Physik für Ingenieure und Naturwissenschaftler: 1 Mechanik und Thermodynamik
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| Language: | German |
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Weinheim
Wiley-VCH
2002
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Inhalt
A
1 Einführung............................................................................................................................1
1.1 Einleitung..............................................................................................................................1
1.2 Messung und Maßeinheit.......................................................................................................2
2 Kinematik der Massenpunkte.............................................................................................4
2.1 Idealisierungen......................................................................................................................4
2.2 Geschwindigkeit....................................................................................................................5
2.3 Einführung in die Integralrechnung.......................................................................................9
2.4 Beschleunigung.....................................................................................................................12
2.5 Kreisbewegung......................................................................................................................16
2.6 Basiswissen...........................................................................................................................21
2.7 Aufgaben...............................................................................................................................21
3 Newtonsche Axiome und Kräfte.........................................................................................23
3.1 Das erste Newtonsche Axiom................................................................................................23
3.2 Das zweite und dritte Newtonsche Axiom............................................................................25
3.3 Lösung einfacher Bewegungsgleichungen............................................................................28
3.4 Reibungskräfte.......................................................................................................................35
3.5 Linear beschleunigte Bezugssysteme *.................................................................................42
3.6 Rotierende Bezugssysteme *.................................................................................................45
3.7 Basiswissen...........................................................................................................................53
3.8 Aufgaben...............................................................................................................................55
4 Arbeit, Leistung und Energie..............................................................................................61
4.1 Arbeit.....................................................................................................................................61
4.2 Leistung.................................................................................................................................66
4.3 Energie..................................................................................................................................70
4.4 Basiswissen...........................................................................................................................75
4.5 Aufgaben...............................................................................................................................77
VIII Inhalt
5 Impulssatz und Drehimpulssatz..........................................................................................84
5.1 Der Kraftstoß.........................................................................................................................84
5.2 Impulssatz..............................................................................................................................87
5.3 Drehimpulssatz für Massenpunkte........................................................................................99
5.4 Basiswissen...........................................................................................................................108
5.5 Aufgaben...............................................................................................................................109
6 Bewegungen starrer Körper................................................................................................113
6.1 Schwerpunktsatz....................................................................................................................114
6.2 Trägheitsmomente.................................................................................................................118
6.3 Drehungen um raumfeste Achsen..........................................................................................124
6.4 Ebene Bewegungen starrer Körper........................................................................................130
6.5 Kinetische Energie ebener Bewegungen...............................................................................136
6.6 Unwuchtkräfte.......................................................................................................................137
6.7 Piäzession und
6.8 Basiswissen...........................................................................................................................146
6.9 Aufgaben...............................................................................................................................149
7 Lineare Schwingungen.........................................................................................................154
7.1 Freie Schwingungen..............................................................................................................154
7.2 Erzwungene Schwingungen..................................................................................................163
7.3 Einschwingungen *...............................................................................................................173
7.4 Mechanische und elektrische Schwingungen *.....................................................................176
7.5 Gekoppelte Pendel.................................................................................................................177
7.6 Basiswissen...........................................................................................................................182
7.7 Aufgaben...............................................................................................................................185
8 Strömungslehre....................................................................................................................191
8.1 Grundlagen............................................................................................................................191
8.2 Die Bemoulli-Gleichung.......................................................................................................195
8.3 Laminare Strömungen...........................................................................................................206
8.4 Turbulenzbildung und Reynolds-Zahl...................................................................................213
8.5 Turbulente Rohrströmungen..................................................................................................218
8.6
8.7 Modelltechnik *.....................................................................................................................224
8.8 Basiswissen...........................................................................................................................225
8.9 Aufgaben...............................................................................................................................228
Inhalt
В
9 Einführung in die Thermodynamik....................................................................................233
10 Temperatur.........................................................................................................................235
10.1 Definition der Temperaturskala...........................................................................................235
