Physik für Ingenieure für Dummies: [auf einen Blick: die mathematischen Grundlagen endlich verstehen, Mechanik und Thermodynamik schnell begreifen, Optik, Elektrizität, Atom-, Kern- und Festkörperphysik meistern ; für den Kick mit der Physik]
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| Veröffentlicht: |
Weinheim
Wiley-VCH
2011
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
UEBER DEN AUTOR 9
DANKSAGUNG 9
EINLEITUNG 21
UEBER DIESES BUCH 21
KONVENTIONEN IN DIESEM BUCH 21
TOERICHTE ANNAHMEN UEBER DIE LESER 21
WIE DIESES BUCH AUFGEBAUT IST 21
TEIL I: MECHANIK 22
TEIL II: THERMODYNAMIK 22
TEIL III: ELEKTRIZITAETSLEHRE UND MAGNETISMUS 22
TEIL IV: OPTIK 22
TEIL V: ATOMPHYSIK 22
TEIL VI: KERNPHYSIK 23
TEIL VII: FESTKOERPERPHYSIK 23
TEIL VIII: DER TOP-TEN-TEIL 23
ANHANG 23
SYMBOLE, DIE IN DIESEM BUCH VERWENDET WERDEN 23
WIE ES WEITERGEHT 24
TEIL I
MECHANIK 25
KAPITEL 1 MATHEMATISCHE BUDDELKISTE 27
PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN 27
WELCHE EINHEIT HAT DIE GROESSE 28
RECHNEN MIT SKALAREN 29
MIT VEKTOREN RECHNEN 30
ADDITION VON VEKTOREN 31
ZERLEGUNG VON VEKTOREN 32
LAENGE EINES VEKTORS 33
SKALARPRODUKT VON VEKTOREN 33
VEKTORPRODUKT VON VEKTOREN 35
TRIGONOMETRISCHE FUNKTIONEN 37
KOMPLEXE ZAHLEN 39
DIFFERENTIATION 42
11
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1008658944
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
PHYSIK FUER INGENIEURE FUER DUMMIES
INTEGRATION 45
EINIGE THEORETISCHE BETRACHTUNGEN 45
PRAKTISCHES INTEGRIEREN 48
REIHENENTWICKLUNGEN 50
KAPITEL 2
KRAEFTE SCHAFFEN BEILEGUNG 53
BEWEGUNGEN - GERADE UND IM KREIS 53
WIE SCHNELL DARF ES SEIN? 53
ALLES DREHT SICH IM KREIS 55
VEKTOREN KOENNEN KREISBEWEGUNGEN BESCHREIBEN 57
BEWEGUNG IM SCHWEREFELD 58
NEWTON UND KEPLER WAREN GENIAL 61
DAS NEWTONSCHE GRAVITATIONSGESETZ 61
KEPLERS GESETZE 63
KRAEFTE UND AXIOME BESTIMMEN DIE MECHANIK 65
ERSTES NEWTONSCHE AXIOM 65
ZWEITES NEWTONSCHES AXIOM 66
DER DREHIMPULS 68
DRITTES NEWTONSCHES AXIOM 72
KAPITEL 3
ARBEIT UND ENERGIE 75
ARBEIT MUESSEN ALLE LEISTEN 75
LEISTUNG IST ARBEIT PRO ZEIT 80
ENERGIE GEHT UNS ALLE AN 80
POTENZIELLE ENERGIE 80
KINETISCHE ENERGIE 81
ROTATIONSENERGIE 81
ENERGIE EINER GESPANNTEN FEDER 82
KAPITEL 4
ERHALTUNGSSAETZE UND IHRE FOLGEN 85
ENERGIEERHALTUNG. 85
. UND IMPULSERHALTUNG . 87
ELASTISCHER STOSS 87
INELASTISCHER STOSS 88
MANAGERPENDEL 88
STOSSPROBLEME IN EINER EBENE 89
. UND DREHIMPULSERHALTUNG AUCH 92
12
