Physik für Techniker: mit 203 Beispielen, 26 Tabellen und 328 Aufgaben mit Lösungen
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| Previous Title: | Zeitler, Jürgen Physik für Techniker und technische Berufe |
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| Main Authors: | , |
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Fachbuchverl. Leipzig im Carl Hanser Verl.
2013
|
| Edition: | 7., aktualisierte Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 400 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783446433779 |
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INHALTSVERZEICHNIS
TECHNIK UND PHYSIK
1 PHYSIKALISCHE GROESSEN UND EINHEITEN
1.1 GROESSENARTEN UND GROESSEN
1.2 EINHEITEN UND INTERNATIONALES EINHEITENSYSTEM (SI) 1.3
GROESSENGLEICHUNGEN
1.4 LAENGE, FLAECHE UND VOLUMEN 1.5 ZEIT
MECHANIK
2 KINEMATIK
2.1 KINEMATIK DER PUNKTMASSE 2.1.1 BEWEGUNG A U F GERADER BAHN 2.1.1.1
GESCHWINDIGKEIT UND BESCHLEUNI GUNG
2.1.1.2 GLEICHFOERMIGE BEWEGUNG 2.1.1.3 GLEICHMAESSIG BESCHLEUNIGTE
BEWEGUNG 2.1.1.4 FREIER FALL
2.1.1.5 RELATIVITAET DER BEWEGUNG UND UEBER LAGERUNG VON BEWEGUNGEN 2.1.2
BEWEGUNG A U F DER KREISBAHN . . . .
2.1.2.1 PERIODENDAUER UND FREQUENZ 2.1.2.2 WINKELGESCHWINDIGKEIT UND
WINKEL BESCHLEUNIGUNG 2.1.2.3 RADIALBESCHLEUNIGUNG
2.2 KINEMATIK DES STARREN KOERPERS . . . .
2.2.1 TRANSLATION UND ROTATION 2.2.2 KINEMATIK DER ROTATION 2.2.3
DREHZAHLMESSUNG
3 DYNAMIK DER PUNKTMASSE
3.1 KRAEFTE
3.1.1 WIRKUNGEN VON KRAEFTEN 3.1.2 WECHSELWIRKUNG 3.1.3 KRAFTMESSUNG
3.1.4 ZUSAMMENSETZUNG UND ZERLEGUNG VON
KRAEFTEN
3.1.5 TRAEGHEIT DER KOERPER 3.1.6 GRUNDGESETZ DER DYNAMIK 3.1.7 SCHWERE
DER KOERPER
3.1.8 REIBUNGSKRAEFTE 51
3.1.9 ANWENDUNGEN DES GRUNDGESETZES DER J J DYNAMIK 53
3.1.10 TRAEGHEITSKRAEFTE 56
11 3.1.11 RADIALKRAFT UND ZENTRIFUGALKRAFT . . 57
12 3 * 2 ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG 59
13 3 2 1 MECHANISCHE ARBEIT 59
14 3.2.1.1 BESCHLEUNIGUNGSARBEIT 60
1 5 3.2.1.2 HUBARBEIT 61
3.2.1.3 FEDERSPANNARBEIT 62
3.2.1.4 REIBUNGSARBEIT 63
3.2.2 ENERGIE 64
3.2.2.1 KINETISCHE ENERGIE 64
^ 3.2.2.2 POTENZIELLE ENERGIE 65
3.2.3 ENERGIEERHALTUNGSSATZ 66
17 3.2.4 LEISTUNG UND WIRKUNGSGRAD 70
18 3.2.4.1 LEISTUNG 70
3.2.4.2 WIRKUNGSGRAD 71
3.3 IMPULS 74
24 3.3.1 KRAFTSTOSS UND IMPULS 74
3.3.2 IMPULSERHALTUNGSSATZ 75
3.3.3 STOSSVORGAENGE 76
3.3.3.1 ELASTISCHER STOSS 76
3.3.3.2 UNELASTISCHER STOSS 78
3.3.4 RAKETENANTRIEB 79
^ 4 DYNAMIK DER ROTATION 81
34 4.1 DREHMOMENT 82
35 4.2 ROTATIONSENERGIE UND MASSEN-
