODEN . 27.2.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DES PN-UEBERGANGES. -27.2.2 DERPN UEBERGANG IN FLUSSPOLUNG. - 27.2.3 DER PN-UEBERGANG IN SPERRPOLUNG. - 27.2.4 DURCHBRUCHMECHANISMEN. - 27.2.5 KENNLINIENGLEICHUNG DES PN-UEBERGANGES. - 27.2.6 ZENERDIODEN. - 27.2.7 TUNNELDIODEN. - 27.2.8 KAPAZITAETSDIODEN. (YYVARAKTOREN " ). - 27.2.9 LEISTUNGSGLEICHRICHTERDIODEN, PN-DIODEN. - 27.2.10 MIKROWELLENDIODEN, RUECKWAERTSDIODEN. 27.3 BIPOLARE TRANSISTOREN . 27.3.1 PRINZIP UND WIRKUNGSWEISE. - 27.3.2 UNIVERSALTRANSISTOREN. KLEINLEISTUNGSTRANSISTOREN. - 27.3.3 SCHALTTRANSISTOREN. 27.4 HALBLEITERLEISTUNGSBAUELEMENTE . 27.4.1 DER THYRISTOR. - 27.4.2 DER ABSCHALTBARE THYRISTOR. - 27.4.3 ZWEIRICHTUNGS-THYRISTORDIODE (DIAC). - 27.4.4 BIDIREKTIONALE THYRISTORDIODE (TRIAC). 27.5 FELDEFFEKTBAUELEMENTE . 27.5.1 SPERRSCHICHT-FELDEFFEKT-TRANSISTOREN (JUNCTION-FET, PN-FET, MSFET ODER JFET). - 27.5.2 FELDEFFEKTTRANSISTOREN MIT ISOLIERTEM GATE (IG-FET, MISFET, MOSFET ODER MNSFET). 27.6 OPTOELEKTRONISCHE HALBLEITERBAUELEMENTE . 27.6.1 INNERER PHOTOEFFEKT. - 27.6.2 DER PHOTOWIDERSTAND. - 27.6.3 DER PN-UEBERGANG BEI LICHTEINWIRKUNG. - 27.6.4 DER PHOTOTRANSISTOR. - 27.6.5 DIE LUMINESZENZDIODE (LED). LITERATUR . H MESSTECHNIK H.-R. TRAENKLER 1 GRUNDLAGEN DER MESSTECHNIK . 1.1 UEBERSICHT . 1.1.1 MESSSYSTEME UND MESSKETTEN. -1.1.2 ANWENDUNGSGEBIETE UND AUFGABENSTELLUNGEN DER MESSTECHNIK. 1.2 UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN VON MESSGLIEDERN . 1.2.1 STATISCHE KENNLINIEN VON MESSGLIEDERN. - 1.2.2 DYNAMISCHE UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN VON MESSGLIEDERN. - 1.2.3 TESTFUNKTIONEN UND UEBERGANGSFUNKTIONEN FUER UEBERTRAGUNGSGLIEDER. - 1.2.4 DAS FREQUENZVERHALTEN DES UEBERTRAGUNGSGLIEDES 1. ORDNUNG. - 1.2.5 DAS FREQUENZVERHALTEN DES UEBERTRAGUNGSGLIEDES 2. ORDNUNG. - 1.2.6 SPRUNGANTWORT EINES UEBERTRAGUNGSGLIEDES 2. ORDNUNG. - 1.2.7 FREQUENZGANG EINES UEBERTRAGUNGSGLIEDES 2. ORDNUNG. -1.2.8 KENNGROESSEN FUER MESSGLIEDER HOEHERER ORDNUNGEN. G124 G124 G129 G132 G135 G135 G138 G142 G145 G147 G149 G152 HL HL H2 XXXVIII INHALT 1.3 MESSFEHLER . 1.3.1 ZUFAELLIGE UND SYSTEMATISCHE FEHLER. - 1.3.2 DEFINITION VON FEHLEM, FEHLERKURVEN UND FEHLERANTEILEN. - 1.3.3 LINEARITAETSFEHLER UND ZULAESSIGE FEHLERGRENZEN. - 1.3.4 EINFLUSSGROESSEN UND EINFLUSSEFFEKT. - 1.3.5 DISKRETE VERTEILUNGSFUNKTIONEN ZUFAELLIGER MESSWERTE. - 1.3.6 DIE NORMALVERTEILUNG. - 1.3.7 GAUSSSCHE FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT. - 1.3.8 WAHRSCHEINLICHKEITSPAPIER. - 1.3.9 FEHLERFORTPFLANZUNG ZUFAELLIGER FEHLER. - 1.3.10 FEHLERFORTPFLANZUNG SYSTEMATISCHER FEHLER. 2 STRUKTUREN DER MESSTECHNIK . 2.1 MESSSIGNALVERARBEITUNG DURCH STRUKTURELLE MASSNAHMEN . 2.1.1 DIE KETTENSTRUKTUR. -2.1.2 DIE PARALLELSTRUKTUR (DIFFERENZPRINZIP). - 2.1.3 DIE KREISSTRUKTUR. 2.2 DAS MODULATIONSPRINZIP . 2.3 STRUKTUR EINES DIGITALEN INSTRUMENTIERUNGSSYSTEMS . 2.3.1 ERHOEHUNG DES NUTZBAREN INFORMATIONSGEHALTS. - 3.2.2 STRUKTUR VON MIKROELEKTRONIKSYSTEMEN MIT DEZENTRALER INTELLIGENZ. 3 MESSGROESSENAUFNEHMER (SENSOREN) . 3.1 SENSOREN UND DEREN UMFELD . 3.1.1 AUFGABE DER SENSOREN. - 3.1.2 MESSEFFEKT UND EINFLUSSEFFEKT. - 3.1.3 ANFORDERUNGEN AN SENSOREN. - 3.1.4 SIGNALFORM DER SENSORSIGNALE. 3.2 SENSOREN FUER GEOMETRISCHE UND KINEMATISCHE GROESSEN . 3.2.1 RESISTIVE WEG UND WINKELAUFNEHMER. - 3.2.2 INDUKTIVE WEG UND LAENGEN AUFNEHMER. - 3.2.3 KAPAZITIVE AUFNEHMER FUER WEG UND HOEHENSTAND. - 3.2.4 MAGNETISCHE AUFNEHMER. - 3.2.5 CODIERTE WEG UND WINKELAUFNEHMER. - 3.2.6 INKREMENTALE AUFNEHMER. - 3.2.7 LASER-INTERFEROMETER. - 3.2.8 DREHZAHLAUFNEHMER. - 3.2.9 BESCHLEUNIGUNGSAUFNEHMER. 3.3 SENSOREN FUER MECHANISCHE BEANSPRUCHUNGEN . 3.3.1 DEHNUNGSMESSUNG MIT DEHNUNGSMESSSTREIFEN. - 3.3.2 KRAFTMESSUNG MIT DEHNUNGSMESSSTREIFEN. - 3.3.3 DRUCKMESSUNG MIT DEHNUNGSMESSSTREIFEN. - 3.3.4 DREHMOMENTMESSUNG MIT DEHNUNGSMESSSTREIFEN. - 3.3.5 MESSUNG VON KRAEFTEN UEBER DIE AUSLENKUNG VON FEDERKOERPEM. - 3.3.6 MESSUNG VON DRUECKEN UEBER DIE AUSLENKUNG VON FEDERKOERPEM. - 3.3.7 KRAFTMESSUNG UEBER SCHWINGSAITEN. - 3.3.8 WAAGE MIT ELEKTRODYNAMISCHER KRAFTKOMPENSATION. - 3.3.9 PIEZOELEKTRISCHE KRAFT UND DRUCKAUFNEHMER. 3.4 SENSOREN FUER STROEMUNGSTECHNISCHE KENNGROESSEN . 3.4.1 DURCHFLUSSMESSUNG NACH DEM WIRKDRUCKVERFAHREN. - 3.4.2 SCHWEBEKOERPER-DURCHFLUSSMESSUNG. - 3.4.3 DURCHFLUSSMESSUNG UEBER MAGNETISCHE INDUKTION. - 3.4.4 ULTRASCHALL-DURCHFLUSSMESSUNG. - 3.4.5 TURBINEN-DURCHFLUSSMESSER (MITTELBARE VOLUMENZAEHLER MIT MESSFLUEGELN). - 3.4.6 VERDRAENGUNGSZAEHLER (UNMITTELBARE VOLUMENZAEHLER). 