Hütte: mit 337 Tabellen Das Ingenieurwissen
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| Previous Title: | Hütte / Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer
2004
|
| Edition: | 32., aktualisierte Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | Getr. Zählung zahlr. graph. Darst. |
| ISBN: | 3540203257 |
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HUETT
HERAUSGEBER: AKADEMISCHER VEREIN HUETTE E.V, BERLIN DAS INGENIEURWISSEN
32.,
AKTUALISIERTE AUFLAGE
HERAUSGEGEBEN VON HORST CZICHOS
MANFRED HENNECKE
MIT 1704 ABBILDUNGEN UND 337 TABELLEN
W
SPRINGER
IMAGE 2
INHALT
D IE I N G E N I E U R W I S S E N S C H A F T EN I HR PROFIL IN TECHNIK
U ND GESELLSCHAFT, S T U D I UM U ND B E R UF
H. CZICHOS
1 TECHNIK UND TECHNISCHE SYSTEME: FUNKTION, STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN 1
2 INGENIEURAUFGABEN 3
2.1 AUFGABEN DER INGENIEURE IN DER TECHNIK 4
2.2 AUFGABEN DER INGENIEURE IM MANAGEMENT 5
3 RAHMENBEDINGUNGEN DER INGENIEURTAETIGKEIT 9
4 DIE INGENIEURWISSENSCHAFTEN IM STUDIUM 10
5 DIE GRUNDDISZIPLINEN DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN 12
LITERATUR 14
A
M A T H E M A T IK U ND STATISTIK P. R UE G E, M. W E R M U TH MATHEMATIK
P. R UE GE
1 MENGEN, LOGIK, GRAPHEN AI
1.1 MENGEN AI
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.
IMAGE 3
XII INHALT
3 MATRIZEN UND TENSOREN A9
3.1 MATRIZEN A9
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.
4.2 KURVEN, FLAECHEN 1. UND 2. ORDNUNG AI8
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 3. UND 4. ORDNUNG A37
8.2 ZYKLOIDEN, SPIRALEN A38
8.3 DELTA-, HEAVISIDE- UND 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. A46
10 INTEGRATION REELLER FUNKTIONEN EINER VARIABLEN A47
10.1 UNBESTIMMTES INTEGRAL A47
10.2 BESTIMMTES INTEGRAL A48
10.2.1 INTEGRATIONSREGELN. - 10.2.2 UNEIGENTLICHE INTEGRALE
11 DIFFERENTIATION REELLER FUNKTIONEN MEHRERER VARIABLEN A51
11.1 GRENZWERT, STETIGKEIT A51
11.2 ABLEITUNGEN A52
11.2.1 FUNKTIONSDARSTELLUNG NACH TAYLOR. - 11.2.2 EXTREMA.
IMAGE 4
INHALT XIII
12 INTEGRATION REELLER FUNKTIONEN MEHRERER VARIABLEN A55
12.1 PARAMETERINTEGRALE A55
12.2 DOPPELINTEGRALE A55
12.3 UNEIGENTLICHE BEREICHSINTEGRALE A56
12.4 DREIFACHINTEGRALE A56
12.5 VARIABLENTRANSFORMATION A57
12.6 KURVENINTEGRALE A58
12.7 OBERFLAECHENINTEGRALE A58
13 DIFFERENTIALGEOMETRIE DER KURVEN A59
13.1 EBENE KURVEN A59
13.1.1 TANGENTE, KRUEMMUNG. - 13.1.2 HUELLKURVE.
13.2 RAEUMLICHE KURVEN A61
14 RAEUMLICHE DREHUNGEN A61
15 DIFFERENTIALGEOMETRIE GEKRUEMMTER FLAECHEN A62
16 DIFFERENTIALGEOMETRIE IM RAUM A63
16.1 BASEN, METRIK A63
16.2 KRUMMLINIGE KOORDINATEN A64
17 DIFFERENTIATION UND INTEGRATION IN FELDERN A65
17.1 NABLA-OPERATOR A65
17.2 FLUSS, ZIRKULATION A67
17.3 INTEGRALSAETZE A68
18 DIFFERENTIATION UND INTEGRATION KOMPLEXER FUNKTIONEN A69
18.1 DARSTELLUNG, STETIGKEIT KOMPLEXER FUNKTIONEN A69
18.2 ABLEITUNG A70
18.3 INTEGRATION A70
19 KONFORME ABBILDUNG A73
20 ORTHOGONALSYSTEME A74
21 FOURIER-REIHEN A75
21.1 REELLE ENTWICKLUNG A75
21.2 KOMPLEXE ENTWICKLUNG A76
22 POLYNOMENTWICKLUNGEN A78
23 INTEGRALTRANSFORMATIONEN A79
23.1 FOURIER-TRANSFORMATION A79
23.2 LAPLACE-TRANSFORMATION A79
23.3 Z-TRANSFORMATION A82
24 GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN A83
24.1 EINTEILUNG A83
24.2 GEOMETRISCHE INTERPRETATION A83
25 LOESUNGSVERFAHREN FUER GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN A84
25.1 TRENNUNG DER VERAENDERLICHEN A84
25.2 TOTALES DIFFERENTIAL A84
25.3 SUBSTITUTION A85
IMAGE 5
XIV INHALT
25.4 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN A85
25.5 LINEARE DIFFERENTIALGLEICHUNG, KONSTANTE KOEFFIZIENTEN A86
25.6 NORMIERTES FUNDAMENTALSYSTEM A87
25.7 GREENSCHE FUNKTION A88
25.8 INTEGRATION DURCH REIHENENTWICKLUNG A89
25.9 INTEGRALGLEICHUNGEN A89
26 SYSTEME VON DIFFERENTIALGLEICHUNGEN A89
27 SELBSTADJUNGIERTE DIFFERENTIALGLEICHUNG A91
28 KLASSISCHE NICHTELEMENTARE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN A92
29 PARTIELLE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 1. ORDNUNG A93
30 PARTIELLE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 2. ORDNUNG A94
31 LOESUNGEN PARTIELLER DIFFERENTIALGLEICHUNGEN A96
31.1 SPEZIELLE LOESUNGEN DER WELLEN-UND POTENTIALGLEICHUNG A96
31.2 FUNDAMENTALLOESUNGEN A97
32 VARIATIONSRECHNUNG A98
32.1 FUNKTIONALE : A98
32.2 OPTIMIERUNG A101
32.3 LINEARE OPTIMIERUNG A102
33 LINEARE GLEICHUNGSSYSTEME A103
33.1 GESTAFFELTE SYSTEME A103
33.2 GAUSSVERWANDTE VERFAHREN A104
33.3 UEBERBESTIMMTE SYSTEME A106
33.4 TESTMATRIZEN A106
34 NICHTLINEARE GLEICHUNGEN A107
34.1 FIXPUNKTITERATION, KONVERGENZORDNUNG A107
34.2 SPEZIELLE ITERATIONSVERFAHREN A108
