Physik für Wissenschaftler und Ingenieure:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German English |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
Elsevier, Spektrum, Akad. Verl. [u.a.]
2004
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| Ausgabe: | 2. dt. Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 1. Aufl. u.d.T.: Tipler, Paul Allen: Physik |
| Beschreibung: | XX, 1388 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3827411645 |
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Inhalt
1 Einheitensysteme 1
1.1 Physikalische Größen und Maßeinheiten 3
1.2 Dimensionen physikalischer Größen 5
1.3 Die Exponentialschreibweise 6
1.4 Messgenauigkeit und Messfehler 8
1.5 Signifikante Stellen und
Größenordnungen 11
Teil 1: Mechanik
2 Eindimensionale Bewegung 19
2.1 Verschiebung, Geschwindigkeit und
Tempo 20
2.2 Beschleunigung 27
2.3 Gleichförmig beschleunigte Bewegung 29
2.4 Integration 39
3 Bewegung in zwei und drei
Dimensionen 49
3.1 Der Verschiebungsvektor 50
3.2 Allgemeine Eigenschaften von Vektoren 50
3.3 Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung 55
3.4 Erster Spezialfall: Der schräge Wurf 60
3.5 Zweiter Spezialfall: Die Kreisbewegung 68
4 Die Newton'schen Axiome 77
4.1 Das erste Newton'sche Axiom: Das
Trägheitsgesetz 78
4.2 Kraft, Masse und das zweite Newton'sche
Axiom 79
4.3 Die Gewichtskraft 81
4.4 Die Naturkräfte 82
4.5 Kräftediagramme und ihre Anwendung 85
4.6 Das dritte Newton'sche Axiom 94
4.7 Aufgabenstellungen mit zwei und mehr
Körpern 96
5 Anwendungen der Newton'schen
Axiome
Ί
05
5.1 Reibung 106
5.2 Krummlinige Bewegung 119
5.3 Trägheits- oder Scheinkräfte 125
5.4 Widerstandskräfte* 128
5.5 Numerische Integration: Das Euler-
Verfahren 129
6 Arbeit und Energie 1 39
6.1 Arbeit und kinetische Energie 140
6.2 Das Skalarprodukt 148
6.3 Arbeit und Energie in drei Dimensionen 155
6.4 Potenzielle Energie 157
7 Energieerhaltung 171
7.1 Die Erhaltung der mechanischen
Energie 172
7.2 Der Energieerhaltungssatz 181
7.3 Masse und Energie 191
7.4 Quantisierung der Energie 194
8 Teilchensysteme und die Erhaltung des
linearen Impulses 201
8.1 Der Massenmittelpunkt 202
8.2 Bestimmung des Massenmittelpunkts durch
Integration 206
8.3 Bewegung des Massenmittelpunkts 208
8.4 Impulserhaltung 213
8.5 Kinetische Energie eines Systems von
Teilchen 218
XVI
>>> INHALT
8.6 Stöße 218
8.7 Das Massenmittelpunktsystem als
Bezugssystem 233
8.8 Systeme mit veränderlicher Masse:
Strahlantrieb 236
9 Drehbewegungen 247
9.1 Kinematik der Drehbewegung:
Winkelgeschwindigkeit und
Winkelbeschleunigung 248
9.2 Die kinetische Energie der
Drehbewegung 251
9.3 Berechnung von Trägheitsmomenten 253
9.4 Das zweite Newton'sche Axiom für
Drehbewegungen: Der Drehimpuls 262
9.5 Anwendungen des zweiten Newton'schen
Axioms 265
9.6 Rollende Körper 272
10 Die Drehimpulserhaltung 287
10.1 Die Vektornatur der Rotation 288
10.2 Drehmoment und Drehimpuls 290
10.3 Die Drehimpulserhaltung 297
10.4 Die Quantisierung des Drehimpulses 309
R
Die spezielle Relativitätstheorie 31 7
R.l Das Relativitätsprinzip und die Konstanz der
Lichtgeschwindigkeit 318
R.2 Bewegte Stäbe 319
R.3 Bewegte Uhren 320
R.4 Noch einmal bewegte Stäbe 324