3.5 SENSOREN ZUR TEMPERATURMESSUNG . 3.5.1 PLATIN-WIDERSTANDSTHERMOMETER. - 3.5.2 ANDERE WIDERSTANDSTHERMOMETER. - 3.5.3 THERMOELEMENTE ALS TEMPERATURAUFNEHMER. - 3.5.4 STRAHLUNGSTHERMOMETER (PYROMETER). 3.6 SENSORSPEZIFISCHE MESSSIGNALVERARBEITUNG . 3.6.1 ANALOGE MESSSIGNALVERARBEITUNG. - 3.6.2 INKREMENTALE MESSSIGNALVERAR BEITUNG. - 3.6.3 DIGITALE GRUNDVERKNUEPFUNGEN UND GRUNDFUNKTIONEN. - 3.6.4 PHYSIKALISCHE MODELLFUNKTIONEN FUER EINEN SENSOR. - 3.6.5 SKALIERUNG UND LINEARISIERUNG VON SENSORKENNLINIEN DURCH INTERPOLATION. - 3.6.6 INTERPOLATION VON SENSORKENNLINIEN MIT KUBISCHEN SPLINES. - 3.6.7 AUSGLEICHSKRITERIEN ZUR APPROXIMATION VON SENSORKENNLINIEN. - 3.6.8 KORREKTUR VON EINFLUSSEFFEKTEN AUF SENSORKENNLINIEN. - 3.6.9 DYNAMISCHE KORREKTUR VON SENSOREN. 4 MESSSCHALTUNGEN UND MESSVERSTAERKER . 4.1 SIGNALUMFORMUNG MIT VERSTAERKERLOSEN MESSSCHALTUNGEN . 4.1.1 STROM-SPANNUNGS-UMFORMUNG MIT MESSWIDERSTAND. -4.1.2 SPANNUNGSTEILER UND STROMTEILER. - 4.1.3 DIREKTANZEIGENDE WIDERSTANDSMESSUNG. H8 H14 H14 H16 H17 H18 H18 H20 H27 H32 H35 H39 H44 H44 INHALT XXXIX 4.2 MESSBRUECKEN UND KOMPENSATOREN . 4.2.1 QUALITATIVE BEHANDLUNG DER PRINZIPSCHALTUNGEN. - 4.2.2 SPANNUNGS UND STROMKOMPENSATION. - 4.2.3 MESSBRUECKEN IM AUSSCHLAGVERFAHREN (TEILKOMPENSATION). - 4.2.4 WHEATSTONE-BRUECKE IM ABGLEICHVERFAHREN. - 4.2.5 WECHSELSTROMBRUECKEN. 4.3 GRUNDSCHALTUNGEN VON MESSVERSTAERKERN . 4.3.1 OPERATIONSVERSTAERKER. - 4.3.2 ANWENDUNG VON OPERATIONSVERSTAERKERN ALS REINE NULLVERSTAERKER. - 4.3.3 DAS PRINZIP DER GEGENKOPPLUNG AM BEISPIEL DES REINEN SPANNUNGSVERSTAERKERS. - 4.3.4 DIE VIER GRUNDSCHALTUNGEN GEGENGEKOPPELTER MESSVERSTAERKER. 4.4 AUSGEWAEHLTE MESSVERSTAERKER-SCHALTUNGEN . 4.4.1 VOM STROMVERSTAERKER MIT SPANNUNGSAUSGANG ZUM INVERTIERER. - 4.4.2 AKTIVE BRUECKENSCHALTUNG. - 4.4.3 ADDIER UND SUBTRAHIERVERSTAERKER. - 4.4.4 DER ELEKTROMETERVERSTAERKER (INSTRUMENTATION AMPLIFIER). - 4.4.5 PRAEZISIONSGLEICHRICHTUNG. - 4.4.6 AKTIVE FILTER. - 4.4.7 LADUNGSVERSTAERKER. - 4.4.8 INTEGRATIONSVERSTAERKER FUER SPANNUNGEN. 5 ANALOGE MESSTECHNIK . 5.1 ANALOGE MESS WERKE . 5.1.1 PRINZIP DES LINEAREN DREHSPULMESSWERKS. - 5.1.2 STATISCHE EIGENSCHAFTEN DES LINEAREN DREHSPULMESSWERKS. 5.2 FUNKTIONSBILDUNG UND VERKNUEPFUNG MIT MESS WERKEN . 5.2.1 KEMMAGNETMESSWERK MIT RADIALEM SINUSFELD. - 5.2.2 QUOTIENTENBESTIMMUNG MIT KREUZSPULMESSWERKEN. - 5.2.3 BILDUNG VON LINEAREN MITTELWERTEN UND EXTREM WERTEN. - 5.2.4 BILDUNG VON QUADRATISCHEN MITTELWERTEN. - 5.2.5 MULTIPLIKATION MIT ELEKTRODYNAMISCHEN MESSWERKEN. - 5.2.6 INTEGRALWERTBESTIMMUNG MIT INDUKTIONSZAEHLEM. 5.3 PRINZIP UND ANWENDUNG DES ELEKTRONENSTRAHLOSZILLOSKOPS 5.3.1 ELEKTRONENSTRAHLROEHRE. ABLENKEMPFINDLICHKEIT. - 5.3.2 DARSTELLUNG DES ZEITLICHEN VERLAUFS PERIODISCHER MESSSIGNALE. - 5.3.3 BLOCKSCHALTBILD EINES OSZILLOSKOPS IN STANDARDAUSFUEHRUNG. - 5.3.4 ANWENDUNG EINES OSZILLOSKOPS IM X,Y-BETRIEB. - 5.3.5 FREQUENZKOMPENSIERTER EINGANGSTEILER. 6 DIGITALE MESSTECHNIK . 6.1 QUANTISIERUNG UND DIGITALE SIGNALDARSTELLUNG . 6.1.1 INFORMATIONSVERLUST DURCH QUANTISIERUNG. -6.1.2 DER RELATIVE QUANTISIERUNGSFEHLER. 6.2 ABTASTTHEOREM UND ABTASTFEHLER . 6.2.1 DAS SHANNONSCHE ABTASTTHEOREM. - 6.2.2 FREQUENZGANG BEI EXTRAPOLATION NULLTER ORDNUNG. - 6.2.3 ABTASTFEHLER EINES HALTEKREISES. 6.3 DIGITALE ZEIT UND FREQUENZMESSUNG . 6.3.1 PRINZIP DER DIGITALEN ZEIT UND FREQUENZMESSUNG. - 6.3.2 DER QUARZOSZILLATOR. 6.3.3 DIGITALE ZEITMESSUNG. - 6.3.4 DIGITALE FREQUENZMESSUNG. - 6.3.5 AUFLOESUNG UND MESSZEIT BEI DER PERIODENDAUER BZW. FREQUENZMESSUNG. - 6.3.6 REZIPROKWERTBILDUNG UND MULTIPERIODENDAUERMESSUNG. 6.4 ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG UEBER ZEIT ODER FREQUENZ ALS ZWISCHENGROESSEN . . . 6.4.1 CHARGE-BALANCING-UMSETZER. - 6.4.2 DUAL-SLOPE-UMSETZER. - 6.4.3 INTEGRIERENDE FILTERUNG BEI INTEGRIERENDEN UMSETZERN. 6.5 ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG NACH DEM KOMPENSATIONSPRINZIP . 6.5.1 PRINZIP DER ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG NACH DEM KOMPENSATIONSPRINZIP. - 6.5.2 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER MIT BEWERTETEN LEITWERTEN. - 6.5.3 DIGITAL-ANALOG UMSETZER MIT WIDERSTANDSKETTENLEITER. - 6.5.4 NACHLAUFUMSETZER MIT ZWEI RICHTUNGSZAEHLER. - 6.5.5 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER MIT SUKZESSIVER APPROXIMATION. 6.6 SCHNELLE ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG UND TRANSIENTENSPEICHERUNG . 