10.2 Thermische Ausdehnung.....................................................................................................239
10.3 Temperaturmessung............................................................................................................244
10.4 Basiswissen.........................................................................................................................245
10.5 Aufgaben....!........................................................................................................................246
11 Ideale Gasgleichung...........................................................................................................248
11.1 Naturkonstanten...................................................................................................................248
11.2 Aufstellung der idealen Gasgleichung.................................................................................250
11.3 Basiswissen.........................................................................................................................253
11.4 Aufgaben.............................................................................................................................253
12 Kinetische Gastheorie........................................................................................................256
12.1 Definition des idealen Gases...............................................................................................256
12.2 Grundgleichung der kinetischen Gastheorie........................................................................257
12.3 Geschwindigkeitsvetteilung................................................................................................264
12.4 Basiswissen.........................................................................................................................269
12.5 Aufgaben.............................................................................................................................270
13 Erster Hauptsatz der Thermodynamik............................................................................271
13.1 Wärme.................................................................................................................................271
13.2 Erster Hauptsatz der Thermodynamik.................................................................................272
13.3 Wärmeübergang..................................................................................................................273
13.4 Volumenänderungsarbeit.....................................................................................................275
13.5 Gleichverteilungssatz und Wärmekapazität.........................................................................280
13.6 Adiabatische Zustandsänderungen......................................................................................286
13.7 Basiswissen.........................................................................................................................290
13.8 Aufgaben.............................................................................................................................293
14 Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik.........................................................................297
14.1 Formulierungen von Clausius und Kelvin...........................................................................297
14.2 Reversible und irreversible Prozesse...................................................................................300
14.3 Wirkungsgrad reversibler und irreversibler Prozesse..........................................................307
X
14.4 Carnotscher Kreisprozess....................................................................................................310
14.5 Basiswissen.........................................................................................................................318
14.6 Aufgaben.............................................................................................................................319
15 Entropie...............................................................................................................................324
15.1 Definition der Entropie........................................................................................................324
15.2 Eigenschaften der Entropie..................................................................................................328
15.3 Dritter Hauptsatz der Thermodynamik................................................................................336
15.4 Basiswissen.........................................................................................................................337
15.5 Aufgaben.............................................................................................................................338
16
16.1 Umwandlungswärmen und
16.2 Verdampfung und Kondensation.........................................................................................347
16.3
ló^p.V-Diagramme
16.5 Zustandsgieichung realer Gase............................................................................................363
16.6 Verflüssigung von Gasen *..................................................................................................366
16.7 Kältemaschinen...................................................................................................................369
16.8 Basiswissen.........................................................................................................................373
16.9 Aufgaben.............................................................................................................................376
17 Wärnieübertragung...........................................................................................................379
17.1 Wärmeleitung......................................................................................................................379
17.2
17.3 Wärmestrahlung..................................................................................................................389
17.4 Basiswissen.........................................................................................................................401
17.5 Aufgaben.............................................................................................................................403
Lösungen
Lösungen: 2 Kinematik der Massenpunkte.................................................................................409
Lösungen: 3 Newtonsche Axiome und Kräfte.............................................................................412
Lösungen: 4 Arbeit, Energie und Leistung..................................................................................422
Lösungen: 5 Impuls- und Drehimpulssatz...................................................................................435
Lösungen: 6 Starrer Körper.........................................................................................................442
Lösungen: 7 Lineare Schwingungen...........................................................................................453
Lösungen: 8 Strömungslehre.......................................................................................................465
Lösungen: 10 Temperatur............................................................................................................476
Inhalt
Lösungen: 11 Ideale Gasgleichung..............................................................................................479
Lösungen: 12 Kinetische Gastheorie...........................................................................................482
Lösungen: 13 Erster Hauptsatz....................................................................................................483
Lösungen: 14 Zweiter Hauptsatz.................................................................................................491
Lösungen: 15 Entropie................................................................................................................501
Lösungen: 16 Phasenumwandlungen..........................................................................................507
Lösungen: 17 Wärmeübertragung...............................................................................................514
Index.........................................................................................................................................531
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