Verfügbarkeit: Brücken zur Physik

Brücken zur Physik: Hilfen beim Übergang von der Schule zur Hochschule und im Grundstudium für Studierende technischer und naturwissenschaftlicher Fachrichtungen 1 Mechanik, Schwingungslehre, Wärmelehre

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Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Kurz, Günther 1938- (VerfasserIn), Gilg, Jürgen (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin Cornelsen 2011
Ausgabe:	1. Aufl.
Schlagworte:	Thermodynamik Mechanik Schwingung
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	232 S. Ill., graph. Darst. CD-ROM (12 cm)
ISBN:	9783064505193 306450519X

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS I MECHANIK 11 1 KINEMATIK ...................................................................................................................... 11 1.1 EINLEITUNG UND UEBERSICHT ................................................................................. 11 1.2 EINDIMENSIONALE BEWEGUNG .............................................................................. 16 1.3 KINEMATISCHE DIAGRAMME ................................................................................. 21 1.4 BEWEGUNGEN IN DER EBENE - ZWEIDIMENSIONALE KINEMATIK ........................... 28 1.5 BEWEGUNGEN IN DREI RAUMRICHTUNGEN - VEKTOREN ......................................... 30 1.6 BEWEGUNGEN AUF EINER KREISBAHN ..................................................................... 32 1.7 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................. 36 2 GRUNDGESETZE DER KLASSISCHEN MECHANIK ................................................................. 40 2.1 UEBERSICHT ............................................................................................................. 40 2.2 NEWTONSCHE AXIOME ....................................................................................... 41 2.3 ANMERKUNGEN ZUM BEGRIFF DER MASSE ............................................................... 44 2.4 ANMERKUNGEN ZUM BEGRIFF KRAFT UND ZUM SI-EINHEITENSYSTEM ................ 46 2.5 BEISPIELE FUER KRAFTGESETZE ................................................................................. 47 2.5.1 GEWICHTSKRAFT .......................................................................................... 47 2.5.2 FEDERKRAEFTE ................................................................................................ 48 2.5.3 REIBUNGSKRAEFTE ....................................................................................... 50 2.5.4 KRAFTGESETZE - ABHAENGIGKEIT REZIPROK ZUM ABSTANDSQUADRAT .... 50 2.6 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................ 54 3 IMPULS UND IMPULSSATZ ............................................................................................... 56 3.1 IMPULS EINES MATERIELLEN TEILCHENS .................................................................. 57 3.1.1 DEFINITION (DIFFERENTIELLE DARSTELLUNG) UND SI-EINHEITEN ................... 57 3.1.2 KRAFTSTOSS (INTEGRALE DARSTELLUNG) ....................................................... 57 3.1.3 SATZ VON DER ERHALTUNG DES IMPULSES ................................................ 59 3.2 IMPULSSATZ FUER EIN SYSTEM MATERIELLER TEILCHEN - SCHWERPUNKTSATZ .... 59 3.2.1 TEILCHENSYSTEME ..................................................................................... 59 3.2.2 AUSSERE UND INNERE KRAEFTE ................................................................... 60 3.2.3 IMPULSSATZ FUER EIN SYSTEM MATERIELLER TEILCHEN .................................. 61 3.2.4 DREHMOMENT ........................................................................................... 63 3.2.5 MASSENMITTELPUNKT ............................................................................... 64 5 3.2.6 SCHWERPUNKTSATZ .................................................................................... 66 3.2.7 BEISPIELE FUER DIE ERHALTUNG DES IMPULSES ........................................... 67 3.3 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................. 69 4 ARBEIT, ENERGIE UND ENERGIESATZ DER MECHANIK ..................................................... 70 4.1 ARBEIT - DEFINITION .............................................................................................. 70 4.1.1 ARBEIT, VERRICHTET VON EINER KONSTANTEN KRAFT ..................................... 71 4.1.2 ARBEIT, VERRICHTET VON EINER ORTSABHAENGIGEN KRAFT ............................ 74 4.1.3 BESCHLEUNIGUNGSARBEIT - ARBEIT-ENERGIE-THEOREM ............................ 