6.6.1 PARALLELE ANALOG-DIGITAL-UMSETZER (FLASH-CONVERTER). - 6.6.2 TRANSIENTENSPEICHERUNG. LITERATUR . H47 H50 H53 H56 H57 H58 H67 H67 H68 H70 H73 H76 H79 H80 XL I INHALT REGELUNGS UND STEUERUNGSTECHNIK H. UNBEHAUEN 1 EINFUEHRUNG . II 1.1 EINORDNUNG DER REGELUNGS UND STEUERUNGSTECHNIK . II 1.2 DARSTELLUNG IM BLOCKSCHALTBILD . II 1.3 UNTERSCHEIDUNG ZWISCHEN REGELUNG UND STEUERUNG . II 1.4 BEISPIELE VON REGEL UND STEUERUNGSSYSTEMEN . 12 2 MODELLE UND SYSTEMEIGENSCHAFTEN . 14 2.1 MATHEMATISCHE MODELLE . 14 2.2 SYSTEMEIGENSCHAFTEN . 14 2.2.1 LINEARE UND NICHTLINEARE SYSTEME. - 2.2.2 SYSTEME MIT KONZENTRIERTEN UND VERTEILTEN PARAMETERN. - 2.2.3 ZEITVARIANTE UND ZEITINVARIANTE SYSTEME. - 2.2.4 SYSTEME MIT KONTINUIERLICHER UND DISKRETER ARBEITSWEISE. - 2.2.5 SYSTEME MIT DETERMINISTISCHEN ODER STOCHASTISCHEN VARIABLEN. - 2.2.6 KAUSALE SYSTEME. - 2.2.7 STABILE UND INSTABILE SYSTEME. - 2.2.8 EINGROESSEN UND MEHRGROESSENSYSTEME. 3 BESCHREIBUNG LINEARER KONTINUIERLICHER SYSTEME IM ZEITBEREICH . 18 3.1 BESCHREIBUNG MITTELS DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . 18 3.1.1 ELEKTRISCHE SYSTEME. - 3.1.2 MECHANISCHE SYSTEME. - 3.1.3 THERMISCHE SYSTEME. 3.2 BESCHREIBUNG MITTELS SPEZIELLER AUSGANGSSIGNALE . 110 3.2.1 DIE UEBERGANGSFUNKTION. - 3.2.2 DIE GEWICHTSFUNKTION (IMPULSANTWORT). - 3.2.2 DAS FALTUNGSINTEGRAL (DUHAMELSCHES INTEGRAL). 3.3 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG . 111 3.3.1 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG FUER EINGROESSENSYSTEME. - 3.3.2 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG FUER MEHRGROESSENSYSTEME. 4 BESCHREIBUNG LINEARER KONTINUIERLICHER SYSTEME IM FREQUENZBEREICH . . . 112 4.1 DIE LAPLACE-TRANSFORMATION . 112 4.2 DIE FOURIER-TRANSFORMATION . 113 4.3 DER BEGRIFF DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION . 114 4.3.1 DEFINITION. - 4.3.2 POLE UND NULLSTELLEN DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION. - 4.3.3 DAS RECHNEN MIT UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN. -4.3.4 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN G(S) UND DER ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG. - 4.3.5 DIE KOMPLEXE G-EBENE. 4.4 DIE FREQUENZGANGDARSTELLUNG . 116 4.4.1 DEFINITION. - 4.4.2 ORTSKURVENDARSTELLUNG DES FREQUENZGANGES. - 4.4.3 DARSTELLUNG DES FREQUENZGANGES DURCH FREQUENZKENNLINIEN (BODE-DIAGRAMM). 4.5 DAS VERHALTEN DER WICHTIGSTEN UEBERTRAGUNGSGLIEDER . 117 4.5.1 DAS PROPORTIONAL WIRKENDE GLIED (P-GLIED). - 4.5.2 DAS INTEGRIERENDE GLIED (I-GLIED). - 4.5.3 DAS DIFFERENZIERENDE GLIED (D-GLIED). - 4.5.4 DAS VERZOEGERUNGSGLIED 1. ORDNUNG (PT R GLIED). -4.5.5 DAS VERZOEGERUNGSGLIED 2. ORDNUNG (PT 2 -GLIED UND PT 2 S-GLIED). - 4.5.6 BANDBREITE EINES UEBERTRAGUNGS GLIEDES. - 4.5.7 SYSTEME MIT MINIMALEM UND NICHTMINIMALEM PHASENVERHALTEN. 5 DAS VERHALTEN LINEARER KONTINUIERLICHER REGELKREISE . 123 5.1 DYNAMISCHES VERHALTEN DES REGELKREISES . 123 5.2 STATIONAERES VERHALTEN DES REGELKREISES . 124 5.3 DER PID-REGLER UND DIE AUS IHM ABLEITBAREN REGLERTYPEN . 125 6 STABILITAET LINEARER KONTINUIERLICHER REGELSYSTEME . 128 6.1 DEFINITION DER STABILITAET . 128 6.2 ALGEBRAISCHE STABILITAETSKRITERIEN . 128 6.2.1 DAS HURWITZ-KRITERIUM. - 6.2.2 DAS ROUTH-KRITERIUM. INHALT XLI 6.3 DAS NYQUIST-VERFAHREN . 129 6.3.1 DAS NYQUIST-KRITERIUM IN DER ORTSKURVENDARSTELLUNG. - 6.3.2 DAS NYQUIST-KRITERIUM IN DER FREQUENZKENNLINIENDARSTELLUNG. - 6.3.3 VEREINFACHTE FORMEN DES NYQUIST-KRITERIUMS. 7 DAS WURZELORTSKURVENVERFAHREN . 132 7.1 DER GRUNDGEDANKE DES VERFAHRENS . 132 7.2 REGELN ZUR KONSTRUKTION VON WURZELORTSKURVEN . 133 8 ENTWURFSVERFAHREN FUER LINEARE KONTINUIERLICHE REGELSYSTEME . 135 8.1 PROBLEMSTELLUNG . 135 8.2 ENTWURF IM ZEITBEREICH . 135 8.2.1 GUETEMASSE IM ZEITBEREICH. - 8.2.2 INTEGRALKRITERIEN. - 8.2.3 QUADRATISCHE REGELFLAECHE. - 8.2.4 ERMITTLUNG OPTIMALER EINSTELLWERTE EINES REGLERS NACH DEM KRITERIUM DER MINIMALEN QUADRATISCHEN REGELFLAECHE. - 8.2.5 EMPIRISCHES VORGEHEN. 8.3 ENTWURF IM FREQUENZBEREICH . 140 8.3.1 KENNDATEN DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES IM FREQUENZBEREICH UND DEREN ZUSAMMENHANG MIT DEN GUETEMASSEN IM ZEITBEREICH. - 8.3.2 DIE KENNDATEN DES OFFENEN REGELKREISES UND DEREN ZUSAMMENHANG MIT DEN GUETEMASSEN DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES IM ZEITBEREICH. - 8.3.3 REGLERENTWURF NACH DEM FREQUENZKENNLINIEN-VERFAHREN. - 8.3.4 KORREKTURGLIEDER FUER PHASE UND AMPLITUDE. - 8.3.5 REGLERENTWURF MIT DEM WURZELORTSKURVENVERFAHREN. 