34.3 NICHTLINEARE GLEICHUNGSSYSTEME A HO
35 MATRIZENEIGENWERTPROBLEM A HO
35.1 HOMOGENE MATRIZENFUNKTIONEN, NORMALFORMEN A HO
35.2 SYMMETRISCHE MATRIZENPAARE AI 13
35.3 TESTMATRIZEN AI 14
35.4 SINGULAERWERTZERLEGUNG AI 15
36 INTERPOLATION AI 16
36.1 NICHTPERIODISCHE INTERPOLATION AI 16
36.2 PERIODISCHE INTERPOLATION AI 19
36.3 INTEGRATION DURCH INTERPOLATION A120
37 NUMERISCHE INTEGRATION VON DIFFERENTIALGLEICHUNGEN AI22
37.1 ANFANGSWERTPROBLEME A122
37.2 RANDWERTPROBLEME A125
37.3 MEHRGITTERVERFAHREN (MULTIGRID METHOD) A127
IMAGE 6
INHALT
XV
WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG UND STATISTIK
M. W E R M U TH
38 WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG A128
38.1 ZUFALLSEXPERIMENT UND ZUFALLSEREIGNIS A128
38.2 KOMBINATORIK A129
38.3 WAHRSCHEINLICHKEIT VON ZUFALLSEREIGNISSEN A130
38.4 BEDINGTE WAHRSCHEINLICHKEIT A131
38.5 UNABHAENGIGKEIT VON EREIGNISSEN AI 31
38.6 RECHENREGELN FUER WAHRSCHEINLICHKEITEN AI 32
39 ZUFALLSVARIABLE UND WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNG A133
39.1 ZUFALLSVARIABLEN A133
39.2 WAHRSCHEINLICHKEITS- UND VERTEILUNGSFUNKTION EINER DISKRETEN
ZUFALLSVARIABLEN A133
39.3 WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTE UND VERTEILUNGSFUNKTION EINER STETIGEN
ZUFALLSVARIABLEN A134
39.4 KENNGROESSEN VON WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN A134
39.4.1 A-QUANTIL. - 39.4.2 ERWARTUNGSWERT EINER FUNKTION EINER
ZUFALLSGROESSE. 39.4.3 LAGEPARAMETER EINER VERTEILUNG. - 39.4.4
STREUUNGSPARAMETER EINER VERTEILUNG 39.5 STOCHASTISCHE UNABHAENGIGKEIT
VON ZUFALLSGROESSEN A135
39.6 KORRELATION VON ZUFALLSGROESSEN A135
40 DESKRIPTIVE STATISTIK A148
40.1 AUFGABEN DER STATISTIK A148
40.2 GRUNDBEGRIFFE A148
40.3 HAEUFIGKEIT UND HAEUFIGKEITSVERTEILUNG A148
40.4 KENNGROESSEN EMPIRISCHER VERTEILUNGEN A149
40.4.1 LAGEPARAMETER. - 40.4.2 STREUUNGSPARAMETER.
40.5 EMPIRISCHER KORRELATIONSKOEFFIZIENT A150
41 INDUKTIVE STATISTIK A151
41.1 STICHPROBENAUSWAHL A151
41.2 STICHPROBENFUNKTIONEN A151
42 STATISTISCHE SCHAETZVERFAHREN AI51
42.1 SCHAETZFUNKTION A151
42.2 PUNKTSCHAETZUNG A151
42.3 INTERVALLSCHAETZUNG A152
43 STATISTISCHE PRUEFVERFAHREN A153
43.1 ABLAUF EINES TESTS A153
43.2 TEST DER GLEICHHEIT DES ERWARTUNGSWERTES P EINES QUANTITATIVEN
MERKMALS MIT EINEM GEGEBENEN WERT SS 0 (PARAMETERTEST) AI54
43.3 TEST DER GLEICHHEIT DES ANTEILSWERTES P EINES QUALITATIVEN MERKMALS
MIT EINEM GEGEBENEN WERT P 0 (PARAMETERTEST) A155
43.4 TEST DER GLEICHHEIT EINER EMPIRISCHEN MIT EINER THEORETISCHEN
VERTEILUNG (ANPASSUNGSTEST) A155
43.5 PRUEFEN DER UNABHAENGIGKEIT ZWEIER ZUFALLSGROESSEN
(KORRELATIONSKOEFFIZIENT) A156
44 REGRESSION A156
44.1 GRUNDLAGEN A156
44.2 SCHAETZWERTE FUER A, SS UND A 2 AI56
44.3 KONFIDENZINTERVALLE FUER DIE PARAMETER SS, A 2 UND FI(X) A157
IMAGE 7
INHALT
44.4 PRUEFEN EINER HYPOTHESE UEBER DEN REGRESSIONSKOEFFIZIENTEN A157
44.5 BEISPIEL ZUR REGRESSIONSRECHNUNG A157
FORMELZEICHEN DER WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG UND STATISTIK AI 59
LITERATUR A159
PHYSIK
H. NIEDRIG
0 UEBERSICHT BL
1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN B2
1 . 1 PHYSIKALISCHE GROESSEN B2
1.2 BASISGROESSEN UND -EINHEITEN B2
1.3 DAS INTERNATIONALE EINHEITENSYSTEM, KONSTANTEN UND EINHEITEN B3
/. 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. 2.4 GERADLINIG BESCHLEUNIGTE RELATIVBEWEGUNG
B12
2.5 ROTATORISCHE RELATIVBEWEGUNG B12
3 KRAFT UND IMPULS B13
3.1 TRAEGHEITSGESETZ B13
3.2 KRAFTGESETZ B13
3.2.1 GEWICHTSKRAFT. - 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 (*INNERE 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.
IMAGE 8
INHALT XVII
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 (MASSENZENTRUM), 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
7.3 DREHIMPULS EINES STARREN KOERPERS B53
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 ABIAUFRICHTUNG 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
IMAGE 9
XVIII INHALT
//. 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 ELEKTRISCHE LEITER IM ELEKTROSTATISCHEN FELD, INFLUENZ B I LL
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 B122
13.3 DIE MAGNETISCHE KRAFT AUF STROMDURCHFLOSSENE LEITER B125
13.4 MATERIE IM MAGNETISCHEN FELD, MAGNETISCHE POLARISATION B126
14 ZEITVERAENDERLICHE ELEKTROMAGNETISCHE FELDER B132
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 B139
15.1 OHMSCHES GESETZ B139
15.2 GLEICHSTROMKREISE, KIRCHHOFFSCHE SAETZE B140
15.3 WECHSELSTROMKREISE B141
15.3.1 WECHSELSTROMARBEIT. - 15.3.2 TRANSFORMATOR.15.3.3
SCHEINWIDERSTAND VON R, L UND C. 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 B149
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.