75 4.2 LEISTUNG .............................................................................................................. 77 4.3 SATZ VON DER ERHALTUNG DER ENERGIE ............................................................... 77 4.3.1 HUBARBEIT UND BESCHLEUNIGUNGSARBEIT IM SCHWEREFELD ...................... 78 4.3.2 ENERGIEDIAGRAMM EINES FEDER-MASSE-SYSTEMS ..................................... 79 4.3.3 ENERGIESATZ UND KONSERVATIVE KRAEFTE .................................................. 80 4.4 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................. 83 5 STOSSPROZESSE ................................................................................................................... 84 5.1 UEBERSICHT UND GRUNDBEGRIFFE ............................................................................ 84 5.2 EINTEILUNG MECHANISCHER STOSSPROZESSE ............................................................ 85 5.3 GERADER, ZENTRALER, (VOLLSTAENDIG) ELASTISCHER STOSS ZWEIER KOERPER ................ 86 5.3.1 ALLGEMEINER FALL ....................................................................................... 87 5.3.2 DISKUSSION VON SONDERFAELLEN ................................................................. 88 5.3.3 ENERGIEUEBERTRAGUNG BEIM GERADEN, ZENTRALEN, ELASTISCHEN STOSS ... 89 5.4 GERADER, ZENTRALER, INELASTISCHER STOSS ............................................................... 92 5.4.1 ALLGEMEINER FALL ....................................................................................... 92 5.4.2 SONDERFALL - VOLLSTAENDIG INELASTISCHER (ODER PLASTISCHER) STOSS .... 92 5.5 ZWEIDIMENSIONALE STOSSPROZESSE ......................................................................... 93 5.5.1 SCHIEFER, ZENTRALER, ELASTISCHER STOSS ZWEIER KOERPER ............................ 93 5.5.2 SCHIEFER, ZENTRALER, INELASTISCHER STOSS ZWEIER KOERPER ......................... 94 5.6 F RANCK -H ERTZ - VERSUCH .................................................................................. 96 5.7 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................. 97 II SCHWINGUNGSLEHRE 99 1 PERIODIZITAET UND HARMONISCHE BEWEGUNGEN/SCHWINGUNGEN ................................. 99 1.1 EINLEITUNG ............................................................................................................ 99 1.2 HARMONISCHE BEWEGUNGSFORMEN UND IHRE MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG . . 100 6 1.3 HARMONISCHE BEWEGUNGEN/SCHWINGUNGEN ........................................................ 105 1.4 DIFFERENTIALGLEICHUNG UNGEDAEMPFTER HARMONISCHER BEWEGUNGEN ................... 108 1.5 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 110 2 EINDIMENSIONALE HARMONISCHE SCHWINGUNGEN ............................................................. 112 2.1 EINLEITUNG ............................................................................................................... 112 2.2 STANDARD-MODELL - FEDER-MASSE-SYSTEM ODER FEDERPENDEL ............................ 113 2.2.1 DIFFERENTIALGLEICHUNG UNGEDAEMPFTER HARMONISCHER SCHWINGUNGEN . .113 2.2.2 LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG ............................................................. 115 2.2.3 AUSLENKUNG, GESCHWINDIGKEIT UND BESCHLEUNIGUNG .............................. 118 2.2.4 ENERGIEBETRACHTUNGEN ................................................................................ 123 2.3 WEITERE BEISPIELE FUER UNGEDAEMPFTE HARMONISCHE BEWEGUNGEN ...................... 125 2.3.1 PHYSIKALISCHES PENDEL BEI KLEINEN AUSLENKUNGEN ................................. 125 2.3.1.1 AUFSTELLEN DER DIFFERENTIALGLEICHUNG ........................................... 127 2.3.1.2 LINEARISIEREN DER DIFFERENTIALGLEICHUNG ..................................... 128 2.3.1.3 LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG .............................................. 129 2.3.2 MATHEMATISCHES PENDEL BEI KLEINEN AUSLENKUNGEN .............................. 129 2.3.3 TORSIONS ODER DREHPENDEL ....................................................................... 130 2.3.3.1 AUFSTELLEN DER DIFFERENTIALGLEICHUNG ........................................... 131 2.3.3.2 LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG .............................................. 132 2.3.4 ANALOGIEN FEDERPENDEL - TORSIONSPENDEL .............................................. 132 2.4 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 133 3 GEDAEMPFTE (QUASI)HARMONISCHE SCHWINGUNGEN .......................................................... 