8.4 ANALYTISCHE ENTWURFSVERFAHREN . 144 8.4.1 VORGABE DES VERHALTENS DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES. - 8.4.2 DAS VERFAHREN NACH TRUXAL-GUILLEMIN. - 8.4.3 ALGEBRAISCHES ENTWURFSVERFAHREN. 9 NICHTLINEARE REGELSYSTEME . 149 9.1 ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN NICHTLINEARER REGELSYSTEME . 149 9.2 REGELKREISE MIT ZWEI UND DREIPUNKTREGLEM . 149 9.3 ANALYSE NICHTLINEARER REGELSYSTEME MIT HILFE DER BESCHREIBUNGSFUNKTION . . . 150 9.3.1 DEFINITION DER BESCHREIBUNGSFUNKTION. -9.3.2 STABILITAETSUNTERSUCHUNG MITTELS DER BESCHREIBUNGSFUNKTION. 9.4 ANALYSE NICHTLINEARER REGELSYSTEME IN DER PHASENEBENE . 151 9.4.1 ZUSTANDSKURVEN. - 9.4.2 ANWENDUNG DER METHODE DER PHASENEBENE ZUR UNTERSUCHUNG VON RELAISSYSTEMEN. 9.5 STABILITAETSTHEORIE NACH LJAPUNOW . 153 9.5.1 DER GRUNDGEDANKE DER DIREKTEN METHODE VON LJAPUNOW. - 9.5.2 STABILITAETSSAETZE VON LJAPUNOW. - 9.5.3 ERMITTLUNG GEEIGNETER LJAPUNOW FUNKTIONEN. 9.6 DAS STABILITAETSKRITERIUM VON POPOV . 154 9.6.1 ABSOLUTE STABILITAET. - 9.6.2 FORMULIERUNG DES POPOV-KRITERIUMS. - 9.6.3 GEOMETRISCHE AUSWERTUNG DER POPOV-UNGLEICHUNG. 10 LINEARE ZEITDISKRETE SYSTEME (DIGITALE REGELUNG) . 156 10.1 ARBEITSWEISE DIGITALER REGELSYSTEME . 156 10.2 DARSTELLUNG IM ZEITBEREICH . 157 10.3 DIE Z-TRANSFORMATION . 158 10.4 DARSTELLUNG IM FREQUENZBEREICH . 159 10.4.1 DIE UEBERTRAGUNGSFUNKTION DISKRETER SYSTEME. - 10.4.2 DIE Z-UEBERTRAGUNGSFUNKTION KONTINUIERLICHER SYSTEME. 10.5 STABILITAET DISKRETER REGELSYSTEME . 160 10.5.1 STABILITAETSBEDINGUNGEN. - 10.5.2 STABILITAETSKRITERIEN. 10.6 REGELALGORITHMEN FUER DIE DIGITALE REGELUNG . 162 10.6.1 PID-ALGORITHMUS. - 10.6.2 KOMPENSATIONSALGORITHMUS FUER ENDLICHE EINSTELLZEIT. XLII INHALT 11 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG LINEARER REGELSYSTEME . 165 11.1 ALLGEMEINE DARSTELLUNG . 165 11.2 NORMALFORMEN FUER EINGROESSENSYSTEME . 165 11.3. STEUERBARKEIT UND BEOBACHTBARKEIT . . 166 11.4 SYNTHESE LINEARER REGELSYSTEME IM ZUSTANDSRAUM . 167 11.4.1 DAS GESCHLOSSENE REGELSYSTEM. - 11.4.2 DER GRUNDGEDANKE DER REGLERSYNTHESE. - 11.4.3 DIE MODALE REGELUNG. - 11.4.4 DAS VERFAHREN DER POLVORGABE. - 11.4.5 OPTIMALER ZUSTANDSREGLER NACH DEM QUADRATISCHEN GUETEKRITERIUM. - 11.4.6 DAS MESSPROBLEM. 12 SYSTEMIDENTIFIKATION . 170 12.1 DETERMINISTISCHE VERFAHREN ZUR SYSTEMIDENTIFIKATION . 170 12.1.1 WENDETANGENTEN UND ZEITPROZENTKENNWERTE-VERFAHREN. - 12.1.2 IDENTIFIKATION IM FREQUENZBEREICH. - 12.1.3 BERECHNUNG DES FREQUENZGANGES AUS DER UEBERGANGSFUNKTION. - 12.1.4 BERECHNUNG DER UEBERGANGSFUNKTION AUS DEM FREQUENZGANG. 12.2 STATISTISCHE VERFAHREN ZUR SYSTEMIDENTIFIKATION . 173 12.2.1 KORRELATIONSANALYSE. - 12.2.2 SPEKTRALE LEISTUNGSDICHTE. - 12.2.3 STATISTISCHE BESTIMMUNG DYNAMISCHER EIGENSCHAFTEN LINEARER SYSTEME. - 12.2.4 SYSTEMIDENTIFIKATION MITTELS PARAMETERSCHAETZVERFAHREN. 13 ADAPTIVE REGELSYSTEME . 175 13.1 BEGRIFFSDEFINITION . 175 13.2 DREI WICHTIGE GRUNDSTRUKTUREN ADAPTIVER REGELSYSTEME . 176 13.3 YYON-LINE " -IDENTIFIKATION DER REGELSTRECKE . 177 13.4 ZWEI WICHTIGE ENTWURFSPRINZIPIEN . 177 14 BINAERE STEUERUNGSTECHNIK . 178 14.1 GRUNDSTRUKTUR BINAERER/STEUERUNGEN . 178 14.1.1 SIGNALFLUSSPLAN. - 14.1.2 KLASSIFIZIERUNG BINAERER STEUERUNGEN. 14.2 GRUNDLAGEN DER KOMBINATORISCHEN UND DER SEQUENTIELLEN SCHALTUNGEN . 179 14.2.1 KOMBINATORISCHE SCHALTUNGEN. - 14.2.2 SYNTHESE UND ANALYSE SEQUENTIELLER SCHALTUNGEN. 14.3 DARSTELLUNG VON ZUSTAENDEN DURCH ZUSTANDSGRAPHEN UND PETRI-NETZE . 182 14.4 TECHNISCHE REALISIERUNG VON VERBINDUNGSPROGRAMMIERTEN STEUERUNGSEINRICHTUNGEN . 184 14.4.1 RELAISTECHNIK. - 14.4.2 DISKRETE BAUSTEINSYSTEME. 14.5 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN . 184 14.5.1 ARBEITSWEISE EINER SPEICHERPROGRAMMIERBAREN STEUERUNG (SPS). - 14.5.2 SPRACHEN FUER SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN. FORMELZEICHEN DER REGELUNGS UND STEUERUNGSTECHNIK . 187 LITERATUR . 188 J TECHNISCHE INFORMATIK H. LIEBIG, TH. FLIK, P. RECHENBERG MATHEMATISCHE MODELLE H. LIEBIG, P. RECHENBERG 1 BOOLESCHE ALGEBRA . J2 1.1 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN UND RECHENREGELN . J2 1.1.1 GRUNDVERKNUEPFUNGEN. - 1.1.2 AUSDRUECKE. - 1.1.3 AXIOME. - 1.1.4 SAETZE. INHALT XLIII 1.2 BOOLESCHE FUNKTIONEN . J4 1.2.1 VON DER MENGEN-ZUR VEKTORDARSTELLUNG. - 1.2.2 DARSTELLUNGSMITTEL. 1.3 NORMAL-UND MINIMALFORMEN . J6 1.3.1 KANONISCHE FORMEN BOOLESCHER FUNKTIONEN. - 1.3.2 MINIMIERUNG VON FUNKTIONSGLEICHUNGEN. 