R.5 Weit voneinander entfernte Uhren und
Gleichzeitigkeit 325
R.6 Anwendung der Gesetzmäßigkeiten der
speziellen Relativitätstheorie 326
R.7 Relativistischer Impuls, Masse und
Energie 329
1
Ί
Gravitation 333
11.1 Die Kepler'schen Gesetze 334
11.2 Das Newton'sche Gravitationsgesetz 337
11.3 Die potenzielle Energie der Gravitation 344
11.4 Das Gravitationsfeld 350
11.5 Berechnung des Gravitationsfelds einer
Kugelschale durch Integration 354
12 Statisches Gleichgewicht und
Elastizität 365
12.1 Gleichgewichtsbedingungen 366
12.2 Der Schwerpunkt 366
12.3 Einige Beispiele für statisches
Gleichgewicht 367
12.4 Kräftepaare 375
12.5 Statisches Gleichgewicht in beschleunigten
Bezugssystemen 376
12.6 Stabilität des Gleichgewichts 378
12.7 Unbestimmbare Probleme 380
12.8 Spannung und Dehnung 380
13
Fluide
391
13.1 Dichte 392
13.2 Druck in einem
Fluid
393
13.3 Auftrieb und archimedisches Prinzip 399
13.4 Bewegte
Fluide
405
Teil 2: Schwingungen und Wellen
14 Schwingungen 423
14.1 Harmonische Schwingung 424
14.2 Energie des harmonischen Oszillators 432
14.3 Einige schwingende Systeme 435
14.4 Gedämpfte Schwingungen 446
14.5 Erzwungene Schwingungen und
Resonanz 451
15 Ausbreitung von Wellen 463
15.1 Einfache Wellenbewegungen 464
15.2 Periodische Wellen, harmonische
Wellen 471
INHALT
XVII
15.3 Wellen in drei Dimensionen 477
15.4 Wellenausbreitung an Hindernissen 482
15.5 Der Doppler-Effekt 487
16 Überlagerung und stehende Wellen 501
16.1 Überlagerung von Wellen 502
16.2 Stehende Wellen 510
16.3 Überlagerung von stehenden Wellen 518
16.4 Harmonische Analyse und Synthese 521
16.5 Wellenpakete und Dispersion 522
Tail
3: Thermodynamik
17 Temperatur und die kinetische
Gastheorie 533
17.1 Thermisches Gleichgewicht und
Temperatur 534
17.2 Celsius- und Fahrenheit-Skala 534
17.3 Gasthermometer und die absolute
Temperatur 536
17.4 Die Zustandsgieichung für das ideale
Gas 539
17.5 Die kinetische Gastheorie 542
18 Wärme und der Erste Hauptsatz der
Thermodynamik 553
18.1 Wärmekapazität und spezifische
Wärmekapazität 554
18.2 Phasenübergänge und latente Wärme 557
18.3
Joules
Experiment und der Erste Hauptsatz
der Thermodynamik 560
18.4 Die innere Energie eines idealen Gases 562
18.5 Volumenarbeit und das P-V-
Diagramm eines Gases 563
18.6 Wärmekapazitäten von Gasen 567
18.7 Wärmekapazitäten von Festkörpern 572
18.8 Das Versagen des
Gleichverteilungssatzes 573
18.9 Die reversible adiabatische Kompression
eines Gases 576
19 Der Zweite Hauptsatz der
Thermodynamik 585
19.1 Wärmekraftmaschinen und der Zweite
Hauptsatz 587
19.2 Kältemaschinen und der Zweite
Hauptsatz 591
19.3 Die Gleichwertigkeit der Formulierungen des
Zweiten Hauptsatzes 592
19.4 Der Carnot'sche Kreisprozess 594
19.5 Wärmepumpen 600
19.6 Irreversibilität und Unordnung 601
19.7 Entropie 602
19.8 Entropie und die Verfügbarkeit der
Energie 608
19.9 Entropie und Wahrscheinlichkeit 609
19.10 Der Dritte Hauptsatz 610
20 Thermische Eigenschaften und
Vorgänge 617
20.1 Thermische Ausdehnung 618
20.2 Die Van-der-Waals-Gleichung und
Flüssigkeits-Dampf-Isothermen 621
20.3 Phasendiagramme 623
20.4 Wärmeübertragung 624
Teil 4: Elektrizität und Magnetismus
21 Das elektrische Feld
I:
Diskrete
Ladungsverteilungen 641