136 3.1 EINLEITUNG ............................................................................................................... 136 3.2 DIFFERENTIALGLEICHUNG VISKOS GEDAEMPFTER SCHWINGUNGEN .................................. 138 3.3 LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG VISKOS GEDAEMPFTER SCHWINGUNGEN .... 139 3.4 DISKUSSION DER LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG FUER DEN SCHWINGFALL ... 142 3.4.1 BESTIMMUNG DER INTEGRATIONSKONSTANTEN ............................................. 142 3.4.2 LOGARITHMISCHES DEKREMENT .................................................................. 144 3.4.3 BESTIMMUNG DES ABKLINGKOEFFIZIENTEN .................................................... 145 3.4.4 ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................... 147 3.5 KRIECHFALL UND APERIODISCHER GRENZFALL .............................................................. 148 3.5.1 KRIECHFALL ................................................................................................. 148 3.5.2 APERIODISCHER GRENZFALL ........................................................................... 149 3.6 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 152 7 III WAERMELEHRE 154 1 AUFBAU DER MATERIE ........................................................................................................ 154 1.1 PHASEN .................................................................................................................. 154 1.2 GRUNDBEGRIFFE ......................................................................................................... 157 1.2.1 MASSENEINHEITEN IM ATOMAREN BEREICH .................................................... 157 1.2.2 TEILCHENMENGE N - BASISGROESSE IM SI-EINHEITENSYSTEM ........................ 159 1.2.3 VERKNUEPFUNGEN ZWISCHEN DEN DEFINIERTEN GROESSEN ................................. 160 1.3 SPEZIFISCHE UND MOLARE PHYSIKALISCHE GROESSEN ................................................. 161 1.3.1 SPEZIFISCHE PHYSIKALISCHE GROESSEN ............................................................. 161 1.3.2 MOLARE PHYSIKALISCHE GROESSEN .................................................................... 161 1.4 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 163 2 KINETISCHE GASTHEORIE .................................................................................................. 164 2.1 IDEALE GASE - MODELL VORSTELLUNGEN .................................................................... 164 2.2 KINETISCHE ABLEITUNG DES GASDRUCKES P .............................................................. 165 2.2.1 VORGEHENSWEISE ZUR HERLEITUNG DES DRUCKES ........................................... 165 2.2.2 GEOMETRIE UND NOMENKLATUR .................................................................... 166 2.2.3 ANWENDUNG ERHALTUNG DES IMPULSES .................................................... 167 2.2.4 ANZAHL DER KOLLISIONEN Z EINES EINZELMOLEKUELS MIT EINER WAND ... 167 2.2.5 STATISTISCHE BETRACHTUNGEN - SUMMATION UEBER N MOLEKUELE .............. 168 2.2.6 BERECHNUNG DES GESAMTDRUCKES ............................................................. 168 2.3 FOLGERUNGEN AUS DER GRUNDGLEICHUNG ................................................................. 169 2.3.1 MITTLERE GESCHWINDIGKEIT .......................................................................... 169 2.3.2 ZUSTANDSGLEICHUNG IDEALER GASE ............................................................. 170 2.3.3 GASTEMPERATUR T ...................................................................................... 172 2.3.4 MOLARE GASKONSTANTE UND INNERE ENERGIE IDEALER GASE ...................... 176 2.3.5 MAKROSKOPISCHE BESCHREIBUNG IDEALER GASE ........................................... 177 2.4 MAXWELLSCHE GESCHWINDIGKEITSVERTEILUNG ........................................................ 177 2.4.1 VERTEILUNGSFUNKTION NACH M AXWELL .................................................... 177 2.4.2 DEFINITION SPEZIELLER GESCHWINDIGKEITEN ................................................. 179 2.5 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 181 3 1. HAUPTSATZ DER WAERMELEHRE ...................................................................................... 183 3.1 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN .................................................................................... 183 3.1.1 SYSTEMBEGRIFF ............................................................................................ 183 3.1.2 ZUSTAND UND ZUSTANDSGROESSEN ................................................................... 