1.4 BOOLESCHE ALGEBRA UND LOGIK . J7 1.4.1 BEGRIFFE. - 14.2 LOGISCHES SCHLIESSEN UND MATHEMATISCHES BEWEISEN IN DER AUSSAGENLOGIK. -1.4.3 BEISPIEL FUER EINEN AUSSAGENLOGISCHEN BEWEIS. - 1.4.4 ENTSCHEIDBARKEIT UND VOLLSTAENDIGKEIT. 2 AUTOMATEN . J10 2.1 ENDLICHE AUTOMATEN . J10 2.1.1 AUTOMATEN MIT AUSGABEN. -2.1.2 FUNKTIONSWEISE. 2.2 HARDWAREORIENTIERTE AUTOMATENMODELLE . JLL 2.2.1 VON DER MENGEN ZUR VEKTORDARSTELLUNG. - 2.2.2 DARSTELLUNGSMITTEL. - 2.2.3 NETZDARSTELLUNGEN. 2.3 SOFTWAREORIENTIERTE AUTOMATENMODELLE . J15 2.3.1 ERKENNENDE AUTOMATEN UND FORMALE SPRACHEN. - 2.3.2 ERKENNENDE ENDLICHE AUTOMATEN. - 2.3.3 TURING-MASCHINEN. - 2.3.4 GRENZEN DER MODELLIERBARKEIT. DIGITALE SYSTEME H. LIEBIG 3 SCHALTNETZE . J18 3.1 SIGNALDURCHSCHALTUNG UND-VERKNUEPFUNG . J19 3.1.1 SCHALTER UND SCHALTERKOMBINATIONEN. - 3.1.2 DURCHSCHALTGLIEDER. - 3.1.3 VERKNUEPFUNGSGLIEDER. 3.2 SCHALTUNGEN FUER VOLLADDIERER . J22 3.2.1 VOLLADDIERER MIT DURCHSCHALTGLIEDEM. - 3.2.2 VOLLADDIERER MIT VERKNUEPFUNGSGLIEDEM. 3.3 SCHALTNETZE ZUR DATENVERARBEITUNG UND ZUM DATENTRANSPORT . J24 3.3.1 ARITHMETISCH-LOGISCHE EINHEITEN. - 3.3.2 MULTIPLEXER. - 3.3.3 SHIFTER. - 3.3.4 BUSSE. 3.4 SCHALTNETZE ZUR DATENCODIERUNG/-DECODIERUNG UND -SPEICHERUNG . J28 3.4.1 CODIERET, DECODIERER. - 3.4.2 FESTWERTSPEICHER. - 3.4.3 LOGISCHE FELDER. - 3.4.4 BEISPIEL EINES PLA-STEUERWERKS. - 4 SCHALTWERKE . J30 4.1 SIGNALVERZOEGERUNG UND-SPEICHERUNG . J32 4.1.1 FLIPFLOPS, DARSTELLUNG MIT TAKTSIGNALEN. - 4.1.2 FLIPFLOPS, ABSTRAKTION VON TAKTSIGNALEN. 4.2 REGISTERTRANSFER UND DATENSPEICHERUNG . J34 4.2.1 FLIPFLOPS AUF DER REGISTERTRANSFER-EBENE. - 4.2.2 REGISTER, SPEICHERZELLEN. - 4.2.3 SCHREIB-/LESESPEICHER. - 4.2.4 SPEICHER MIT SPEZIELLEM ZUGRIFF. 4.3 SCHALTWERKE ZUR DATENVERARBEITUNG . J38 4.3.1 ZAEHLER. -4.3.2 SHIFTREGISTER. - 4.3.3 LOGIK-/ARITHMETIKWERKE 4.4 SCHALTWERKE ZUR PROGRAMMSTEUERUNG UND ZUR PROGRAMMGESTEUERTEN DATENVERARBEITUNG . J40 4.4.1 PLA UND ROM-STEUERWERKE. - 4.4.2 BEISPIELE FUER PROGRAMMGESTEUERTE DATENVERARBEITUNGSWERKE (PROZESSOREN). - 4.4.3 PROZESSORAUFBAU AUS DER SICHT DER PROGRAMMIERUNG. 5 PROZESSORSTRUKTUREN . J43 5.1 PROZESSORBAU AUS DER SICHT DER MIKROPROGRAMMIERUNG . J44 5.1.1 DATENWERK. - 5.1.2 PROGRAMMWERK. XLIV INHALT 5.2 BEFEHLSFORMATE, BEFEHLSVORRAT . J47 5.2.1 BEFEHLSFORMATE. - 5.2.2 BEFEHLSVORRAT. 5.3 EIN TYPISCHER 32-BIT-CISC . J49 5.3.1 PROZESSORSTRUKTUR DES MC 68020. - 5.3.2 BEISPIEL FUER EIN MIKROPROGRAMM. - 5.3.3 BEISPIEL FUER EIN MASCHINENPROGRAMM. 5.4 EIN TYPISCHER 32-BIT-RISC . J41 5.4.1 PROZESSORSTRUKTUR FUER DEN SPARC. - 5.4.2 BEISPIEL FUER EIN MASCHINEN PROGRAMM. - 5.4.3 PROBLEME DER FLIESSBANDTECHNIK. 5.5 EIN SUPERSKALAR-/VLIW-PROZESSOR . J53 5.5.1 PRINZIPIELLE PROZESSORSTRUKTUR. - 5.5.2 PROBLEME DER PARALLELVERARBEITUNG. RECHNERORGANISATION TH. FLIK 6 INFORMATIONSDARSTELLUNG . J55 6.1 ZEICHEN-UND ZIFFEMCODES . J56 6.1.1 ASCII. -6.1.2 EBCDI-CODE. -6.1.3 BINAERCODES FUER DEZIMALZIFFEM (BCD-CODES). - 6.1.4 OKTALCODE UND HEXADEZIMALCODE. 6.2 CODESICHERUNG . J58 6.3 ASSEMBLERSPRACHE UND MASCHINENCODE . J59 6.3.1 SYMBOLE, ZAHLEN, AUSDRUECKE. - 6.3.2 ADRESSIERUNGSARTEN. - 6.3.3 ASSEMBLERANWEISUNGEN. - 6.3.4 BEFEHLSCODIERUNG. 6.4 DATENTYPEN . J61 6.4.1 ZUSTANDSGROESSE. - 6.4.2 BITVEKTOR. - 6.4.3 GANZE ZAHL (INTEGER). - 6.4.4 GLEITKOMMAZAHL (FLOATING-POINT NUMBER). - 6.4.5 VEKTOR. 7 PROZESSORFUNKTIONEN . J64 7.1 REGISTERSATZ UND PROZESSORSTATUS . J64 7.2 ADRESSIERUNGSARTEN . J65 7.3 ABLAUFSTEUERUNG . J67 7.3.1 SPRUNG UND PROGRAMMVERZWEIGUNG. - 7.3.2 UNTERPROGRAMME. 7.4 BETRIEBSARTEN UND AUSNAHMEVERARBEITUNG . J69 7.4.1 PRIVILEGIENEBENEN. - 7.4.2 PROGRAMMUNTERBRECHUNGEN (TRAPS, INTERRUPTS). - 7.4.3 AUSNAHMEVERARBEITUNG (EXCEPTION PROCESSING). 8 RECHNERSYSTEME . J71 8.1 BUSSE . J71 8.1.1 EIN-UND MEHRBUSSYSTEME. - 8.1.2 SYSTEMAUFBAU. - 8.1.3 BUSFUNKTIONEN. - 8.1.4 EINIGE GEBRAEUCHLICHE BUSSE. 8.2 SPEICHERORGANISATION . J77 8.2.1 HAUPTSPEICHER. - 8.2.2 CACHES. - 8.2.3 HINTERGRUNDSPEICHER. 8.3 EIN-/AUSGABEORGANISATION . J80 8.3.1 PROZESSORGESTEUERTE EIN-/AUSGABE. - 8.3.2 CONTROLLER UND KANALGESTEUERTE EIN-/AUSGABE. - 8.3.3 EIN-/AUSGABERECHNER. - 8.3.4 EIN-/AUSGABEGERAETE. 8.4 PARALLELARBEITENDE RECHNER . J84 8.4.1 VEKTORRECHNER MIT FLIESSBANDVERARBEITUNG. - 8.4.2 FELDRECHNER. - 8.4.3 MEHRPROZESSORSYSTEME. 8.5 RECHNEMETZE . J86 8.5.1 WEITVERKEHRSNETZE (WANS). - 8.5.2 PROTOKOLLE. - 8.5.3 DATENUEBERTRAGUNG. - 8.5.4 SCHNITTSTELLENVEREINBARUNGEN. - 8.5.5 LOKALE NETZE (LANS). - 8.5.6 VERTEILTE SYSTEME. 