36 TRAEGHEITSMOMENT 86
37 4.2.1 ROTATIONSENERGIE 86
39 4.2.2 MASSENTRAEGHEITSMOMENT 86
4.3 ANALOGIE ZWISCHEN TRANSLATION UND ROTATION 89
40
4.4 GRUNDGESETZ DER DYNAMIK DER ROTATION 89
41 42 4.5 ARBEIT UND LEISTUNG BEI DER ROTATION 91
^ 4.6 DREHIMPULSERHALTUNGSSATZ 92
46 ^ 5 STATIK UND VERFORMUNG 95
50 5.1 GLEICHGEWICHT STARRER KOERPER . . . . 95
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IMAGE 2
7
INHALTSVERZEICHNIS
5.1.1 GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN 95
5.1.2 GLEICHGEWICHTSARTEN 96
5.1.3 SCHWERPUNKT 96
5.2 EBENE KRAFTSYSTEME 97
5.2.1 KRAEFTE MIT GEMEINSAMEM ANGRIFFS PUNKT 97
5.2.2 KRAEFTE MIT VERSCHIEDENEN ANGRIFFS PUNKTEN 98
5.2.3 STANDSICHERHEIT 101
5.3 VERFORMUNG UND FESTIGKEIT 103
6 MECHANIK DER FLUESSIGKEITEN UND GASE 106
6.1 DRUCK 106
6.2 EINIGE EIGENSCHAFTEN VON FLUESSIG KEITEN UND GASEN 108
6.2.1 KOMPRESSIBILITAET 108
6.2.2 FLUESSIGKEITSOBERFLAECHEN 109
6.2.3 GRENZFLAECHENERSCHEINUNGEN UND KAPILLARITAET 110
6.3 MECHANIK RUHENDER FLUESSIGKEITEN UND GASE 111
6.3.1 KOLBENDRUCK 112
6.3.2 SCHWEREDRUCK 113
6.3.2.1 SCHWEREDRUCK IN FLUESSIGKEITEN . . . . 113 6.3.2.2 SCHWEREDRUCK
IN GASEN UND LUFTDRUCK 115 6.3.2.3 VAKUUM 116
6.3.3 DRUCKMESSUNG 117
6.3.3.1 DRUCKSKALEN 117
6.3.3.2 DRUCKMESSGERAETE 118
6.3.4 AUFTRIEB 119
6.3.4.1 AUFTRIEB IN FLUESSIGKEITEN 119
6.3.4.2 SCHWIMMEN 121
6.3.4.3 AUFTRIEB IN GASEN 123
6.4 MECHANIK STROEMENDER FLUESSIGKEITEN UND GASE 124
6.4.1 STROEMUNGSGESCHWINDIGKEIT UND STROM LINIEN; VOLUMENSTROM 124
6.4.2 STROEMUNG IDEALER FLUESSIGKEITEN UND GASE 125
6.4.2.1 KONTINUITAETSGLEICHUNG 125
6.4.2.2 BERNOULLISCHE GLEICHUNG 126
6.4.2.3 ANWENDUNGEN D E R BERNOULLISCHEN GLEICHUNG 128
6.4.3 STROEMUNG REALER FLUESSIGKEITEN U N D GASE 130
6.4.3.1 INNERE REIBUNG UND VISKOSITAET . . . . 130
6.4.3.2 LAMINARE UND TURBULENTE STROEMUNGEN 131 6.4.3.3
STROEMUNGSWIDERSTAENDE 132
6.4.3.4 DRUCKVERLUST IN ROHRLEITUNGEN . . . . 134
6.4.3.5 VISKOSITAETSBESTIMMUNGEN 134
THERMODYNAMIK
7 WAERME UND INNERE ENERGIE 136
7.1 THERMODYNAMISCHE PROZESSE 136
7.2 WAERMEBEWEGUNG 137
7.3 TEMPERATUR 137
7.4 THERMISCHE AUSDEHNUNG FESTER U N D FLUESSIGER KOERPER 139
7.5 TEMPERATURMESSUNG 141
7.6 1. HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . . 143
7.7 WAERME UND TEMPERATUR 144
7.8 SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET VON GASEN 146
7.9 AENDERUNG DES AGGREGATZUSTANDES 147
7.10 WAERMEBILANZEN BEI TEMPERATURAUS GLEICH 150
7.11 ENERGIEUMWANDLUNGEN 153
8 ZUSTANDSAENDERUNGEN VON GASEN . . . . 156