IMAGE 10
INHALT XIX
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, KERNBINDUNGSENERGIE B178
17.3 RADIOAKTIVER ZERFALL B180
17.3.1 ALPHAZERFALL. - 17.3.2 BETAZERFALL.
17.4 KUENSTLICHE KERNUMWANDLUNGEN, KERNENERGIEGEWINNUNG B182
17.5 ELEMENTARTEILCHEN B186
///. WELLEN UND QUANTEN
18 WELLENAUSBREITUNG B190
18.1 BESCHREIBUNG VON WELLENBEWEGUNGEN, WELLENGLEICHUNG B190
18.2 ELASTISCHE WELLEN, SCHALLWELLEN B194
18.3 DOPPLER-EFFEKT, KOPFWELLEN B197
19 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN B199
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
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 B235
24.2 HOLOGRAPHIE B236
25 MATERIEWELLEN B237
25.1 TEILCHEN, WELLEN, UNSCHAERFERELATION B237
25.2 DIE DE-BROGLIE-BEZIEHUNG B239
25.3 DIE SCHROEDINGER-GLEICHUNG B240
25.4 ELEKTRONENBEUGUNG, ELEKTRONENINTERFERENZEN B241
25.5 ELEKTRONENOPTIK B242
LITERATUR B245
IMAGE 11
XX INHALT
C
C H E M IE B. P L E W I N S KY 1 STOECHIOMETRIE CL 1.1 GRUNDGESETZE DER
STOECHIOMETRIE CL 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 CL 1.3 DIE MOLARE MASSE
C2 1.4 QUANTITATIVE BESCHREIBUNG VON MISCHPHASEN C2 1.4.1 DER
MASSENANTEIL. - 1.4.2 DER STOFFMENGENANTEIL. -1.4.3 DIE KONZENTRATION
(ODER STOFFMENGENKONZENTRATION). 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
IONISIERUNGSENERGIE, ELEKTRONENAFFINITAET C6 2.4 DAS QUANTENMECHANISCHE
ATOMMODELL C7 2.4.1 DIE F-FUNKTION. - 2.4.2 DIE SCHROEDINGER-GLEICHUNG
FUER DAS WASSERSTOFFATOM. - 2.4.3 DARSTELLUNG DER WASSERSTOFF-ORBITALE.
- 2.4.4 MEHRELEKTRONENSYSTEME. 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 AUFBAU DES PERIODENSYSTEMS C LL
3.2 PERIODIZITAET EINIGER EIGENSCHAFTEN C LL 4 CHEMISCHE BINDUNG C LL 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
IONENBINDUNG C14 4.2.1 GITTERENERGIE. - 4.2.2 BORN-HABERSCHER
KREISPROZESS. - 4.2.3 ATOM-UND IONENRADIEN. 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 ZUSTANDSGIEICHUNG IDEALER GASE.-5.1.2
SPEZIALFAELLE DER ZUSTANDSGIEICHUNG 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
IMAGE 12
INHALT XXI
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
IONENKRISTALLEN. 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
GIBBSHELMHOLTZSCHE GLEICHUNG. - 8.3.5 PHASENSTABILITAET.
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 DAMPFDRUCKERNIEDRIGUNG. - 10.2.2 GEFRIERPUNKTSERNIEDRIGUNG 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, IONENPRODUKT DES WASSERS C45
IMAGE 13
XXII INHALT
10.7 SAEUREN UND BASEN C45
10.7.1 DEFINITION VON ARRHENIUUS UND BRANSTED. - 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 KONZENTRATIONS- BZW.
PARTIALDRUCKABHAENGIGKEIT DES ELEKTRODENPOTENTIALS EINER HALBZELLE. -
11.5.3 BERECHNUNG DER EMK ELEKTROCHEMISCHER ZELLEN AUS
ELEKTRODENPOTENTIALEN. - 11.5.4 EDLE UND UNEDLE METALLE. 11.6
ELEKTROCHEMISCHE KORROSION C54
11.7 ERZEUGUNG VON ELEKTRISCHEM STROM DURCH REDOXREAKTIONEN C54
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 C56
12.2 II. HAUPTGRUPPE: ERDALKALIMETALLE C56
12.3 III. HAUPTGRUPPE: DIE BORGRUPPE C57
12.3.1 BOR.-12.3.2 ALUMINIUM. 12.4 IV HAUPTGRUPPE: DIE KOHLENSTOFFGRUPPE
C58
12.4.1 KOHLENSTOFF. - 12.4.2 SILICIUM. - 12.4.3 GERMANIUM, ZINN UND
BLEI. 12.5 V HAUPTGRUPPE: DIE 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 IOD.
12.8 VIII. HAUPTGRUPPE: EDELGASE C64
12.9 SCANDIUMGRUPPE (III. NEBENGRUPPE) C65
12.10 TITANGRUPPE (IV NEBENGRUPPE) C65
12.10.1 TITAN. - 12.10.2 ZIRCONIUM. 12.11 VANADIUMGRUPPE (V NEBENGRUPPE)
C66
12.11.1 VANADIUM. 12.12 CHROMGRUPPE (VI. NEBENGRUPPE) C66
12.12.1 CHROM. - 12.12.2 MOLYBDAEN. - 12.12.3 WOLFRAM. 12.13 MANGANGRUPPE
(VII. NEBENGRUPPE) C68
12.13.1 MANGAN.
12.14 EISENMETALLE UND ELEMENTGRUPPEE DER PLATINMETALLE (VIII.
NEBENGRUPPE) . C68 12.14.1 EISEN.-12.14.2 COBALT. - 12.14.3 NICKEL.
12.15 KUPFERGRUPPE (I. NEBENGRUPPE) C69
12.15.1 KUPFER.-12.15.2 SILBER. - 12.15.3 GOLD. 12.16 ZINKGRUPPE (II.
NEBENGRUPPE) C70
12.16.1 ZINK.-12.16.2 QUECKSILBER.
12.17 DIE LANTHANOIDE C71
IMAGE 14
INHALT XXIII
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 ALKANEC*H 2*+2.- 14.1.2 ALKENE C*H2*.- 14.1.3 ALKINE C*H2*_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 6H6.
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
WERKSTOFFE
H. CZICHOS
1 UEBERSICHT DL
1.1 DER MATERIALKREISLAUF DL
1.2 WERKSTOFFE IN KULTUR, WIRTSCHAFT, TECHNIK UND UMWELT D2
1.3 GLIEDERUNG DES WERKSTOFFGEBIETES 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 D10
3.3 EISENWERKSTOFFE D10
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
IMAGE 15
XXIV INHALT
4 ANORGANISCH-NICHTMETALLISCHE WERKSTOFFE D19
4.1 MINERALISCHE NATURSTOFFE D19
4.2 KOHLENSTOFF D21
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 POLYMERWERKSTOFFE: HERSTELLUNG D28
5.4 POLYMERWERKSTOFFE: AUFBAU UND EIGENSCHAFTEN D29
5.5 THERMOPLASTE D30
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 OBERFLAECHENBESCHICHTUNGEN UND OBERFLAECHENTECHNOLOGIEN D36
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 BRUCHMECHANIK. - 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.
IMAGE 16
INHALT XXV
9.5 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN D61
9.6 MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN D61
9.7 OPTISCHE EIGENSCHAFTEN D63
10 MATERIALVERHALTEN: SCHADENSKUNDE D64
10.1 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 VERSCHLEISS. -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
11.2.1 ANALYSE ANORGANISCHER STOFFE. - 11.2.2 ANALYSE ORGANISCHER
STOFFE. 11.2.3 OBERFLAECHENANALYTIK.
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.
11.6 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFVERFAHREN D81
11.6.1 AKUSTISCHE VERFAHREN: ULTRASCHALLPRUEFUNG, SCHALLEMISSIONSANALYSE.
-11.6.2 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE VERFAHREN. - 11.6.3 RADIOGRAPHIE UND
COMPUTERTOMOGRAPHIE. 11.7 KOMPLEXE PRUEFVERFAHREN D83
11.7.1 BEWITTERUNGSPRUEFUNGEN. - 11.7.2 KORROSIONSPRUEFUNGEN. 11.7.3
TRIBOLOGISCHE PRUEFUNGEN. - 11.7.4 BIOLOGISCHE PRUEFUNGEN. 11.8
BESCHEINIGUNGEN UEBER MATERIALPRUEFUNGEN D85
11.9 ANFORDERUNGEN AN DIE KOMPETENZ VON PRUEFLABORATORIEN 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
13 REFERENZMATERIALIEN UND REFERENZVERFAHREN D88
LITERATUR D88
IMAGE 17
INHALT
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 E LL
2.1 GRUNDLAGEN E LL
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 *ACTIO = 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 E22
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.