8.6 LEISTUNGSKENNGROESSEN VON RECHNERSYSTEMEN UND IHRE EINHEITEN . J90 INHALT XLV 9 BETRIEBSSYSTEME . J91 9.1 BETRIEBSSYSTEMARTEN . J92 9.2 PROZESS-, DATEI UND EIN-/AUSGABEVERWALTUNG . J93 9.2.1 PROZESSVERWALTUNG. - 9.2.2 INTERPROZESSKOMMUNIKATION. - 9.2.3 DATEIVERWALTUNG. - 9.2.4 EIN-/AUSGABEVERWALTUNG. 9.3 HAUPTSPEICHERVERWALTUNG . J95 9.3.1 EINPROGRAMMSYSTEME. - 9.3.2 MEHRPROGRAMMSYSTEME UND VIRTUELLE ADRESSIERUNG. - 9.3.3 SEGMENTIERUNG (SEGMENTING). - 9.3.4 SEITENVERWALTUNG (PAGING). - 9.3.5 SEGMENTIERUNG MIT SEITENVERWALTUNG. PROGRAMMIERUNG P. RECHENBERG 10 ALGORITHMEN . J99 10.1 BEGRIFFE . J99 10.2 DARSTELLUNGSARTEN . J99 10.2.1 ABSTRAKTIONSSCHICHTEN. 10.3 EINTEILUNGEN .J101 10.3.1 EINTEILUNG NACH STRUKTURMERKMALEN. - 10.3.2 EINTEILUNG NACH DEN DATEN STRUKTUREN. - 10.3.3 EINTEILUNG NACH DEM AUFGABENGEBIET. 10.4 KOMPLEXITAET . J103 11 DATENSTRUKTUREN UND DATENTYPEN . J104 11.1 BEGRIFFE . J104 11.1.1 DATENSTRUKTUR. - 11.1.2 DATENTYP. - 11.1.3 REPRAESENTATION. - 11.1.5 KONKRETE UND ABSTRAKTE DATENTYPEN. 11.2 ELEMENTARE DATENTYPEN . J106 11.3 LINEARE DATENSTRUKTUREN . J107 11.3.1 FELDER. - 11.3.2 VERBUENDE. - 11.3.3 ABSTRAKTE LINEARE DATENSTRUKTUREN. 11.4 BAEUME UND GRAPHEN . J 108 11.4.1 BINAERE BAEUME. - 11.4.2 ZYKLENFREIE UND ALLGEMEINE GRAPHEN. 11.5 MENGEN . JILL 11.6 DATEIEN . JILL 11.6.1 SEQUENTELLE DATEIEN. - 11.6.2 DIREKTZUGRIFFSDATEIEN. - 11.6.3 MISCHSORTIEREN. 12 PROGRAMMIERSPRACHEN . J113 12.1 BEGRIFFE UND EINTEILUNGEN . J113 12.1.1 UNIVERSAL-UND SPEZIALSPRACHEN. - 12.1.2 SEQUENTIELLE UND PARALLELE SPRACHEN. - 12.1.3 IMPERATIVE UND NICHTIMPERATIVE SPRACHEN (DENKMODELLE) 12.2 BESCHREIBUNGSVERFAHREN . J116 12.2.1 SYNTAX. - 12.2.2 SEMANTIK. 12.3 KONSTRUKTIONEN ALGORITHMISCHER SPRACHEN . J117 12.3.1 DEKLARATIONEN. - 12.3.2 ANWEISUNGEN. - 12.3.3 AUSDRUECKE. - 12.3.4 PROZEDUREN. - 12.3.5 MODULE. 12.4 PROGRAMMIERSPRACHEN FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN . J120 12.4.1 ZUR AUSWAHL DER PROGRAMMIERSPRACHE. - 12.4.2 FORTRAN. - 12.4.3 PASCAL UND MODULA-2. - 12.4.4 ADA. - 12.4.5 C UND C++. 12.5 PROGRAMMBIBLIOTHEKEN FUER NUMERISCHES RECHNEN . J123 12.6 PROGRAMMIERSYSTEME FUER NUMERISCHES UND SYMBOLISCHES RECHNEN . J123 13 SOFTWARETECHNIK . J123 13.1 BEGRIFFE, AUFGABEN UND PROBLEME . J123 13.1.1 EIGENSCHAFTEN GROSSER PROGRAMME. - 13.1.2 BEGRIFF DER SOFTWARETECHNIK. - 13.1.3 KOMPATIBILITAET UND PORTABILITAET. - 13.1.4 SOFTWARE-LEBENSZYKLUS UND PROTOTYPING. - 13.1.5 METHODEN UND WERKZEUGE. - 13.1.6 SOFTWARE-ENTWICKLUNGS UMGEBUNGEN. XLVI INHALT 13.2 PROBLEMANALYSE UND ANFORDERUNGSDEFINITION . J127 13.3 ENTWURF UND PROGRAMMENTWICKLUNG . J127 13.3.1 ENTWURFSMETHODEN. - 13.3.2 MODULARES PROGRAMMIEREN. - 13.3.3 STRUKTURIERTES PROGRAMMIEREN. - 13.3.4 DEFENSIVES PROGRAMMIEREN. - 13.3.5 MENSCH-MASCHINE-KOMMUNIKATION. 13.4 TEST . 1130 13.4.1 BEGRIFFE. - 13.4.2 TESTPROGRAMME (TESTTREIBER). - 13.4.3 MODULTEST. - 13.4.4 INTEGRATIONSTEST. - 13.4.5 LEISTUNGS-UND ABNAHMETEST. 13.5 QUALITAETSSICHERUNG . J131 13.6 DOKUMENTATION . J132 13.6.1 DOKUMENTGESTALTUNG. - 13.6.2 DOKUMENTATIONSWERKZEUGE. - 13.6.3 PROGRAMMINTEGRIERTE BENUTZERDOKUMENTATION. LITERATUR . J133 K ENTWICKLUNG UND KONSTRUKTION W. BEITZ 1 PRODUKTENTSTEHUNG . KL 1.1 LEBENSPHASEN EINES PRODUKTS . KL 1.1.1 TECHNISCHER LEBENSZYKLUS. - 1.1.2 WIRTSCHAFTLICHER LEBENSZYKLUS. 1.2 PRODUKTPLANUNG . K2 1.2.1 BEDEUTUNG. - 1.2.2 GRUNDLAGEN. - 1.2.3 VORGEHENSSCHRITTE. 1.3 PRODUKTENTWICKLUNG . K5 1.3.1 GENERELLES VORGEHEN. - 1.3.2 PRODUKTSPEZIFISCHES VORGEHEN. 2 AUFBAU TECHNISCHER PRODUKTE . K8 2.1 FUNKTIONSZUSAMMENHANG . K8 2.1.1 ALLGEMEINES. - 2.1.2 SPEZIELLE FUNKTIONEN. 2.2 WIRKZUSAMMENHANG . K10 2.2.1 PHYSIKALISCHE, CHEMISCHE UND BIOLOGISCHE EFFEKTE. - 2.2.2 GEOMETRISCHE UND STOFFLICHE MERKMALE. 2.3 BAUZUSAMMENHANG . K13 2.4 SYSTEMZUSAMMENHANG . K13 2.5 GENERELLE ZIELSETZUNGEN FUER TECHNISCHE PRODUKTE . K13 2.6 ANWENDUNGEN . K14 3 KONSTRUKTIONSMETHODEN . K14 3.1 ALLGEMEINE LOESUNGSMETHODEN . K14 3.1.1 ALLGEMEINER LOESUNGSPROZESS. - 3.1.2 SYSTEMTECHNISCHES VORGEHEN. - 3.1.3 PROBLEM-UND SYSTEMSTRUKTURIERUNG. - 3.1.4 ALLGEMEINE HILFSMITTEL. 3.2 METHODEN DES KONZIPIERENS . K17 3.2.1 INTUITIV BETONTE METHODEN. - 3.2.2 DISKURSIV BETONTE METHODEN. 3.3 METHODEN ZUR GESTALTUNG . K18 3.3.1 GRUNDREGELN DER GESTALTUNG. - 3.3.2 GESTALTUNGSPRINZIPIEN. - 3.3.3 GESTALTUNGSRICHTLINIEN. 