8.1 THERMISCHER ZUSTAND DES IDEALEN GASES 156
8.1.1 IDEALES GAS 156
8.1.2 THERMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG DES IDEALEN GASES 156
8.1.3 QUASISTATISCHE ZUSTANDSAENDERUNGEN . 157
8.2 VOLUMENAENDERUNGSARBEIT 158
8.3 SPEZIELLE ZUSTANDSAENDERUNGEN . . . . 159
8.3.1 ISOTHERME ZUSTANDSAENDERUNGEN . . . 159
8.3.2 ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNGEN . . . . 160
8.3.3 ISOBARE ZUSTANDSAENDERUNGEN . . . . 161
8.3.4 ADIABATISCHE ZUSTANDSAENDERUNGEN 162
8.4 KREISPROZESSE 163
8.4.1 PRINZIP DER WAERMEKRAFTMASCHINE . . 163
IMAGE 3
8
INHALTSVERZEICHNIS
8.4.2 WAERMEPUMPE UND KAELTEMASCHINE . . 164
8.4.3 CARNOT-PROZESS 165
8.5 2. HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK . . 166
8.5.1 THERMODYNAMISCHER WIRKUNGSGRAD REVERSIBLER KREISPROZESSE 166
8.5.2 IRREVERSIBLE PROZESSE 167
8.5.3 ENTROPIE 167
8.6 REALE GASE UND DAEMPFE 168
8.6.1 ISOTHERMEN EINES REALEN GASES . . . . 168
8.6.2 DAEMPFE 169
8.6.3 LUFTFEUCHTE 170
9 WAERMETRANSPORT 171
9.1 WAERMETRANSPORTPROZESSE 171
9.2 WAERMEDURCHGANG 172
9.3 TEMPERATURSTRAHLUNG 175
ELEKTRIK
10 GLEICHSTROM 178
10.1 ELEKTRISCHE LADUNGEN UND STROEME . . 178
10.2 ELEKTRISCHE SPANNUNG 180
10.3 OHMSCHES GESETZ 183
10.4 ELEKTRISCHER WIDERSTAND 184
10.5 SCHALTUNG VON WIDERSTAENDEN 187
10.5.1 PARALLELSCHALTUNG 187
10.5.2 REIHENSCHALTUNG 189
10.6 ELEKTRISCHE ENERGIE UND LEISTUNG . . 193
10.7 REALE STROMKREISE 194
10.7.1 VERHALTEN REALER SPANNUNGSQUELLEN 194 10.7.2 SCHALTUNG VON
SPANNUNGSQUELLEN 196 10.7.3 EINFLUSS VON LEITUNGSWIDERSTAENDEN 197 10.7.4
KNOTEN- UND MASCHENSATZ ZUR
BERECHNUNG ELEKTRISCHER NETZE . . . . 198
10.8 MESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN . . . . 198
10.8.1 STROM-UND SPANNUNGSMESSUNG . . . 199
10.8.2 DIGITALE MESSVERFAHREN 199
10.8.3 SPANNUNGSKOMPENSATION 200
10.8.4 MESSBRUECKEN 201
11 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE FELDER . . 202
11.1 ELEKTRISCHE FELDER 203
11.1.1 KRAEFTE ZWISCHEN ELEKTRISCHEN LADUNGEN 203 11.1.2 ELEKTRISCHE
FELDER IM VAKUUM . . . . 204
11.1.2.1 ELEKTRISCHE FLUSSDICHTE UND ELEKTRISCHE FELDSTAERKE 204
11.1.2.2 KAPAZITAET 204
11.1.2.3 ELEKTRISCHE FELDENERGIE 205
11.1.3 STOFFE IM ELEKTRISCHEN FELD 206
11.1.3.1 INFLUENZ 206
11.1.3.2 DIELEKTRISCHE POLARISATION 206
11.1.4 KONDENSATOREN 208
11.2 MAGNETISCHE FELDER 209
11.2.1 MAGNETISCHE FELDER STROMDURCHFLOSSENER LEITER 209
11.2.2 MAGNETISCHE FELDER IM VAKUUM . . . 210
11.2.2.1 MAGNETISCHE FELDSTAERKE UND MAGNETISCHE FLUSSDICHTE 210
11.2.2.2 INDUKTIVITAET UND MAGNETISCHE FELDENERGIE 211