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.
IMAGE 18
INHALT XXVII
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 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 EIGENKREISFREQUENZEN 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.
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. KERN 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.
IMAGE 19
XXVIII INHALT
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 E87
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-PROBLEM). 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 E106
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 EL 15
6.1 FLIESSKRITERIEN E115
6.2 FLIESSREGELN E115
6.3 GLEITLINIEN E116
6.4 ELEMENTARE THEORIE TECHNISCHER UMFORMPROZESSE EL 16
6.4.1 SCHRANKENSATZ FUER UMFORMLEISTUNG. - 6.4.2 STREIFEN-, SCHEIBEN- UND
ROEHRENMODELL.
6.5 TRAGLAST E118
6.5.1 FLIESSGELENKE. FLIESSSCHNITTGROESSEN.-6.5.2 TRAGLASTSAETZE.6.5.3
TRAGLASTEN FUER DURCHLAUFTRAEGER. - 6.5.4 TRAGLASTEN FUER RAHMEN.
STROEMUNGSMECHANIK
J. Z I E R E P, K. B UE H L ER
7 EINFUEHRUNG IN DIE STROEMUNGSMECHANIK EL20
7.1 EIGENSCHAFTEN VON FLUIDEN EL20
7.2 NEWTONSCHE UND NICHT-NEWTONSCHE MEDIEN E121
7.3 HYDROSTATIK UND AEROSTATIK E121
7.4 GLIEDERUNG DER DARSTELLUNG: NACH VISKOSITAETS- UND
KOMPRESSIBILITAETSEINFLUESSEN E122
IMAGE 20
INHALT XXIX
8 HYDRODYNAMIK: INKOMPRESSIBLE STROEMUNGEN MIT UND OHNE
VISKOSITAETSEINFLUSS E122
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 EL52
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 E158
9.4 STROMFADENTHEORIE E159
9.4.1 LAVALDUESE.
9.5 ZWEIDIMENSIONALE STROEMUNGEN E162
9.5.1 KLEINE STOERUNGEN, M M J L. -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 EL74
10.5 AUFTRIEBS-UND WIDERSTANDSBEIWERTE AKTUELLER TRAGFLUEGEL E174
FORMELZEICHEN DER MECHANIK E177
FORMELZEICHEN DER STROEMUNGSMECHANIK EL79
LITERATUR E180
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.
IMAGE 21
XXX INHALT
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. BERNOULLISCHE 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.
4 ENERGIE- UND STOFFTRANSPORT IN TEMPERATUR- UND KONZENTRATIONSFELDERN
F51
4.1 KONSTITUTIVE GLEICHUNGEN F51
4.1.1 FOURIERSCHES GESETZ. -4.1.2 MAXWELL-STEFANSCHE GLEICHUNGEN UND
FICKSCHES GESETZ. 4.2 BILANZGLEICHUNGEN DER THERMOFLUIDDYNAMIK F58
4.2.1 STOFFBILANZEN. - 4.2.2 IMPULS- UND MECHANISCHE ENERGIEBILANZ.
4.2.3 ENERGIEBILANZ. - 4.2.4 ENTROPIEBILANZ UND KONSTITUTIVE
GLEICHUNGEN. 4.3 FELDGLEICHUNGEN DER INTENSIVEN ZUSTANDSGROESSEN F61
4.3.1 KENNZAHLEN BEI ERZWUNGENER KONVEKTION. - 4.3.2 KENNZAHLEN BEI
NATUERLICHER KONVEKTION. 4.4 TURBULENTE STROEMUNGEN F64
4.4.1 REYNOLDSSCHE GLEICHUNGEN. - 4.4.2 WANDGESETZE. - 4.4.3
TURBULENZMODELLE. 4.5 GRENZSCHICHTEN F67
4.5.1 GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN BEI ERZWUNGENER KONVEKTION. 4.5.2
GRENZSCHICHTGLEICHUNGEN BEI NATUERLICHER KONVEKTION. 4.6 WAERME- UND
STOFFUEBERGANGSKOEFFIZIENTEN F71
LITERATUR F73
IMAGE 22
INHALT
XXXI
E L E K T R O T E C H N IK
H. CLAUSERT, L. H A A S E, K. HOFFMANN, G. W I E S E M A N N, H. Z UE R N
E CK
NETZWERKE
G. W I E S E M A NN
1 ELEKTRISCHE STROMKREISE GL
1.1 ELEKTRISCHE LADUNG UND ELEKTRISCHER STROM GL
1.1.1 ELEMENTARLADUNG. - 1.1.2 ELEKTRISCHER STROM. -1.1.3 1.
KIRCHHOFFSCHER SATZ (SATZ VON DER ERHALTUNG DER LADUNGEN,
STROM-KNOTENGLEICHUNG).
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 ELEKTRISCHERWIDERSTAND 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 EFFEKTIVWEITE G9
3 LINEARE NETZE G9
3.1 WIDERSTANDSNETZE G9
3.1.1 GRUPPENSCHALTUNGEN.-3.1.2 BRUECKENSCHALTUNGEN. 3.1.3
STERN-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.
IMAGE 23
XXXII INHALT
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
7 DREHSTROM G26
7.1 SPANNUNGEN SYMMETRISCHER DREHSTROMGENERATOREN G26
7.2 DIE SPANNUNG ZWISCHEN GENERATOR- UND VERBRAUCHERSTERNPUNKT 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-LEISTUNGSMESSERMETHODE, ARONSCHALTUNG) G30
8 NICHTLINEARE SCHALTUNGEN G30
8.1 LINEARITAET G30
8.2 NICHTLINEARE KENNLINIEN G30
8.2.1 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
8.4.1 REIHENSCHALTUNG. - 8.4.2 PARALLELSCHALTUNG. 8.5 LOESUNG DURCH
ABSCHNITTSWEISES LINEARISIEREN G35
FELDER
H. CLAUSERT
9 LEITUNGEN G36
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 LADUNGSVERTEILUNGEN 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
IMAGE 24
INHALT XXXIII
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
13 ZEITLICH VERAENDERLICHE MAGNETFELDER G49
13.1 DAS INDUKTIONSGESETZ G49
13.2 DIE MAGNETISCHE ENERGIE G50
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. Z UE R N E CK
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.
IMAGE 25
XXXIV INHALT
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.
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. 19.1.4 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 FUNKTIONSBLOCKBILDERN.
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.
IMAGE 26
INHALT XXXV
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 PULSMODULATION G84
22.3.1 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.
22.4 RAUM-, FREQUENZ- UND ZEITMULTIPLEX G88
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 G91
23.1 KANALEIGENSCHAFTEN, UEBERTRAGUNGSRATE G91
23.1.1 EIGENSCHAFTEN, VERZERRUNGEN, ENTZERRUNG. - 23.1.2 NUTZUNGSGRAD
UND KOMPRESSIONSSYSTEME.
23.2 LEITUNGSGEBUNDENE UEBERTRAGUNGSWEGE G92
23.2.1 SYMMETRISCHE UND UNSYMMETRISCHE LEITUNGEN. - 23.2.2 HOHLLEITER-
UND GLASFASERARTEN. - 23.2.3 KABELNETZE.