3.4 BAUSTRUKTUREN . K24 3.4.1 BAUREIHEN. - 3.4.2 BAUKAESTEN. - 3.4.3 DIFFERENTIALBAUWEISE. - 3.4.4 INTEGRALBAUWEISE. - 3.4.5 VERBUNDBAUWEISE. 3.5 METHODEN DER AUSWAHL . K27 4 KONSTRUKTIONSELEMENTE . K30 4.1 BAU TEIL VERBINDUNGEN . K31 4.1.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. -4.1.2 FORMSCHLUSS. - 4.1.3 REIBSCHLUSS. -4.1.4 STOFFSCHLUSS. -4.1.5 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN. INHALT XLVII 4.2 FEDERN . K33 4.2.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.2.2 ZUG-DRUCKBEANSPRUCHTE METALLFEDEM. - 4.2.3 BIEGEBEANSPRUCHTE METALLFEDEM. - 4.2.4 DREHBEANSPRUCHTE METALLFEDEM. - 4.2.5 GUMMIFEDERN. - 4.2.6 GASFEDEM. - 4.2.7 ALLGEMEINE ANWENDUNGSNCHTLINIEN. 4.3 KUPPLUNGEN UND GELENKE . K36 4.3.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.3.2 FESTE KUPPLUNGEN. - 4.3.3 DREHSTARRE AUSGLEICHSKUPPLUNGEN. - 4.3.4 ELASTISCHE KUPPLUNGEN. - 4.3.5 SCHALTKUPPLUNGEN. - 4.3.6 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN. 4.4 LAGERUNGEN UND FUEHRUNGEN . K40 4.4.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.4.2 WAELZLAGERUNGEN UND -FUEHRUNGEN. - 4.4.3 HYDRODYNAMISCHE GLEITLAGERUNGEN UND -FUEHRUNGEN. - 4.4.4 HYDROSTATISCHE GLEITLAGERUNGEN UND -FUEHRUNGEN. - 4.4.5 MAGNETISCHE LAGERUNGEN UND -FUEHRUNGEN. - 4.4.6 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN. 4.5 MECHANISCHE GETRIEBE . K43 4.5.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.5.2 ZAHNRADGETRIEBE. - 4.5.3 KETTENGETRIEBE. - 4.5.4 RIEMENGETRIEBE. - 4.5.5 REIBRADGETRIEBE. - 4.5.6 KURBEL-(GELENK-) UND KURVENGETRIEBE. - 4.5.7 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN. 4.6 HYDRAULISCHE GETRIEBE . K48 4.6.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.6.2 HYDROSTATISCHE GETRIEBE (HYDROGETRIEBE). - 4.6.3 HYDRODYNAMISCHE GETRIEBE (FOETTINGER-GETRIEBE). - 4.6.4 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN. 4.7 ELEMENTE ZUR FUEHRUNG VON FLUIDEN . K50 4.7.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.7.2 ROHRE. - 4.7.3 ABSPERR UND REGELORGANE (ARMATUREN). - 4.7.4 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN. 4.8 DICHTUNGEN . K52 4.8.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.8.2 BERUEHRUNGSFREIE DICHTUNGEN ZWISCHEN RELATIV BEWEGTEN TEILEN. - 4.8.3 BERUEHRUNGSDICHTUNGEN ZWISCHEN RELATIV BEWEGTEN TEILEN (DYNAMISCHE DICHTUNGEN). - 4.8.4 BERUEHRUNGSDICHTUNGEN ZWISCHEN RUHENDEN TEILEN (STATISCHE DICHTUNGEN). - 4.8.5 MEMBRANDICHTUNGEN ZWISCHEN RELATIV BEWEGTEN BAUTEILEN. - 4.8.6 ANWENDUNGSRICHTLINIEN. 5 KONSTRUKTIONSMITTEL . K55 5.1 ZEICHNUNGEN . K55 5.2 RECHNERUNTERSTUETZTE KONSTRUKTION . K56 5.2.1 GRUNDLAGEN. - 5.2.2 RECHNEREINSATZ IN DEN KONSTRUKTIONSPHASEN. 5.3 NORMEN . K58 5.4 KOSTENERKENNUNG, WERTANALYSE . K58 5.4.1 BEEINFLUSSBARE KOSTEN. - 5.4.2 METHODEN DER KOSTENERKENNUNG. - 5.4.3 WERTANALYSE. LITERATUR . K60 PRODUKTION G. SPUR 1 GRUNDLAGEN . LI 1.1 PRODUKTIONSFAKTOREN . LI 1.2 PRODUKTIONSSYSTEME . L2 1.3 PRODUKTIVITAET . L3 1.4 PRODUKTIONSTECHNIK . L3 2 ROHSTOFFGEWINNUNG UND -ERZEUGUNG DURCH URPRODUKTION . L4 2.1 BIOTISCHE UND ABIOTISCHE ROHSTOFFE . L4 2.2 ENERGIEROHSTOFFE UND GUETERROHSTOFFE . L4 XLVIII INHALT 2.3 ERSCHLIESSEN UND GEWINNEN . L5 2.4 AUFBEREITEN . L6 3 STOFFWANDLUNG DURCH VERFAHRENSTECHNIK . L7 3.1 VERFAHRENSTECHNISCHE PROZESSE . L7 3.2 MECHANISCHE VERFAHRENSTECHNIK . L7 3.3 THERMISCHE VERFAHRENSTECHNIK . LIO 3.4 CHEMISCHE REAKTIONSTECHNIK . L12 4 FORMGEBUNG UND FUEGEN DURCH FERTIGUNGSTECHNIK . L12 4.1 FERTIGUNGSVERFAHREN UND FERTIGUNGSSYTEME: UEBERSICHT . L12 4.1.1 EINTEILUNG DER FERTIGUNGSVERFAHREN. - 4.1.2 FERTIGUNGSGENAUIGKEIT. - 4.1.3 FERTIGUNGSSYSTEME UND FERTIGUNGSPROZESSE. - 4.1.4 INTEGRIERTE FLEXIBLE FERTIGUNGSSYSTEME. 4.2 URFORMEN . L16 4.2.1 GIESSEN. - 4.2.2 PULVERMETALLURGIE. - 4.2.3 GALVANOFORMEN. 4.3 UMFORMEN . L18 4.3.1 WALZEN. - 4.3.2 SCHMIEDEN. - 4.3.3 STRANG-UND FLIESSPRESSEN. - 4.3.4 BLECHUMFORMUNG. 4.4 TRENNEN . L21 4.4.1 SCHERSCHNEIDEN. - 4.4.2 DREHEN. - 4.4.3 BOHREN, SENKEN, REIBEN. - 4.4.4 FRAESEN. - 4.4.5 HOBELN, STOSSEN, RAEUMEN, SAEGEN. - 4.4.6 SCHLEIFEN. - 4.4.7 HONEN. -4.4.8 LAEPPEN. - 4.4.9 POLIEREN. -4.4.10 ABTRAGEN. 4.5 FUEGEN . L34 4.6 BESCHICHTEN . L36 4.7 STOFFEIGENSCHAFTAENDEM . L38 5 PRODUKTIONSORGANISATION . L40 5.1 PRODUKTPLANUNG . L40 5.2 PRODUKTIONSPERSONALORGANISATION . L41 5.3 PRODUKTIONSPLANUNG . L43 5.4 PRODUKTIONSSTEUERUNG . L44 5.5 PRODUKTIONSBEWERTUNG . L45 6 PRODUKTIONSINFORMATIK . L45 6.1 AUFGABEN . L45 6.2 INFORMATIONSFLUSS . L46 6.3 RECHNERINTEGRIERTER FABRIKBETRIEB . L46 LITERATUR . L48 M BETRIEBSWIRTSCHAFT W. PLINKE 1 GEGENSTAND DER BETRIEBSWIRTSCHAFTSLEHRE . ML 2 DAS GRUNDMODELL DER BETRIEBSWIRTSCHAFTSLEHRE . ML 3 KONSTITUTIVE ENTSCHEIDUNGEN . M2 3.1 DIE GRUENDUNG DES BETRIEBES . M2 3.1.1 EINFLUSSFAKTOREN DER GRUENDUNGSENTSCHEIDUNG. - 3.1.2 DER BETRIEBLICHE STANDORT. 