11.2.3 STOFFE IM MAGNETISCHEN FELD 211
11.2.4 KRAFTWIRKUNGEN A U F STROMDURCHFLOSSENE LEITER IM MAGNETISCHEN
FELD 213
11.3 BEWEGUNG VON ELEKTRONEN IN ELEK TRISCHEN UND MAGNETISCHEN FELDERN
215 11.3.1 ERZEUGUNG VON ELEKTRONENSTRAHLEN 215 11.3.2 ABLENKUNG VON
ELEKTRONEN IM ELEK
TRISCHEN QUERFELD 216
11.3.3 ELEKTRONEN IN MAGNETISCHEN FELDERN . 217 11.3.4 GASENTLADUNGEN
218
11.4 ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION . . . . 220
11.4.1 INDUKTIONSGESETZ 221
11.4.2 TRANSFORMATOR- UND GENERATORPRINZIP 222 11.4.2.1
TRANSFORMATORPRINZIP 223
11.4.2.2 GENERATORPRINZIP 223
11.4.2.3 ELEKTRISCHE MASCHINEN 224
11.4.3 WIRBELSTROEME 225
11.4.4 SELBSTINDUKTION 225
12 WECHSELSTROM 228
12.1 WECHSELSPANNUNGEN UND WECHSEL STROEME 228
12.1.1 BESTIMMUNGSGROESSEN 228
12.1.2 ELEKTRONISCHE MESSUNG DER BESTIMMUNGSGROESSEN 229
IMAGE 4
9
INHALTSVERZEICHNIS
12.2 EINFACHE WECHSELSTROMKREISE 231
12.2.1 WIRKWIDERSTAENDE 231
12.2.2 BLINDWIDERSTAENDE 232
12.2.2.1 INDUKTIVER BLINDWIDERSTAND 232
12.2.2.2 KAPAZITIVER BLINDWIDERSTAND 233
12.3 ZUSAMMENGESETZTE WECHSELSTROM KREISE 235
12.3.1 REIHENSCHALTUNG VON R UND L . . . . 236
12.3.2 REIHENSCHALTUNG VON R, L UND C . . . 237 12.3.3 PARALLELSCHALTUNG
VON R, L UND C . . 239
12.4 LEISTUNG DES WECHSELSTROMS 240
12.4.1 MOMENTANLEISTUNG UND WIRKLEISTUNG 240 12.4.2 MESSUNG VON
ENERGIEUMSATZ UND WIRKLEISTUNG 240
12.4.3 WIRK-, BLIND-UND SCHEINLEISTUNG . . 241 12.4.4
BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 242
12.5 TRANSFORMATOREN 243
12.6 DREIPHASENWECHSELSTROM (DREHSTROM) 246
12.7 SCHUTZ VOR ELEKTRISCHEN UNFAELLEN . . . 249
13 HALBLEITER 251
13.1 LEITUNGSMECHANISMEN IN HALBLEITERN 251 13.1.1 EIGENLEITUNG 251
13.1.2 STOERSTELLENLEITUNG 253
13.1.2.1 N-LEITUNG 253
13.1.2.2 P-LEITUNG 254
13.2 PN-UEBERGANG 254
13.3 HALBLEITERDIODEN 256
13.4 TRANSISTOREN 258
13.4.1 BIPOLARTRANSISTOREN 258
13.4.2 ELEMENTARER SPANNUNGSVERSTAERKER . . 259 13.4.3
FELDEFFEKTTRANSISTOREN 261
13.4.4 INTEGRIERTE SCHALTKREISE 262
SCHWINGUNGEN UND WELLEN
14 SCHWINGUNGEN 263
14.1 MECHANISCHE SCHWINGUNGEN 263
14.1.1 FREIE UNGEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN . . 263 14.1.1.1 KINEMATIK DER
SINUSSCHWINGUNG . . . 264 14.1.1.2 DYNAMIK DER SINUSSCHWINGUNG . . . 266
14.1.1.3 DREH-UND PENDELSCHWINGUNGEN . . . 268
14.1.2 FREIE GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN . . . 270 14.1.3 ERZWUNGENE
SCHWINGUNGEN 272
14.2 ELEKTRISCHE SCHWINGUNGEN 273
14.2.1 ELEKTRISCHER SCHWINGKREIS 273
