Physik: der Grundkurs
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Haan-Gruiten
Verl. Europa-Lehrmittel
2013
|
| Ausgabe: | 5., korr. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Edition Harri Deutsch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=4482955&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Bis 4. Aufl. erschienen im Verl. Harri Deutsch |
| Beschreibung: | XIV, 464 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783808556214 3808556218 |
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INHALTSVERZEICHNIS
VERZEICHNIS DER BEISPIELE XII
VERZEICHNIS DER TABELLEN XV
1 EINLEITUNG 1
1.1 PHYSIKALISCHE GROESSEN 1
1.2 MESSFEHLER 3
1 MECHANIK DER PUNKTMASSE UND DES STARREN KOERPERS 7
2 VORBEMERKUNGEN
8
2.1 BEZUGSSYSTEME 8
2.2 GEGENUEBERSTELLUNG TRANSLATION-ROTATION 8
3 KINEMATIK DER GERADLINIGEN BEWEGUNG 10
3.1 ORTS-ZEIT-DIAGRAMME 10
3.2 GESCHWINDIGKEIT 11
3.3 BESCHLEUNIGUNG 13
3.4 BESTIMMUNG DER WEGSTRECKE A* UND DER GESCHWINDIGKEITSAENDERUNG AT 15
3.5 SPEZIELLE BEWEGUNGEN 17
3.6 SENKRECHTER WURF 19
3.7 BEWEGUNG AUF BELIEBIGEN BAHNEN 22
3.8 ZUSAMMENFASSUNG 22
3.9 AUFGABEN 23
4 BEWEGUNG IN EINER EBENE 27
4.1 VEKTOREN - GRUNDBEGRIFFE 27
4.2 DIE VEKTOREN R, V UND A 29
4.3 DAS SUPERPOSITIONSPRINZIP 31
4.4 SPEZIELLE BEWEGUNGEN 32
4.5 KREISBEWEGUNGEN 37
4.6 UEBERLAGERUNG VON TRANSLATIONS- UND DREHBEWEGUNG 42
4.7 ZUSAMMENFASSUNG 43
4.8 AUFGABEN 44
5 BEWEGUNG UND KRAFT 48
5.1 NEWTONS GESETZE 48
5.2 FEDERKRAEFTE UND REIBUNGSKRAEFTE 53
5.3 WECHSEL DES BEZUGSSYSTEMS 57
5.4 ZUSAMMENFASSUNG 60
5.5 AUFGABEN 61
6 ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG 63
6.1 ARBEIT 63
6.2 ARBEIT UND ENERGIE 67
6.3 LEISTUNG UND WIRKUNGSGRAD 75
6.4 ZUSAMMENFASSUNG 76
6.5 AUFGABEN 78
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VIII INHALTSVERZEICHNIS
7 IMPULS UND MEHRKOERPERPROBLEME 79
7.1 IMPULS 79
7.2 IMPULSERHALTUNG BEI ZWEIKOERPERSYSTEMEN 80
7.3 STOESSE 83
7.4 ZUSAMMENFASSUNG 87
7.5 AUFGABEN 88
8 DYNAMIK DER DREHBEWEGUNG DES STARREN KOERPERS 90
8.1 WINKELGROESSEN ALS VEKTOREN 90
8.2 GRUNDGESETZ DER DYNAMIK FUER DREHUNGEN 95
8.3 ARBEIT, ENERGIE UND LEISTUNG 102
8.4 TRAEGHEITSKRAEFTE IN ROTIERENDEN BEZUGSSYSTEMEN 106
8.5 STATISCHES GLEICHGEWICHT 110
8.6 DREHIMPULSERHALTUNGSSATZ 112
8.7 DIE HAUPTACHSEN STARRER KOERPER 113
8.8 KREISEL 115
8.9 ZUSAMMENFASSUNG 118
8.10 AUFGABEN 119