21.1 Elektrische Ladung 642
21.2 Leiter und Nichtleiter 644
21.3 Das Coulomb'sche Gesetz 647
21.4 Das elektrische Feld 652
21.5 Elektrische Feldlinien 658
21.6 Bewegung von Punktladungen in elektrischen
Feldern 661
21.7 Elektrische Dipole in elektrischen
Feldern 665
XVIII
>>> INHALT
22 Das elektrische Feld
II:
Kontinuierliche
Ladungsverteilungen 673
22.1 Berechnung von
E
mit dem Coulomb'schen
Gesetz 674
22.2 Das Gauß'sche Gesetz 682
22.3 Berechnung von
E
mit dem Gauß'schen
Gesetz 685
22.4 Diskontinuität von E„ 687
22.5 Ladung und Feld auf Leiteroberflächen 689
22.6 Ableitung des Gauß'schen Gesetzes aus dem
Coulomb'schen Gesetz 691
25.5 Die Kirchhoffschen Regeln 799
25.6 fiC-Stromkreise 808
26 Das Magnetfeld 823
26.1 Die magnetische Kraft 824
26.2 Die Bewegung einer Punktladung in einem
Magnetfeld 830
26.3 Das auf Leiterschleifen und Magnete
ausgeübte Drehmoment 839
26.4 Der Hall-Effekt 844
23 Das elektrische Potenzial 713
23.1 Die Potenzialdifferenz 714
23.2 Das Potenzial eines
Punktladungssystems 715
23.3 Die Berechnung des elektrischen Felds aus
dem Potenzial 717
23.4 Die Berechnung des elektrischen Potenzials
φ
kontinuierlicher Ladungsverteilungen 722
23.5 Äquipotenzialflächen 729
24 Elektrostatische Energie und
Kapazität 745
24.1 Die elektrische Energie 746
24.2 Die Kapazität 749
24.3 Speicherung elektrischer Energie 752
24.4 Kondensatoren, Batterien und elektrische
Stromkreise 756
24.5 Dielektrika 762
24.6 Molekulare Betrachtung von
Dielektrika 768
25 Elektrischer Strom -
Gleichstromkreise 781
25.1 Elektrischer Strom und die Bewegung von
Ladungsträgern 782
25.2 Widerstand und Ohm'sches Gesetz 785
25.3 Energetische Betrachtung elektrischer
Stromkreise 787
25.4 Zusammenschaltung von Widerständen 793
27 Quellen des Magnetfelds 853
27.1 Das Magnetfeld bewegter
Punktladungen 854
27.2 Das Magnetfeld von Strömen: Das Biot-
Savart'sche Gesetz 854
27.3 Der Gauß'sche Satz für Magnetfelder 869
27.4 Das
Ampère'sche
Gesetz 870
27.5 Magnetismus in Materie 874
28 Die magnetische Induktion 893
28.1 Der magnetische Fluss 894
28.2 Induktionsspannung und Faraday'sches
Gesetz 896
28.3 Die Lenz'sche Regel 900
28.4 Induktion durch Bewegung 905
28.5 Wirbelströme 911
28.6 Induktivität 912
28.7 Die Energie des Magnetfelds 915
28.8 ÄL-Stromkreise 916
28.9 Magnetische Eigenschaften von
Supraleitern 921
29 Wechselstromkreise 931
29.1 Wechselstromgeneratoren 932
29.2 Wechselspannung an einem Ohm'schen
Widerstand 933
29.3 Wechselstromkreise 936
29.4 Zeigerdiagramme 940
INHALT
XIX
29.5 LC- und
ÄLC-Stromkreise
ohne
Wechselspannungsquelle 941
29.6 Erzwungene Schwingungen in RLC-
Stromkreisen 945
29.7 Der Transformator 953
30 Die Maxwell'schen Gleichungen -
Elektromagnetische Wellen 965
30.1 Der Maxwell'sche Verschiebungsstrom 966
30.2 Die Maxwell'schen Gleichungen 970
30.3 Elektromagnetische Wellen 970
30.4 Die Wellengleichung für elektromagnetische
Wellen 979
Teil 5: Licht
31 Eigenschaften des Lichts 991
31.1 Welle-Teilchen-Dualismus 992
31.2 Lichtspektren 992
31.3 Lichtquellen 993
31.4 Die Lichtgeschwindigkeit 1001
31.5 Die Ausbreitung des Lichts 1005
31.6 Reflexion und Brechung 1006
31.7 Polarisation 1017
31.8 Ableitung des Reflexions- und des
Brechungsgesetzes 1024