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
KAPITEL 5 ALTES SCHWINGT 95
UNGEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN 95
PENDEL ALS PROTOTYP FUER SCHWINGUNGEN 95
ANFANGSBEDINGUNGEN SIND MANCHMAL MUEHSAM 102
WENN DAS PENDEL MAL WEIT AUSSCHLAEGT 104
GEDAEMPFTE SCHWINGUNG BERECHNEN 105
SCHWINGUNGEN KOENNEN AUCH ERZWUNGEN WERDEN 109
KAPITEL 6 WELLEN SCHLAGEN 115
DIE WELLENGLEICHUNG MACHT'S 115
WELLEN MACHEN SICH BREIT 117
WENN WELLEN SICH UEBERLAGERN 122
KONSTRUKTIV ODER DESTRUKTIV 122
STEHENDE WELLEN 123
WELLEN REISEN IN GRUPPEN 124
FOURIER 126
KAPITEL 7 ALLES IST RELATIV. 129
TRANSFORMATIONEN MACHEN FIT 129
SCHNELLER GEHT'S NICHT 131
GLEICHZEITIGKEIT GEHT VERLOREN 133
LAENGE, GESCHWINDIGKEIT, MASSE UND ENERGIE 135
LAENGEN VERKUERZEN SICH 135
GESCHWINDIGKEITEN ADDIEREN SICH SELTSAM 135
MASSEN NEHMEN ZU 136
TEIL II
THERMODYNAMIK 139
KAPITEL 8 TEMPERATUR: UTARM UND KALT 1U1
CELSIUS, FAHRENHEIT UND KELVIN 141
DAS IDEALE GAS 143
DIE FREIHEIT EINES MOLEKUELS 145
EIN, ZWEI,., GANZ VIELE TEILCHEN 145
13
IMAGE 4
PHYSIK FUER INGENIEURE FUER DUMMIES
DRUCK, VOLUMEN UND TEMPERATUR HALTEN ZUSAMMEN 147
JEDER MIT SEINER GESCHWINDIGKEIT 149
REALE GASE: SO SIEHT DIE WIRKLICHKEIT AUS 151
KAPITEL 9 ZUSTAENDE AENDERN SICH 155
. IN IDEALEN GASEN . 155
TEMPERATURVERAENDERUNGEN 155
ISOCHOREN: GLEICHE VOLUMINA - KEINE ARBEIT 156
ISOTHERMEN: DIE TEMPERATUR VERAENDERT SICH NICHT 157
ADIABATISCHE PROZESSE 159
ISOBARER PROZESS: DER DRUCK BLEIBT KONSTANT 160
. UND IN REALEN GASEN 161
WAERMEKAPAZITAET: JE KLEINER DESTO WAERMER 162
KAPITEL 10 UNORDNUNG NIMMT (/ON SELBER ZU 167
ENTROPIE ALS THERMODYNAMISCHE GROESSE 167
ENTROPIE ALS STATISTISCHE GROESSE 171
MIT ENTHALPIE GASE VERSCHIEBEN 173
KAPITEL 11 AUS WAERME KRAFT ERZEUGEN 177
DER OTTO-MOTOR LAEUFT RUND 177
DER CARNOT-PROZESS IST OPTIMAL 179
DER STIRLING-MOTOR OHNE INTERNE VERBRENNUNG 186
KAPITEL 12 FLUESSIGKEITEN IN BEILEGUNG 191
DRUCKVERAENDERUNG DURCH SCHWERKRAFT 191
STATISCHE FLUESSIGKEITEN 191
SCHWEREDRUCK IN GASEN 194
SICH GEMEINSAM FORTBEWEGEN: VISKOSITAET UND STROEMUNGEN 195
BROWNSCHE BEWEGUNG IN FLUESSIGKEITEN 195
STROEMENDE FLUESSIGKEITEN 198
STROEMUNGEN MIT REIBUNG 200
STROEMUNGEN MIT HOEHERER GESCHWINDIGKEIT 206
U
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL III
ELEKTRIZITAETSLEHRE UND MAGNETISMUS 209
KAPITEL 13 LADUNGEN OHNE BEILEGUNG 211
COULOMBGESETZ 211
ELEKTRISCHE FELDER 215
ELEKTRISCHER FLUSS 219
ELEKTRISCHE FELDER IN MATERIE 222