3.2 DAS WACHSTUM DES BETRIEBES . M3 3.3 DIE BEENDIGUNG DES BETRIEBES . M3 INHALT XLIX 3.4 DIE VERFASSUNG DES BETRIEBES . M4 3.4.1 DIE RECHTSFORM DES BETRIEBES. - 3.4.2 DIE MITBESTIMMUNG. 3.5 BETRIEBLICHE ZUSAMMENSCHLUESSE . M6 4 FUNKTIONSBEZOGENE ENTSCHEIDUNGEN . M7 4.1 DAS REALGUETERSYSTEM . M7 4.1.1 BESCHAFFUNG. -4.1.2 PRODUKTION. -4.1.3 ABSATZ. 4.2 DAS FINANZSYSTEM . M9 4.3 DAS SOZIALE SYSTEM . M9 4.3.1 DIE ORGANISATION DES BETRIEBES. - 4.3.2 PERSONALWIRTSCHAFT. - 4.3.3 MITARBEITERFUEHRUNG. 4.4 DAS INFORMATIONSSYSTEM . M12 4.4.1 INFORMATIONSSYSTEME DES BETRIEBES. - 4.4.2 DAS EXTERNE RECHNUNGSWESEN. - 4.4.3 DAS INTERNE RECHNUNGSWESEN. LITERATUR . M19 NORMUNG H. REIHLEN 1 NORMUNG IN DEUTSCHLAND . NI 1.1 NORMUNG: EINE TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHE UND WIRTSCHAFTLICHE OPTIMIERUNG . NI 1.2 DAS DIN DEUTSCHES INSTITUT FUER NORMUNG E. V. . NI 1.3 DIN-NORMEN - VERFAHREN ZU IHRER ERARBEITUNG UND RECHTLICHE BEDEUTUNG . N2 2 INTERNATIONALE UND EUROPAEISCHE NORMUNG . N3 2.1 INTERNATIONALE NORMUNG . N3 2.2 EUROPAEISCHE NORMUNG . N4 2.3 UEBERNAHME INTERNATIONALER NONNEN IN DAS DEUTSCHE NORMENWERK . N5 3 ERGEBNISSE DER NORMUNG . N5 3.1 TERMINOLOGIE . N6 3.2 RATIONALISIERUNG . N7 3.3 SICHERHEIT . N7 3.4 ERGONOMIE . N7 3.5 QUALITAETSMANAGEMENT . N7 3.6 VERBRAUCHERSCHUTZ . N8 3.7 UMWELTSCHUTZ . N8 3.8 INFORMATIONSTECHNIK - KOMMUNIKATION OFFENER SYSTEME (OPEN SYSTEMS INTERCONNECTION, OSI) . N10 3.9 RECHNERGESTUETZTE ENTWICKLUNG, KONSTRUKTION UND PRODUKTION (CAE, CAD, CIM) . N10 LITERATUR . NIL RECHT J. BORCK 1 MATERIELLES RECHT: UEBERBLICK . 01 2 VERFAHRENSRECHT . 01 2.1 GERICHTSBARKEITEN . O1 2.2 KLAGE UND MAHNVERFAHREN . 02 L INHALT 2.3 ZWANGSVOLLSTRECKUNG UND KONKURS . 03 2.4 STRAFPROZESS UND BUSSGELDVERFAHREN . 03 3 VERTRAEGE UND HAFTUNG . 04 3.1 KAUF-UND WERKVERTRAG . 04 3.2 BAUVERTRAG . 04 3.3 ARCHITEKTEN UND INGENIEURVERTRAG . 05 3.4 INTERNATIONALE ANLAGENVERTRAEGE . 05 3.5 MIETVERTRAG UND LEASING . 06 3.6 HAFTUNG UND SCHADENSERSATZ . 06 4 WIRTSCHAFTSRECHT . 07 5 ARBEITSRECHT . 07 5.1 QUELLEN . 07 5.2 ARBEITNEHMERSCHUTZRECHTE . 07 5.3 URLAUB . 08 5.4 MITWIRKUNGS UND MITBESTIMMUNGSRECHTE . 08 5.5 URHEBERRECHT . 08 6 VERWALTUNGSRECHT . 08 6.1 VERWALTUNG . 08 6.2 ALLGEMEINES VERWALTUNGSRECHT . 09 6.3 VERWALTUNGSVERFAHREN . 09 6.4 BESONDERES VERWALTUNGSRECHT . 09 7 STEUERN UND SOZIALVERSICHERUNG . 09 8 DATENSCHUTZ . 010 9 ENERGIERECHT . 010 10 UMWELTSCHUTZ . 010 LITERATUR . 012 P PATENTWESEN E. HAEUSSER 1 BEDEUTUNG DES PATENTWESENS . PI 1.1 TECHNISCHE SCHUTZRECHTE . PI 1.2 TECHNISCHEINFORMATION . PI 1.3 PATENTAEMTER . P2 1.3.1 DEUTSCHES PATENTAMT. - 1.3.2 EUROPAEISCHES PATENTAMT. 1.4 PATENTSTATISTIK . P2 2 PATENTE . P3 2.1 VORAUSSETZUNGENDERPATENTFAEHIGKEIT . P3 2.1.1 TECHNISCHE ERFINDUNG. -2.1.2 NEUHEIT. -2.1.3 ERFINDUNGSHOEHE. - 2.1.4 GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT. 2.2 DIE PATENTANMELDUNG . P5 2.3 ERTEILUNGSVERFAHREN . P5 2.3.1 OFFENSICHTLICHKEITSPRUEFUNG UND OFFENLEGUNG. - 2.3.2 PRUEFUNG AUF PATENTFAEHIGKEIT 2.4 EINSPRUCHSVERFAHREN . P7 2.5 NICHTIGKEITSVERFAHREN . P7 INHALT LI 2.6 SCHUTZDAUER, ERLOESCHEN, JAHRESGEBUEHREN UND ZAHLUNGSERLEICHTERUNGEN . P7 2.7 VERFUEGUNGEN UEBER DAS PATENT UND LIZENZVEREINBARUNGEN . P8 2.8 WIRKUNGEN DES PATENTS . P8 3 EUROPAEISCHES PATENTRECHT . P9 3.1 DIE EUROPAEISCHE PATENTANMELDUNG . P9 3.2 DAS EUROPAEISCHE VERFAHREN . P9 3.3 DAS ERTEILTE EUROPAEISCHE PATENT . P10 3.4 VOR UND NACHTEILE DES EUROPAEISCHEN PATENTS . P10 4 (INTERNATIONALER) PATENTZUSAMMENARBEITSVERTRAG (PCT) . P10 4.1 DIE PCT-ANMELDUNG . P10 4.2 DAS PCT-VERFAHREN . PLI 4.3 VOR-UND NACHTEILE . PLI 5 GEBRAUCHSMUSTER . PH 5.1 SCHUTZFAEHIGE ERFINDUNGEN . PLI 5.2 NEUHEIT, ERFINDUNGSHOEHE UND GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT . P12 5.3 ANMELDUNG UND EINTRAGUNG . P12 5.4 SCHUTZDAUER UND WIRKUNGEN DES GEBRAUCHSMUSTERS . P12 6 ARBEITNEHMERERFINDUNGSRECHT . P13 6.1 FREIE UND GEBUNDENE ERFINDUNGEN . P13 6.2 MELDUNG UND INANSPRUCHNAHME . P13 6.3 PFLICHTEN DES ARBEITGEBERS . P14 6.4 VERGUETUNGSANSPRUCH . P14 6.5 STREITIGKEITEN . P14 LITERATUR . P15 SACHVERZEICHNIS . S1
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