9 GRAVITATION 122
9.1 KEPLER'SCHE GESETZE 122
9.2 NEWTONS GRAVITATIONSGESETZ 123
9.3 HERLEITUNG DER KEPLER'SCHEN GESETZE 124
9.4 GRAVITATIONSFELD 125
9.5 ZUSAMMENFASSUNG 127
9.6 AUFGABEN 127
II ELASTOMECHANIK UND HYDRODYNAMIK 129
10 ELASTIZITAET FESTER KOERPER 130
10.1 GRUNDBEGRIFFE 130
10.2 EINFACHE VERFORMUNGEN 131
10.3 ZUSAMMENFASSUNG 139
10.4 AUFGABEN 140
11 EIGENSCHAFTEN VON FLUESSIGKEITEN UND GASEN 141
11.1 GRUNDBEGRIFFE 141
11.2 RUHENDE FLUESSIGKEITEN UND GASE: HYDROSTATIK 141
11.3 STATIONAERE STROEMUNGEN: HYDRODYNAMIK 147
11.4 STATIONAERE STROEMUNGEN MIT REIBUNG 155
11.5 ZUSAMMENFASSUNG 158
11.6 AUFGABEN 159
III SCHWINGUNGEN UND WELLEN 163
12 SCHWINGUNGEN 164
12.1 PERIODISCHE ZUSTANDSAENDERUNGEN, INSBESONDERE HARMONISCHE
SCHWINGUNGEN . 164
12.2 HARMONISCHE OSZILLATOREN 166
12.3 VISKOS GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN 173
12.4 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN, RESONANZ 176
12.5 UEBERLAGERUNG VON SCHWINGUNGEN UND GEKOPPELTE SCHWINGUNGEN 180
12.6 ZUSAMMENFASSUNG 182
12.7 AUFGABEN 185
INHALTSVERZEICHNIS IX
13 MECHANISCHE WELLEN UND AKUSTIK 190
13.1 WELLENGLEICHUNG; AUSBREITUNG VON STOERUNGEN 190
13.2 HARMONISCHE WELLEN 196
13.3 ENERGIETRANSPORT IN SCHALLWELLEN 200
13.4 REFLEXION VON WELLEN 204
13.5 STEHENDE WELLEN IN EINSEITIG BEGRENZTEN MEDIEN 206
13.6 TONHOEHE UND LAUTSTAERKE 209
13.7 DOPPLER-EFFEKT, MACH-WELLE 210
13.8 INTERFERENZ VON WELLEN 214
13.9 BEUGUNG UND HUYGENS'SCHES PRINZIP 221
13.10 REFLEXION UND BRECHUNG VON WELLEN 227
13.11 ULTRASCHALL 229
13.12 ZUSAMMENFASSUNG 230
13.13 AUFGABEN 234
14 LICHTWELLEN UND OPTIK 239
14.1 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN UND LICHT 239
14.2 REFLEXION UND TRANSMISSION ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN 242
14.3 DISPERSION UND ABSORPTION ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN 245
14.4 SPEKTRALZERLEGUNG DURCH PRISMA UND BEUGUNGSGITTER 246
14.5 INTERFEROMETRIE 247
14.6 LICHTLEITER 248
14.7 LINSEN 250
14.8 ZUSAMMENFASSUNG 254
14.9 AUFGABEN 256
IV ELEKTRODYNAMIK 259
15 ELEKTROSTATIK 260
15.1 ELEKTRISCHE LADUNG 260
15.2 COULOMB'SCHES GESETZ UND ELEKTRISCHE FELDSTAERKE 262
15.3 ELEKTRISCHE SPANNUNG UND ELEKTRISCHES POTENZIAL 265
15.4 LADUNGSVERTEILUNG 271
15.5 VERSCHIEBUNGSDICHTE UND VERSCHIEBUNGSFLUSS 272
15.6 INFLUENZ 279
15.7 KAPAZITAET 280
15.8 DIELEKTRIKUM IM ELEKTRISCHEN FELD 283