MIT SPANNUNG ZUR SPANNUNG 225
KONDENSATOR 226
KAPITEL H ELEKTRISCHE STROEME 233
STROEME: PANTA RHEI (ALLES FLIESST) 233
KIRCHHOFFSCHE GESETZE 237
AUF- UND ENTLADEN VON KONDENSATOREN 242
KAPITEL 15 MAGNETFELDER UND STROEME 247
MAGNETFELDER 247
. IM VAKUUM . 247
. UND IN MATERIE 249
STROEME ERZEUGEN MAGNETFELDER 251
AMPERESCHES DURCHFLUTUNGSGESETZ 253
KRAEFTE ZWISCHEN STROEMEN 255
LEITERSCHAUKEL 255
BIOT-SAVARTSCHES GESETZ 256
MAGNETFELDER ERZEUGEN STROEME 257
WECHSELSPANNUNG UND WECHSELSTROEME 260
OHMSCHES GESETZ BEI WECHSELSPANNUNGEN 261
DER LC-SCHWINGKREIS 263
KAPITEL 16 ELEKTROMAGNETISMUS 267
ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE FELDER 267
EIN TRANSFORMATOR FUER WECHSELSPANNUNGEN 269
GENERATOREN ERZEUGEN STROM 270
ELEKTROMAGNETISCHE FELDER IM WECHSELSPIEL 272
MAXWELLS GENIALE GLEICHUNGEN 276
15
IMAGE 6
PHYSIK FUER INGENIEURE FUER DUMMIES
TEIL IV
OPTIK 279
KAPITEL 17 LICHT VERBIEGEN 281
LICHT - WELLE ODER TEILCHEN? 281
LICHT ALS WELLE 282
LICHT UND MEDIEN 285
REFLEXION 285
SNELLIUSSCHES BRECHUNGSGESETZ 287
TOTALREFLEXION 291
FARBZERLEGUNG MITHILFE DES PRISMAS 292
LINSEN UND ABBILDUNGEN 293
LISTINGSCHE STRAHLENKONSTRUKTION 296
KAPITEL 18 RAFFINIERTE LINSEN 301
AUS DER FERNE HERANHOLEN 301
WINZIGES GANZ GROSS MACHEN 302
GANZ WINZIGES GANZ GROSS MACHEN 303
KAPITEL 19 LICHT SPALTET SICH AUF 307
BEUGUNG AM SPALT 307
INTERFERENZ AM DOPPELSPALT 310
OPTISCHE GITTER ZUR ANALYSE 312
TEIL V
ATOMPHYSIK 315
KAPITEL 20 UIE WELT DER ATOME 317
STREUVERSUCHE AN ATOMEN 317
DIE ENTDECKUNG DES PHOTONS 319
DISKRETE STRAHLUNG 324
COMPTON-EFFEKT 327
16
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS
KAPITEL 21 KERN UND KUGELN 331
BOHRSCHES ATOMMODELL 331
ELEKTRONEN TREFFEN AUF ATOME 334
KAPITEL 22 ATOME IM WIRKLICHEN LEBEN 337
ENERGIESPARLAMPEN 337
WIE VIEL UHR IST ES, BITTE? 339
DIE GRUNDLAGE DES LASERSCHWERTS 340
MIT ROENTGENSTRAHLEN DURCHSEHEN 343
KLEIN ABER FEIN: DIE MIKROSONDE 345
KAPITEL 23 QUANTENMECHANIK 34 7
UND WIEDER DIE FRAGE: WELLE ODER TEILCHEN? 347
WELLENPAKETE UND UNSCHAERFERELATION 349
SCHROEDINGERGLEICHUNG: DIE KOENIGSKLASSE 353
ELEKTRONEN IM WASSERSTOFFATOM 358
DIE BEDEUTUNG DER QUANTENZAHLEN 1 UND M, 364
PAULI-PRINZIP UND PERIODENSYSTEM 365
STERN-GERLACH-EXPERIMENT 367
TEIL VI
KERNPHYSIK 369
KAPITEL 26 KERNE: KLEINER ALS A TOME 371
KERNFORM 371
SIE BAUEN SICH ATOMKERNE 375
WIESO HAELT EIN KERN ZUSAMMEN? 376
EIN KERN WIEGT ZU WENIG 379
KAPITEL 25 PLOETZLICH IST DER KERN WEG 383