14.2.2 ANALOGIE ZWISCHEN MECHANISCHEN UND ELEKTRISCHEN SCHWINGUNGEN 274
14.2.3 ERZWUNGENE ELEKTRISCHE SCHWINGUNGEN 275 14.2.3.1 REIHENRESONANZ
275
14.2.3.2 PARALLELRESONANZ 276
14.3 UEBERLAGERUNG VON SCHWINGUNGEN . . 276 14.3.1 UEBERLAGERUNG IN
GLEICHER RICHTUNG 277 14.3.1.1 SCHWINGUNGEN GLEICHER FREQUENZ . . 277
14.3.1.2 SCHWEBUNGEN 278
14.3.2 UEBERLAGERUNG SENKRECHT ZUEINANDER . 279 14.3.3 ANHARMONISCHE
SCHWINGUNGEN . . . 279
15 WELLEN 281
15.1 WELLENAUSBREITUNG 281
15.1.1 ARTEN VON WELLEN 281
15.1.2 FREQUENZ UND DOPPLER-EFFEKT . . . . 283
15.1.3 WELLENLAENGE UND PHASENGESCHWINDIG KEIT 283
15.1.4 ENERGIESTROM UND AMPLITUDE . . . . 284
15.1.5 HUYGENSSCHES PRINZIP 284
15.2 REFLEXION UND BRECHUNG 285
15.2.1 REFLEXION 285
15.2.2 BRECHUNG 286
15.2.3 TOTALREFLEXION 287
15.3 BEUGUNG UND INTERFERENZ 288
15.3.1 BEUGUNG 288
15.3.2 INTERFERENZ 289
15.3.3 STEHENDE WELLEN 291
15.3.4 BEUGUNG U N D INTERFERENZ A M DOPPEL SPALT 292
15.4 POLARISATION 294
15.5 OPTISCHE ABBILDUNG 295
15.5.1 BILDKONSTRUKTION 296
15.5.2 BILDENTSTEHUNG AN GEKRUEMMTEN SPIEGELN U N D LINSEN 297
15.5.3 ABBILDUNGSGLEICHUNG UND ABBILDUNGS MASSSTAB 299
15.5.4 VERGROESSERUNG DURCH FERNROHR UND MIKROSKOP 300
15.6 ENERGIEUEBERTRAGUNG DURCH WELLEN . . 302
IMAGE 5
1 0
INHALTSVERZEICHNIS
15.6.1 PHYSIKALISCHE STRAHLUNGSGROESSEN . . . 302
15.6.2 PHYSIOLOGISCHE SCHALL- UND LICHTEMPFINDUNGEN 304
15.6.2.1 SCHALLSTAERKE U N D LAUTSTAERKE 304
15.6.2.2 LICHTTECHNISCHE GROESSEN 306
15.7 ELEKTROMAGNETISCHE STRAHLUNG . . . . 308
15.7.1 HERTZSCHE WELLEN 309
15.7.2 MIKROWELLEN 309
QUANTEN UND ATOME
16 ATOM-UND KERNPHYSIK 313
16.1 QUANTEN 314
16.1.1 ENERGIEQUANTELUNG 314
16.1.2 WELLE-TEILCHEN-DUALISMUS 315
16.1.3 AEUSSERER FOTOEFFEKT 315
16.1.4 HEISENBERGSCHE U N S C H AE R F E R E L A T I O N 316 16.1.5 MASSE
UND ENERGIE 317
16.2 PHOTONEN 318
16.2.1 BOHRSCHES A T O M M O D E L L 318
16.2.2 ABSORPTION UND EMISSION VON PHOTONEN 319
16.2.3 LASER 321
16.2.4 ROENTGENSTRAHLEN 323
16.3 ATOMKERN 325
16.3.1 AUFBAU DES ATOMKERNS 325
16.3.2 RADIOAKTIVITAET 327
16.3.2.1 A-UMWANDLUNG 327
16.3.2.2 SS-UMWANDLUNG 328
16.3.2.3 Y - S T R A H L U N G 329
16.3.2.4 GESETZ DER RADIOAKTIVEN UMWANDLUNG 329 16.3.2.5 ABSORPTION VON
IONISIERENDER STRAHLUNG 331
16.3.2.6 NACHWEIS VON KERNSTRAHLUNG . . . . 333
16.3.2.7 BIOLOGISCHE WIRKUNGEN UND STRAHLEN SCHUTZ 335
16.3.3 KERNENERGIE 336
16.3.3.1 KERNSPALTUNG 337
16.3.3.2 KERNSYNTHESE 339
AUFGABEN 341
LOESUNGEN 364
BILDQUELLENVERZEICHNIS 394
SACHWORTVERZEICHNIS 395
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