15.9 ENERGIE IM ELEKTRISCHEN FELD 288
15.10 ZUSAMMENFASSUNG 290
15.11 AUFGABEN 291
16 DAS STATIONAERE ELEKTRISCHE STROEMUNGSFELD 294
16.1 ELEKTRISCHER STROM 294
16.2 OHM'SCHES GESETZ 297
16.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES ELEKTRISCHEN WIDERSTANDES 299
16.4 LEISTUNG UND ARBEIT 301
16.5 EINFUEHRUNG IN DIE GLEICHSTROMTECHNIK 302
16.6 ZUSAMMENFASSUNG 310
16.7 AUFGABEN 312
17 MAGNETOSTATIK 314
17.1 GRUNDLEGENDE ERSCHEINUNGEN 314
17.2 MAGNETISCHE INDUKTION UND MAGNETISCHER FLUSS 316
X INHALTSVERZEICHNIS
17.3 MAGNETISCHE FELDSTAERKE UND DURCHFLUTUNGSSATZ 317
17.4 MAGNETISCHES MOMENT 320
17.5 KRAFTWIRKUNG AUF BEWEGTE LADUNGEN IM MAGNETISCHEN FELD 322
17.6 MAGNETISCHE POLARISATION 326
17.7 ZUSAMMENFASSUNG 328
17.8 AUFGABEN 329
18 INSTATIONAERE ELEKTROMAGNETISCHE FELDER 331
18.1 INDUKTIONSGESETZ 331
18.2 SELBSTINDUKTION UND SELBSTINDUKTIVITAET 337
18.3 DER MAGNETISCHE KREIS 339
18.4 ENERGIE DES MAGNETISCHEN FELDES 342
18.5 MAXWELL'SCHE GLEICHUNGEN 344
18.6 ZUSAMMENFASSUNG 345
18.7 AUFGABEN 346
V THERMODYNAMIK 349
19 GLEICHGEWICHT UND ZUSTANDSGROESSEN 350
19.1 UEBERBLICK 350
19.2 SYSTEME, PHASEN UND ZUSTANDSGROESSEN 352
19.3 GLEICHGEWICHT UND TEMPERATUR - NULLTER HAUPTSATZ 354
19.4 ABSOLUTE TEMPERATUR, KELVIN-UND CELSIUS-SKALA 357
19.5 DRUCK 359
19.6 IDEALES GAS 360
19.7 STOFFMENGE UND AVOGADROKONSTANTE 363
19.8 KINETISCHE THEORIE DES IDEALEN GASES 367
19.9 ZUSTANDSGIEICHUNG REALER GASE 370
19.10 ZUSTANDSGIEICHUNG FUER FLUESSIGKEITEN UND FESTKOERPER 372
19.11 ZUSAMMENFASSUNG 375
19.12 AUFGABEN 376
20 ENERGIEFORMEN UND ZUSTANDSAENDERUNGEN 378
20.1 ARBEIT 378
20.2 WAERME UND WAERMEKAPAZITAET 379
20.3 ERZEUGUNG VON WAERME 387
20.4 REVERSIBLE UND IRREVERSIBLE PROZESSE 391
20.5 SPEZIELLE ZUSTANDSAENDERUNGEN 393
20.6 ZUSAMMENFASSUNG 394
20.7 AUFGABEN 396
21 THERMODYNAMISCHE HAUPTSAETZE 397
21.1 NULLTER HAUPTSATZ 397
21.2 ERSTER HAUPTSATZ 397
21.3 CARNOT'SCHER KREISPROZESS UND ENTROPIE 402
21.4 ZWEITER HAUPTSATZ 409
21.5 ENTROPIE - MIKROSKOPISCH BETRACHTET 410
21.6 ABGESCHLOSSENES SYSTEM IM GLEICHGEWICHT 411
21.7 THERMODYNAMISCHE MASCHINEN 413
21.8 ZUSAMMENFASSUNG 418
21.9 AUFGABEN 419
INHALTSVERZEICHNIS XI
22 NICHTGLEICHGEWICHTSPROZESSE 421
22.1 TEMPERATURAUSGLEICH 421
22.2 WAERMEUEBERTRAGUNG 424
22.3 ZUSAMMENGESETZTE WAERMEUEBERTRAGUNG 430
22.4 ZUSAMMENFASSUNG 433
22.5 AUFGABEN 434