DER KERN SPUCKT EIN GROSSES TEILCHEN AUS 383
ZWEI KLEINE TEILCHEN ENTFLIEHEN DEM KERN 385
KERNE ENTSENDEN PHOTONEN 388
ENERGIE VON ALPHA-, BETA- ODER GAMMA-STRAHLEN 388
COUNTDOWN ZUM ZERFALL 389
KERNSPALTUNG UND KERNFUSION - JETZT WIRD ES HEISS 392
17
IMAGE 8
PHYSIK FUER INGENIEURE FUER DUMMIES
KAPITEL 26 ANWENDUNGEN DER KERNE 395
ENERGIEERZEUGUNG MIT KERNEN 395
KERNSPALTUNG ODER »LEICHTER-WERDENDE KERNE 395
KERNFUSION ODER »SCHWERER-WERDENDE KERNE 397
STRAHLUNGSEINHEITEN 398
WIRKUNG DER KERNSTRAHLUNG 399
ZERFAELLE ZAEHLEN 400
TEIL VII
FESTKOERPERPHYSIK 403
KAPITEL 27 ATOME IN FESTKOERPERN 605
ALLES HAT SEINE ORDNUNG 405
UNGEORDNETE FESTKOERPER 407
EINKRISTALLE UND EINHEITSZELLEN 407
BASIS MIT NUR EINEM ATOM 411
BASIS MIT MEHR ALS EINEM ATOM 413
STRUKTURBESTIMMUNG MIT ROENTGENSTRAHLUNG 414
KONSTRUKTIVE INTERFERENZEN MIT DER BRAGG-BEDINGUNG 416
AUSWAHLREGELN BEI DER ROENTGENSTREUUNG 417
KAPITEL 28 DAS GITTER BEWEGT SICH 621
REZIPROKER RAUM - EINE GENIALE ERFINDUNG 421
LINEARE KETTE MIT EINEM ATOM IN DER BASIS 423
LINEARE KETTE MIT ZWEI ATOMEN IN DER BASIS 426
EIN WIRKLICHER KRISTALL 430
KAPITEL 29 ELEKTRONEN IM FESTKOERPER 633
SO TUN ALS OB ES NUR ELEKTRONEN GAEBE 433
JEDES ELEKTRON HAT EINEN ZUSTAND FUER SICH 435
GEFANGENE ELEKTRONEN 439
ELEKTRONEN SPUEREN DIE ATOME 440
ELEKTRONEN BEWEGEN SICH 443
18
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS
KAPITEL 30 HALBLEITER SIND KEINE HALBEN LEITER 651
LOECHER: DAS GEGENTEIL VON ELEKTRONEN 451
DIREKT ODER INDIREKT 452
ZU GAST BEIM HALBLEITER 454
DOTIERTE HALBLEITER WERDEN AUFGEWAERMT 458
ALLE WOLLEN MOBIL SEIN 463
DER P-N-UEBERGANG 464
IN EINFACHEM KONTAKT 464
MIT SPANNUNG WIRD'S SPANNEND 466
KAPITEL 31 P-N-UEBERGANG IN DER PRAXIS 671
DIODE - EINBAHNSTRASSE FUER STROEME 471
SONNENLICHT IN STROM VERWANDELN 473
TRANSISTOR: ELEKTRONISCHER SCHALTER FUER STROEME 476
EINE »UMGEKEHRTE SOLARZELLE 479
KOHAERENTES LICHT AUS DIODEN: HALBLEITERLASER 480
TEIL VIII
DER TOP-TEN-TEIL 683
KAPITEL 32 ZEHN RATSCHLAEGE, UM SPASS AN DER PHYSIK ZU HABEN 685
STUDIEREN GEHT UEBER PROBIEREN 485
NUR DAS EXPERIMENT ZAEHLT 485
SELBER EXPERIMENTIEREN 485
APPLETS: MIT DEM INTERNET ARBEITEN 485
EXPERIMENTIEREN VON ZUHAUSE AUS 485
EINBLICK IN DIE THEORETISCHE PHYSIK 486
BUECHERWUERMER 486
PHYSIK VERTIEFEN 486
IN ANDERE DIMENSIONEN GEHEN 486
FUER DEN KAMINSESSEL 487
SPICKZETTEL 689
STICHWORTVERZEICHNIS 691
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