32 Optische Abbildungen 1033
32.1 Spiegel 1034
32.2 Linsen 1046
32.3 Abbildungsfehler 1061
32.4 Optische Instrumente 1062
33 Interferenz und Beugung 1079
33.1 Phasendifferenz und Kohärenz 1080
33.2 Interferenz an dünnen Schichten 1081
33.3 Interferenzmuster beim Doppelspalt 1084
33.4 Beugungsmuster beim Einzelspalt 1087
33.5 Vektoraddition harmonischer Wellen 1091
33.6 Fraunhofer'sche und Fresnel'sche
Beugung 1099
33.7 Beugung und Auflösung 1100
33.8 Beugungsgitter 1103
Teil 6: Moderne Physik: Quantenme¬
chanik, Relativitätstheorie und
die Struktur der Materie
34 Welle-Teilchen-Dualismus und
Quantenphysik 1115
34.1 Licht 1116
34.2 Die Teilchennatur des Lichts:
Photonen 1117
34.3 Energiequantisierung in Atomen 1122
34.4 Elektronen und Materiewellen 1122
34.5 Die Interpretation der Wellenfunktion 1126
34.6 Der Welle-Teilchen-Dualismus 1128
34.7 Ein Teilchen im Kasten 1130
34.8 Erwartungswerte 1134
34.9 Energiequantisierung in anderen
Systemen 1137
35 Anwendungen der Schrödinger-
Gleichung 1143
35.1 Die Schrödinger-Gleichung 1144
35.2 Ein Teilchen im Kasten mit endlich hohem
Potenzial 1146
35.3 Der harmonische Oszillator 1148
35.4 Reflexion und Transmission von
Elektronenwellen an Potenzialbarrieren 1151
35.5 Die Schrödinger-Gleichung in drei
Dimensionen 1157
35.6 Die Schrödinger-Gleichung für zwei
identische Teilchen 1160
36 Atome 1165
36.1 Das Atom und die Atomspektren 1166
36.2 Das Bohr'sche Modell des
Wasserstoff
atoms
1167
36.3 Quantentheorie der Atome 1171
XX
>>> INHALT
36.4 Quantentheorie des Wasserstoff
atoms
1174
36.5 Spin-Bahn-Kopplung und Feinstruktur 1179
36.6 Das Periodensystem der Elemente 1181
36.7 Spektren im sichtbaren und im
Röntgenbereich 1189
37 Moleküle 1199
37.1 Die chemische Bindung 1200
37.2 Mehratomige Moleküle 1206
37.3 Energieniveaus und Spektren zweiatomiger
Moleküle 1208
38 Festkörper 1219
38.1 Die Struktur von Festkörpern 1220
38.2 Eine mikroskopische Betrachtung der
elektrischen Leitfähigkeit 1223
38.3 Das Fermi-Elektronengas 1227
38.4 Die Quantentheorie der elektrischen
Leitfähigkeit 1233
38.5 Das Bändermodell der Festkörper 1235
38.6 Halbleiter 1237
38.7 Halbleiterübergangsschichten und
Bauelemente 1238
38.8 Supraleitung 1244
38.9 Die Fermi-Dirac-Verteilung 1247
40.2 Radioaktivität 1297
40.3 Kernreaktionen 1304
40.4 Kernspaltung und Kernfusion 1306
41 Elementarteilchen und die Entstehung des
Universums 1321
41.1 Hadronen und
Leptonén
1322
41.2 Spin und Antiteilchen 1325
41.3 Erhaltungssätze 1327
41.4 Quarks 1332
41.5 Feldquanten 1335
41.6 Die Theorie der elektroschwachen
Wechselwirkung 1335
41.7 Das Standardmodell 1336
41.8 Die Entwicklung des Universums 1337
Anhang
A
1344
В
1347
С
1350
D
1352
Abbildungsnachweis 1359
Index
1363
39 Relativitätstheorie 1255
39.1 Das Newton'sche Relativitätsprinzip 1256
39.2 Die
Einstein'schen Postulate
1257
39.3 Die Lorentz-Transformation 1258
39.4 Uhrensynchronisation und
Gleichzeitigkeit 1266
39.5 Die Geschwindigkeitstransformation 1273
39.6 Der relativistische Impuls 1276
39.7 Die relativistische Energie 1278
39.8 Die allgemeine Relativitätstheorie 1284
40 Kernphysik 1293
40.1 Eigenschaften der Kerne 1294 |
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