184 8 3.1.2.1 GLEICHGEWICHT, ZUSTANDSGROESSEN, ZUSTANDSFUNKTIONEN .... 185 3.1.2.2 ZUSTANDSAENDERUNGEN - THERMODYNAMISCHE PROZESSE ............ 185 3.1.2.3 ZUSTANDSGLEICHUNGEN ................................................................... 186 3.1.2.4 ZUSTANDSDIAGRAMME ................................................................... 186 3.1.3 WAERME ......................................................................................................... 187 3.1.4 ARBEIT ......................................................................................................... 187 3.2 WAERMEKAPAZITAETEN ................................................................................................ 189 3.2.1 DEFINITIONEN ............................................................................................... 190 3.2.1.1 WAERMEKAPAZITAET C ....................................................................... 190 3.2.1.2 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET C .................................................... 190 3.2.1.3 MOLARE WAERMEKAPAZITAET CM ....................................................... 190 3.2.2 ABHAENGIGKEIT VON DER TEMPERATUR .......................................................... 191 3.2.3 ABHAENGIGKEIT VON DEN VERSUCHSBEDINGUNGEN ........................................ 191 3.2.4 SPEZIFISCHE UND MOLARE WAERMEKAPAZITAETEN ........................................... 191 3.2.5 TEMPERATURABHAENGIGKEIT VON WAERMEKAPAZITAETEN ................................. 192 3.2.5.1 KRISTALLINE FESTKOERPER ................................................................ 192 3.2.5.2 FLUESSIGKEITEN ................................................................................ 193 3.2.5.3 GASE ............................................................................................... 194 3.3 INNERE ENERGIE U UND 1. HAUPTSATZ .................................................................... 195 3.4 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 198 4 SPEZIELLE ZUSTANDSAENDERUNGEN IDEALER GASE ............................................................. 199 4.1 ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNGEN ............................................................................. 201 4.2 ISOTHERME ZUSTANDSAENDERUNGEN .......................................................................... 202 4.3 ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNGEN ............................................................................. 204 4.4 ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNGEN .......................................................................... 205 4.5 POLYTROPE ZUSTANDSAENDERUNGEN .......................................................................... 208 4.6 UEBUNGSAUFGABEN ................................................................................................... 209 IV ANHANG MATHEMATIK 211 1 VEKTOREN ........................................................................................................................... 211 1.1 EINLEITUNG ............................................................................................................... 211 1.2 SKALARE UND VEKTOREN ......................................................................................... 211 1.3 GRAPHISCHE DARSTELLUNG EINES VEKTORS .............................................................. 212 1.4 MULTIPLIKATION EINES VEKTORS MIT EINEM SKALAR ................................................. 212 9 1.5 VEKTORADDITION UND VEKTORSUBTRAKTION - GRAPHISCH ......................................... 213 1.6 EINHEITSVEKTOREN UND KOMPONENTENSCHREIBWEISE ............................................ 214 1.7 VEKTORADDITION UND VEKTORSUBTRAKTION - ANALYTISCH ...................................... 217 1.8 VEKTORPRODUKTE ZWEIER VEKTOREN ........................................................................ 218 1.9 RECHTSSYSTEME UND LINKSSYSTEME ........................................................................ 226 1.10 DIFFERENZIEREN UND INTEGRIEREN VON VEKTOREN ..................................................... 227 SACHWORTVERZEICHNIS 228 V SYSTEMANFORDERUNGEN UND HINWEISE ZUR NUTZUNG DER CD 231 1 SYSTEMANFORDERUNGEN ...................................................................................................... 231 2 HINWEISE ZUR NUTZUNG DER BEIGEFUEGTEN CD ................................................................ 231 10
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