23.3 DATENNETZE, INTEGRIERTE DIENSTE G93
23.3.1 NETZGESTALTUNG, VERMITTLUNGSPROTOKOLL. - 23.3.2 FERNSCHREIBEN,
BILDFERNUEBERTRAGUNG. - 23.3.3 VERBUNDNETZE MIT DIENSTINTEGRATION.
23.4 RICHTFUNK, RUNDFUNK, SPRECHFUNK G94
23.4.1 FUNKWEGE, ANTENNEN, WELLENAUSBREITUNG. 23.4.2
PUNKT-ZU-PUNKT-VERBINDUNG, SYSTEMPARAMETER. -23.4.3 TON- UND
FERNSEHRUNDFUNK. - 23.4.4 STATIONAERER UND MOBILER SPRECHFUNK.
24 SIGNALVERARBEITUNG G96
24.1 DETEKTIONSVERFAHREN, FUNKMESSUNG G96
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 G98
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 G99
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 G101
25.1 PASSIVE NETZWERKE (RLC-SCHALTUNGEN) GL02
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) G104
25.2.1 DIODENVERHALTEN (BESCHREIBUNG). -25.2.2 GLEICHRICHTERSCHALTUNGEN.
25.2.3 MISCHER UND DEMODULATOREN. - 25.2.4 BESONDERE DIODENSCHALTUNGEN.
IMAGE 27
XXXVI
INHALT
25.3 AKTIVE DREIPOLE (TRANSISTOREN) G108
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 GL 16
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).
26 DIGITALE GRUNDSCHALTUNGEN G124
26.1 GATTER G124
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 G129
26.2.1 EINFACHE KIPPSCHALTUNGEN. - 26.2.2 GETAKTETE SR-FLIPFLOPS.
-26.2.3 FLIPFLOPS MIT ZWISCHENSPEICHERUNG (MASTER-SLAVE-FLIPFLOPS,
ZAEHLFLIPFLOPS).
26.3 SCHALTWERKE G132
26.3.1 AUFFANG-UND SCHIEBEREGISTER. - 26.3.2 ZAEHLER.
27 HALBLEITERBAUELEMENTE G135
27.1 GRUNDPRINZIPIEN ELEKTRONISCHER HALBLEITERBAUELEMENTE GL35
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 G138
27.2.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DES PN-UEBERGANGES. - 27.2.2
DERPNUEBERGANG 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. (*VARAKTOREN ). - 27.2.9
LEISTUNGSGLEICHRICHTERDIODEN, PIN-DIODEN. -27.2.10 MIKROWELLENDIODEN,
RUECKWAERTSDIODEN.
27.3 BIPOLARE TRANSISTOREN G142
27.3.1 PRINZIP UND WIRKUNGSWEISE. - 27.3.2 UNIVERSALTRANSISTOREN.
KLEINLEISTUNGSTRANSISTOREN. -27.3.3 SCHALTTRANSISTOREN.
27.4 HALBLEITERLEISTUNGSBAUELEMENTE GL 45
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 G147
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 G149
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 G152
IMAGE 28
INHALT XXXVII
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 ORDNUNG.
1.3 MESSFEHLER
1.3.1 ZUFAELLIGE UND SYSTEMATISCHE FEHLER. - 1.3.2 DEFINITION VON
FEHLERN, 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.-2.3.2 STRUKTUR VON MIKROELEKTRONIKSYSTEMEN MIT
DEZENTRALER INTELLIGENZ.
3 MESSGROESSENAUFNEHMER (SENSOREN) H18
3.1 SENSOREN UND DEREN UMFELD H18
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 H20
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 H27
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 FEDERKOERPERN. 3.3.6
MESSUNG VON DRUECKEN UEBER DIE AUSLENKUNG VON FEDERKOERPERN. 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 H32
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).
HL
HL
H2
H14
H14
H16 H17
IMAGE 29
XXXVIII
INHALT
3.5 SENSOREN ZUR TEMPERATURMESSUNG H35
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 H39
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 H44
4.1 SIGNALUMFORMUNG MIT VERSTAERKERLOSEN MESSSCHALTUNGEN H44
4.1.1 STROM-SPANNUNGS-UMFORMUNG MIT MESSWIDERSTAND. -4.1.2
SPANNUNGSTEILER UND STROMTEILER. -4.1.3 DIREKTANZEIGENDE
WIDERSTANDSMESSUNG.
4.2 MESSBRUECKEN UND KOMPENSATOREN H47
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 H50
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 H53
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 H56
5.1 ANALOGE MESSWERKE H57
5.1.1 PRINZIP DES LINEAREN DREHSPULMESSWERKS. - 5.1.2 STATISCHE
EIGENSCHAFTEN DES LINEAREN DREHSPULMESSWERKS.
5.2 FUNKTIONSBILDUNG UND VERKNUEPFUNG MIT MESSWERKEN H58
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
INDUKTIONSZAEHLERN.
5.3 PRINZIP UND ANWENDUNG DES ELEKTRONENSTRAHLOSZILLOSKOPS H63
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 H67
6.1 QUANTISIERUNG UND DIGITALE SIGNALDARSTELLUNG H67
6.1.1 INFORMATIONSVERLUST DURCH QUANTISIERUNG.-6.1.2 DER RELATIVE
QUANTISIERUNGSFEHLER. 6.2 ABTASTTHEOREM UND ABTASTFEHLER H68
6.2.1 DAS SHANNONSCHE ABTASTTHEOREM. - 6.2.2 FREQUENZGANG BEI
EXTRAPOLATION NULLTER ORDNUNG. - 6.2.3 ABTASTFEHLER EINES HALTEKREISES.
IMAGE 30
INHALT XXXIX
6.3 DIGITALE ZEIT- UND FREQUENZMESSUNG H70
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.
. . H73 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 H76
6.5.1 PRINZIP. - 6.5.2 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER MIT BEWERTETEN
LEITWERTEN. 6.5.3 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER MIT WIDERSTANDSKETTENLEITER.
6.5.4 NACHLAUFUMSETZER MIT ZWEIRICHTUNGSZAEHLER. - 6.5.5
ANALOG-DIGITAL-UMSETZER MIT SUKZESSIVER APPROXIMATION.
6.6 SCHNELLE ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG UND TRANSIENTENSPEICHERUNG H79
6.6.1 PARALLELE ANALOG-DIGITAL-UMSETZER (FLASH-CONVERTER). 6.6.2
TRANSIENTENSPEICHERUNG.
LITERATUR H80
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 (NORMIERTE SPRUNGANTWORT). - 3.2.2 DIE
GEWICHTS FUNKTION (IMPULSANTWORT). - 3.2.3 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.
IMAGE 31
INHALT
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 (PTVGLIED). -4.5.5
DAS VERZOEGERUNGSGLIED 2. ORDNUNG (PT 2-GLIED UND PT2S-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.
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 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 DREIPUNKTREGLERN 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.
IMAGE 32
INHALT XLI
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
LJAPUNOWFUNKTIONEN.
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
10.3.1 DEFINITION DER Z-TRANSFORMATION.
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 DER ENTWURF DISKRETER KOMPENSATIONS
ALGORITHMEN. - 10.6.3 KOMPENSATIONSALGORITHMUS FUER ENDLICHE
EINSTELLZEIT.
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
GUTEKRITERIUM. - 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 *ON-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.
IMAGE 33
XLII INHALT
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 (DTL-UND
TTL-LOGIKFAMILIEN).
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
TECHNISCHE INFORMATIK
H. LIEBIG, TH. FLIK, R 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.
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 AUSGABE. - 2.1.2 FUNKTIONSWEISE.
2.2 HARDWAREORIENTIERTE AUTOMATENMODELLE J LL
2.2.1 VON DER MENGEN- ZUR VEKTORDARSTELLUNG. - 2.2.2 DARSTELLUNGSMITTEL.
2.2.3 NETZDARSTELLUNGEN.
2.3 SOFTWAREORIENTIERTE AUTOMATENMODELLE J14
2.3.1 ERKENNENDE AUTOMATEN UND FORMALE SPRACHEN. - 2.3.2 ERKENNENDE
ENDLICHE AUTOMATEN. - 2.3.3 TURINGMASCHINEN. - 2.3.4 GRENZEN DER
MODELLIERBARKEIT.
DIGITALE SYSTEME
H. LIEBIG
3 SCHALTNETZE J18
3.1 SIGNALDURCHSCHALTUNG UND-VERKNUEPFUNG J18
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 DURCHSCHALTGLIEDERN. - 3.2.2 VOLLADDIERER MIT
VERKNUEPFUNGSGLIEDERN.
IMAGE 34
INHALT XLIII
3.3 SCHALTNETZE ZUR DATENVERARBEITUNG UND ZUM DATENTRANSPORT J23
3.3.1 ARITHMETISCH-LOGISCHE EINHEITEN.-3.3.2 MULTIPLEXER.-3.3.3
SHIFTER.3.3.4 BUSSE.
3.4 SCHALTNETZE ZUR DATENCODIERUNGADECODIERUNG UND-SPEICHERUNG J27
3.4.1 CODIERER, DECODIERER.-3.4.2 FESTWERTSPEICHER. - 3.4.3 LOGIKFELDER.
3.4.4 BEISPIEL EINES PLA-STEUERWERKS.
4 SCHALTWERKE J29
4.1 SIGNALVERZOEGERUNG UND-SPEICHERUNG J30
4.1.1 FLIPFLOPS, DARSTELLUNG MIT TAKTSIGNALEN. - 4.1.2 FLIPFLOPS,
ABSTRAKTION VON TAKTSIGNALEN.
4.2 REGISTERTRANSFER UND DATENSPEICHERUNG J33
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 J36
4.3.1 ZAEHLER.-4.3.2 SHIFTREGISTER.-4.3.3 LOGIK-/ARITHMETIKWERKE
4.4 SCHALTWERKE ZUR PROGRAMMSTEUERUNG UND ZUR PROGRAMMGESTEUERTEN
DATENVERARBEITUNG J38
4.4.1 PLA- UND ROM-STEUERWERKE. - 4.4.2 BEISPIELE FUER PROGRAMMGESTEUERTE
DATENVERARBEITUNGSWERKE (PROZESSOREN).
5 PROZESSORSTRUKTUREN J41
5.1 PROZESSORBAU AUS DER SICHT DER MIKROPROGRAMMIERUNG J41
5.1.1 DATENWERK.-5.1.2 PROGRAMMWERK.
5.2 BEFEHLSFORMATE, BEFEHLSVORRAT J44
5.2.1 BEFEHLSFORMATE. - 5.2.2 BEFEHLSVORRAT.
5.3 EIN TYPISCHER 32-BIT-CISC J46
5.3.1 PROZESSORSTRUKTUR. - 5.3.2 BEISPIEL FUER EIN MIKROPROGRAMM. 5.3.3
BEISPIEL FUER EIN MASCHINENPROGRAMM.
5.4 EIN TYPISCHER 32-BIT-RISC J48
5.4.1 PROZESSORSTRUKTUR. - 5.4.2 BEISPIEL FUER EIN
MASCHINENPROGRAMM.-5.4.3 PROBLEME DER FLIESSBANDTECHNIK.
5.5 EIN SUPERSKALAR-/VLIW-PROZESSOR J51
5.5.1 PRINZIPIELLE PROZESSORSTRUKTUR. - 5.5.2 PROBLEME DER
PARALLELVERARBEITUNG.
RECHNERORGANISATION
T H. FLIK
6 INFORMATIONSDARSTELLUNG J53
6.1 ZEICHEN-UND ZIFFERNCODES J54
6.1.1 ASCII.-6.1.2 EBCDIC.-6.1.3 BINAERCODES FUER DEZIMALZIFFERN
(BCD-CODES). - 6.1.4 OKTALCODE UND HEXADEZIMALCODE.
6.2 CODESICHERUNG J56
6.3 ASSEMBLERSPRACHE UND MASCHINENCODE J57
6.3.1 SYMBOLE, ZAHLEN UND AUSDRUECKE.-6.3.2 ADRESSIERUNGSARTEN.6.3.3
ASSEMBLERANWEISUNGEN.-6.3.4 BEFEHLSCODIERUNG.
6.4 DATENTYPEN J59
6.4.1 ZUSTANDSGROESSE. - 6.4.2 BITVEKTOR. - 6.4.3 GANZE ZAHL. 6.4.4
GLEITPUNKTZAHL. - 6.4.5 VEKTOR.
7 PROZESSORFUNKTIONEN J62
7.1 REGISTERSATZ UND PROZESSORSTATUS J62
7.2 ADRESSIERUNGSARTEN J63
IMAGE 35
XLIV INHALT
7.3 ABLAUFSTEUERUNG J64
7.3.1 SPRUNG UND PROGRAMMVERZWEIGUNG. - 7.3.2 UNTERPROGRAMME.
7.4 BETRIEBSARTEN UND AUSNAHMEVERARBEITUNG J66
7.4.1 PRIVILEGIERUNGSEBENEN. - 7.4.2 PROGRAMMUNTERBRECHUNGEN (TRAPS UND
INTERRUPTS). - 7.4.3 AUSNAHMEVERARBEITUNG (EXCEPTION PROCESSING).
8 RECHNERSYSTEME J68
8.1 BUSSE J68
8.1.1 EIN- UND MEHRBUSSYSTEME. - 8.1.2 SYSTEMAUFBAU. - 8.1.3
BUSFUNKTIONEN. 8.1.4 BUSMERKMALE. - 8.1.5 SYSTEMBUSSE. - 8.1.6
PERIPHERIEBUSSE. 8.2 SPEICHERORGANISATION J78
8.2.1 HAUPTSPEICHER. - 8.2.2 SPEICHERVERWALTUNGSEINHEITEN. - 8.2.3
CACHES.8.2.4 HINTERGRUNDSPEICHER.
8.3 EIN-/AUSGABEORGANISATION J86
8.3.1 PROZESSORGESTEUERTE EUWAUSGABE. - 8.3.2 DMA-CONTROLLERGESTEUERTE
EINVAUSGABE. - 8.3.3 EIN-/AUSGABEPROZESSOR. - 8.3.4 SCHNITTSTELLEN.
-8.3.5 ENWAUSGABEGERAETE.
8.4 PARALLELRECHNER J88
8.4.1 VEKTORRECHNER. - 8.4.2 FELDRECHNER. - 8.4.3 SPEICHERGEKOPPELTE
MEHRPROZESSORSYSTEME. - 8.4.4 NACHRICHTENGEKOPPELTE
MEHRPROZESSORSYSTEME.
8.5 RECHNERNETZE J94
8.5.1 SERIELLE DATENUEBERTRAGUNG. - 8.5.2 WEITVERKEHRSNETZE (WANS). 8.5.3
LOKALE NETZE (LANS)
8.6 LEISTUNGSKENNGROESSEN VON RECHNERSYSTEMEN UND IHRE EINHEITEN J98
9 BETRIEBSSYSTEME J99
9.1 BETRIEBSSYSTEMARTEN J100
9.1.1 STAPELBETRIEB. - 9.1.2 DIALOGBETRIEB. - 9.1.3 EINBENUTZER- UND
NETZSYSTEME. 9.1.4 MEHRBENUTZER- UND MEHRPROGRAMMSYSTEME. - 9.1.5
VERTEILTE SYSTEME. 9.1.6 ECHTZEITSYSTEME.
9.2 BETRIEBSSYSTEMKOMPONENTEN J101
9.2.1 PROZESSVERWALTUNG. - 9.2.2 INTERPROZESSKOMMUNIKATION. - 9.2.3
SPEICHER VERWALTUNG. - 9.2.4 DATEIVERWALTUNG. - 9.2.5
EIN-/AUSGABEVERWALTUNG.
PROGRAMMIERUNG
P. RECHENBERG
10 ALGORITHMEN J106
10.1 BEGRIFFE J106
10.2 DARSTELLUNGSARTEN J106
10.2.1 ABSTRAKTIONSSCHICHTEN.
10.3 EINTEILUNGEN J108
10.3.1 EINTEILUNG NACH STRUKTURMERKMALEN. - 10.3.2 EINTEILUNG NACH DEN
DATEN STRUKTUREN. - 10.3.3 EINTEILUNG NACH DEM AUFGABENGEBIET. 10.4
KOMPLEXITAET JL 10
11 DATENSTRUKTUREN UND DATENTYPEN JL 1 1
11.1 BEGRIFFE JL 11
11.1.1 DATENSTRUKTUR. - 11.1.2 DATENTYP. - 11.1.3 REPRAESENTATION.11.1.4
STATISCHE UND DYNAMISCHE DATENSTRUKTUREN. 11.1.5 KONKRETE UND ABSTRAKTE
DATENTYPEN.
11.2 ELEMENTARE DATENTYPEN JL 13
11.3 LINEARE DATENSTRUKTUREN JL 14
11.3.1 FELDER. - 11.3.2 VERBUENDE. - 11.3.3 ABSTRAKTE LINEARE
DATENSTRUKTUREN.
11.4 BAEUME UND GRAPHEN JL 15
11.4.1 BINAERE BAEUME. - 11.4.2 ZYKLENFREIE UND ALLGEMEINE GRAPHEN.
IMAGE 36
INHALT XLV
11.5 MENGEN JL 18
11.6 DATEIEN J118
11.6.1 SEQUENTIELLE DATEIEN (SEQUENTIAL FILES). - 11.6.2
DIREKTZUGRIFFSDATEIEN (RANDOM ACCESS FILES). - 11.6.3 MISCHSORTIEREN.
12 PROGRAMMIERSPRACHEN J120
12.1 BEGRIFFE UND EINTEILUNGEN J121
12.1.1 UNIVERSAL- UND SPEZIALSPRACHEN. - 12.1.2 SEQUENTIELLE UND
PARALLELE SPRACHEN. - 12.1.3 IMPERATIVE UND NICHTIMPERATIVE SPRACHEN
(DENKMODELLE)
12.2 BESCHREIBUNGSVERFAHREN J123
12.2.1 SYNTAX. - 12.2.2 SEMANTIK.
12.3 KONSTRUKTIONEN IMPERATIVER SPRACHEN J124
12.3.1 DEKLARATIONEN. - 12.3.2 ANWEISUNGEN. - 12.3.3 AUSDRUECKE. 12.3.4
PROZEDUREN. - 12.3.5 MODULE. - 12.3.6 KLASSEN.
12.4 PROGRAMMIERSPRACHEN FUER TECHNISCHE ANWENDUNGEN J128
12.4.1 SPRACHFAMILIEN. - 12.4.2 DIE FORTRAN-FAMILIE. - 12.4.3 DIE
PASCAL-FAMILIE. 12.4.4 ADA83 UND ADA95. - 12.4.5 DIE C-FAMILIE.
12.5 PROGRAMMBIBLIOTHEKEN FUER NUMERISCHES RECHNEN J131
12.6 PROGRAMMIERSYSTEME FUER NUMERISCHES UND SYMBOLISCHES RECHNEN J132
13 SOFTWARETECHNIK J132
13.1 BEGRIFFE, AUFGABEN UND PROBLEME J132
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-ENTWICKLUNGSUMGEBUNGEN.
13.2 PROBLEMANALYSE UND ANFORDERUNGSDEFINITION J135
13.3 ENTWURF UND PROGRAMMENTWICKLUNG J135
13.3.1 ENTWURFSMETHODEN. - 13.3.2 MODULARES PROGRAMMIEREN.-13.3.3
STRUKTURIERTES PROGRAMMIEREN. - 13.3.4 MENSCH-MASCHINE-KOMMUNIKATION.
13.4 TEST J138
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 J139
13.6 DOKUMENTATION J139
13.6.1 DOKUMENTGESTALTUNG. - 13.6.2 DOKUMENTATIONSWERKZEUGE.13.6.3
PROGRAMMINTEGRIERTE BENUTZERDOKUMENTATION.
14 AUSBLICK: INFORMATIK UND KOMMUNIKATION J140
LITERATUR J141
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.
IMAGE 37
XLVI INHALT
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 BAUTEILVERBINDUNGEN 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.
4.2 FEDERN K33
4.2.1 FUNKTIONEN UND GENERELLE WIRKUNGEN. - 4.2.2 ZUG-DRUCKBEANSPRUCHTE
METALLFEDEM. - 4.2.3 BIEGEBEANSPRUCHTE METALLFEDERN. - 4.2.4
DREHBEANSPRUCHTE METALLFEDERN. - 4.2.5 GUMMIFEDERN. - 4.2.6 GASFEDERN. -
4.2.7 ALLGEMEINE ANWENDUNGSRICHTLINIEN.
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.
IMAGE 38
INHALT XL VII
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 BERUEHRUNGESDICHTUNGEN ZWISCHEN RUHENDEN TEILEN
(STATISCHE DICHTUNGEN). - 4.8.5 MEMBRANDICHTUNGEN
ZWISCHEN RELATIV BEWEGTEN BAUTEILEN. - 4.8.6 ANWENDUNGSRICHTLINIEN.
5 KONSTRUKTIONSMITTEL K54
5.1 ZEICHNUNGEN K54
5.2 RECHNERUNTERSTUETZTE KONSTRUKTION K55
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
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 L10
3.4 CHEMISCHE REAKTIONSTECHNIK L12
4 FORMGEBUNG UND FUEGEN DURCH FERTIGUNGSTECHNIK L12
4.1 FERTIGUNGSVERFAHREN UND FERTIGUNGSSYSTEME: 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.
IMAGE 39
XLVIII
INHALT
4.5 FUEGEN L34
4.6 BESCHICHTEN L36
4.7 STOFFEIGENSCHAFTAENDERN 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
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
IMAGE 40
INHALT
XLIX
N O R M U NG
T. BAHKE
1 NORMUNG IN DEUTSCHLAND NL
1.1 NORMUNG: EINE TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHE UND WIRTSCHAFTLICHE
OPTIMIERUNG NL
1.2 DIN DEUTSCHES INSTITUT FUER NORMUNG E.V: GRUNDSAETZE DER
NORMUNGSARBEIT . NL 1.3 DIN-NORMEN: VERFAHREN ZU IHRER ERARBEITUNG N2
1.4 DIN-NORMEN: RECHTLICHE BEDEUTUNG N2
1.5 NEUARTIGE ERFORDERNISSE ZUR ERSTELLUNG TECHNISCHER REGELN N3
2 INTERNATIONALE UND EUROPAEISCHE NORMUNG N4
2.1 INTERNATIONALE NORMUNG N4
2.2 EUROPAEISCHE NORMUNG N5
2.3 UEBERNAHME INTERNATIONALER NORMEN IN DAS DEUTSCHE NORMENWERK N6
3 ERGEBNISSE DER NORMUNG N6
3.1 TERMINOLOGIE N6
3.2 RATIONALISIERUNG N7
3.3 SICHERHEIT N8
3.4 ERGONOMIE N8
3.5 QUALITAETSMANAGEMENT N8
3.6 NORMUNG UND VERBRAUCHERSCHUTZ N9
3.7 KONFORMITAETSBEWERTUNG N10
3.8 UMWELTSCHUTZ N10
3.9 INFORMATIONSTECHNIK: NORMEN FUER EINE GLOBALE
INFORMATIONSGESELLSCHAFT . . N12 3.10 RECHNERGESTUETZTE ENTWICKLUNG,
KONSTRUKTION UND PRODUKTION (CAE, CAD, CIM) N13
3.11 DIENSTLEISTUNGS-NORMUNG N13
LITERATUR N14
R E C HT
J. BORCK
1 MATERIELLES RECHT: UEBERBLICK OL
2 VERFAHRENSRECHT OL
2.1 GERICHTSBARKEITEN OL
2.2 KLAGE- UND MAHNVERFAHREN 02
2.3 ZWANGSVOLLSTRECKUNG UND INSOLVENZVERFAHREN 03
2.4 STRAFPROZESS UND BUSSGELDVERFAHREN 04
3 VERTRAEGE UND HAFTUNG 04
3.1 KAUF-UND WERKVERTRAG 04
3.2 BAUVERTRAG 05
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 08
5.1 QUELLEN 08
5.2 ARBEITNEHMERSCHUTZRECHTE 08
IMAGE 41
INHALT
5.3 URLAUB 08
5.4 MITWIRKUNGS- UND MITBESTIMMUNGSRECHTE 08
5.5 URHEBERRECHT 09
6 VERWALTUNGSRECHT 09
6.1 VERWALTUNG 09
6.2 ALLGEMEINES VERWALTUNGSRECHT 09
6.3 VERWALTUNGSVERFAHREN 09
6.4 BESONDERES VERWALTUNGSRECHT 09
7 STEUERN UND SOZIALVERSICHERUNG O10
8 DATENSCHUTZ O10
9 ENERGIERECHT O10
10 UMWELTSCHUTZ O LL
11 EUROPAEISCHES RECHT 0 12
11.1 EUROPAEISCHE UNION 0 12
11.2 DAS GEMEINSCHAFTSRECHT IN DER EUROPAEISCHEN UNION 0 12
11.3 EUROPAEISCHER BINNENMARKT 0 13
11.4 EUROPAEISCHE RICHTLINIEN ZUR TECHNIK UND ZUM WARENVERKEHR 0 14
LITERATUR 0 16
PATENTE
J. SCHADE UND V WINTERFELDT
1 GEWERBLICHE SCHUTZRECHTE PI
1.1 TECHNISCHE SCHUTZRECHTE PI
1.2 PATENTE UND WIRTSCHAFT PI
1.2.1 INFORMATIONSGEHALT VON PATENTEN. -2.1.1 ANMELDESTATISTIK UND
-ANALYSE.
1.3 PATENTAEMTER P2
1.3.1 DEUTSCHES PATENT- UND MARKENAMT (DPMA). 1.3.2 EUROPAEISCHES
PATENTAMT (EPA). - 1.3.3 DAS INTERNATIONALE BUERO DER WIPO.
2 PATENTE P4
2.1 GRUNDVORAUSSETZUNGEN DER PATENTFAEHIGKEIT P4
2.1.1 TECHNISCHER CHARAKTER DER ERFINDUNG. - 2.1.2 NEUHEIT. 2.1.3
ERFINDERISCHE TAETIGKEIT. - 2.1.4 GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT. 2.1.5 SCHUTZ
VON BIOTECHNOLOGISCHEN ERFINDUNGEN.
2.2 DIE PATENTANMELDUNG P5
2.3 RECHERCHE P6
2.4 PRUEFUNGSVERFAHREN VOR DEM PATENTAMT P6
2.4.1 KLASSIFIZIERUNG, OFFENSICHTLICHKEITSPRUEFUNG UND OFFENLEGUNG. 2.4.2
MATERIELLE PRUEFUNG AUF PATENTFAEHIGKEIT. - 2.4.3 BESCHWERDE GEGEN
ENTSCHEIDUNGEN DER PRUEFUNGSSTELLEN DES DPMA.
2.5 EINSPRUCHSVERFAHREN P8
2.6 GUELTIGKEITSZEITRAUM P8
2.6.1 SCHUTZDAUER. - 2.6.2 ERGAENZENDE SCHUTZZERTIFIKATE. - 2.6.3
ERLOESCHEN.
2.7 JAHRESGEBUEHREN UND ZAHLUNGSERLEICHTERUNGEN P9
2.8 VERFUEGUNGEN UEBER DAS PATENT UND LIZENZVEREINBARUNGEN P9
IMAGE 42
INHALT LI
2.9 WIRKUNGEN DES PATENTS UND PATENTVERLETZUNG P9
2.10 NICHTIGKEITSVERFAHREN P10
3 EUROPAEISCHES PATENTRECHT P10
3.1 DIE EUROPAEISCHE PATENTANMELDUNG PLL
3.2 DAS EUROPAEISCHE VERFAHREN P12
3.3 DAS ERTEILTE EUROPAEISCHE PATENT P12
4 ENTWURF EINES GEMEINSCHAFTSPATENTS P12
5 INTERNATIONALER PATENTZUSAMMENARBEITSVERTRAG (PCT) P13
5.1 DIE PCT-ANMELDUNG P13
5.2 DAS PCT-VERFAHREN P13
6 GEBRAUCHSMUSTER P14
6.1 GRUNDVORAUSSETZUNGEN DER SCHUTZFAEHIGKEIT P14
6.2 ANMELDUNG UND EINTRAGUNG P14
6.3 WIRKUNGEN UND LAUFZEIT P15
7 ARBEITNEHMERERFINDUNGSRECHT PI 5
7.1 FREIE UND GEBUNDENE ERFINDUNGEN PI5
7.2 MELDUNG UND INANSPRUCHNAHME PI5
7.3 PFLICHTEN DES ARBEITGEBERS P16
7.4 VERGUETUNGSANSPRUCH PI 6
7.5 STREITIGKEITEN P17
LITERATUR P17
SACHVERZEICHNIS SL
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