23 PHASENUMWANDLUNGEN 436
23.1 AGGREGATZUSTAENDE UND PHASENUEBERGAENGE 436
23.2 KLASSIFIKATION VON PHASENUEBERGAENGEN 439
23.3 PHASENGLEICHGEWICHT 441
23.4 BEISPIELE FUER PHASENUEBERGAENGE 442
23.5 ZUSAMMENFASSUNG 444
23.6 AUFGABEN 444
LOESUNGEN DER AUFGABEN 445
SACHWORTVERZEICHNIS 452
VERZEICHNIS DER BEISPIELE
1.1 RECHNEN MIT GROESSENGLEICHUNGEN 3
1.2 STANDARDABWEICHUNG DES MITTELWERTES 4
3.1 DURCHSCHNITTSGESCHWINDIGKEIT EINES ICE 11
3.2 DURCHSCHNITTSBESCHLEUNIGUNG EINES ICE 14
3.3 BERECHNUNG VON AX AUS DER FLAECHE UNTER V(T) 16
3.4 UEBERHOLEN VON FAHRZEUGEN 17
3.5 BREMSWEG UND VERZOEGERUNG EINES PKW 19
3.6 HOCHSPRINGER 21
4.1 WEITSPRINGER 36
4.2 KUGELSTOSSER 36
4.3 BAHNKURVE EINES WASSERSTRAHLS 36
4.4 RADIALBESCHLEUNIGUNG BEI EINER LANGSPIELPLATTE 40
4.5 DREHBEWEGUNG MIT VERSCHIEDENEN WINKELBESCHLEUNIGUNGEN 41
4.6 GESCHWINDIGKEIT EINES RANDPUNKTES BEIM ROLLENDEN RAD 43
5.1 GLEITER AUF LUFTKISSENBAHN 49
5.2 AUFPRALL GEGEN EIN HINDERNIS 49
5.3 GEWICHTHEBER 51
5.4 BEWEGUNG AUF DER SCHIEFEN EBENE 52
5.5 3. NEWTON'SCHES GESETZ 53
5.6 VERKNUEPFUNG VON ZWEI FEDERN 54
5.7 REIBUNG AUF DER SCHIEFEN EBENE 56
5.8 GEHEN 56
5.9 ANTRIEBSKRAFT BEI RADFAHRZEUGEN 56
5.10 TRAEGHEITSKRAFT BEIM ANFAHREN 59
5.11 KRAEFTEGLEICHGEWICHT IM BESCHLEUNIGTEN SYSTEM 59
5.12 ATWOOD-MASCHINE MIT TRAEGHEITSLOSER ROLLE 59
6.1 REIBUNGSARBEIT 64
6.2 HUBARBEIT 64
6.3 VERFORMUNGSARBEIT 65
6.4 FALL EINES BALLS MIT REFLEXION AM BODEN 68
6.5 BESCHLEUNIGUNGSARBEIT 70
6.6 FEDERKRAFT 72
6.7 ENERGIEERHALTUNG BEI FEDERN 73
6.8 RUTSCHEN EINES SCHLITTENS AUF EINER SCHIEFEN EBENE MIT REIBUNG 75
6.9 LEISTUNG EINES PKW 76
7.1 ZWEI GLEITER AUF DER LUFTKISSENFAHRBAHN 82
7.2 DER STEINSCHLEUDERNDE ASTRONAUT 82
7.3 FALL MIT ANSCHLIESSENDEM STOSS VON ZWEI KUGELN 84
7.4 BALLISTISCHES PENDEL 86
8.1 RAD AUF KREISBAHN 92
8.2 FORTSETZUNG - RAD AUF KREISBAHN 94
8.3 KRAEFTEPAAR 96
8.4 MASSENTRAEGHEITSMOMENT EINER HALBKREISFOERMIGEN SCHEIBE 100
8.5 TRAEGHEITSMOMENT EINER HANTEL 101
8.6 ATWOOD-MASCHINE 102
8.7 BESTIMMUNG VON DREHMOMENT UND LEISTUNG MIT DEM PRONY'SEHEN ZAUM 103
8.8 ENERGIE EINES SCHWUNGRADES 104
8.9 ROLLENDE KOERPER AUF EINER SCHIEFEN EBENE 105
VERZEICHNIS DER BEISPIELE XIII
8.10 ULTRAZENTRIFUGE 107
8.11 UBERHOEHTE EISENBAHNKURVE 108
8.12 KUGEL IN EINER ROTIERENDEN KREISRINNE 108
8.13 GLEICHGEWICHT EINER HANTEL 111
8.14 DREHSTUHLEXPERIMENT 1 112
8.15 DREHSTUHLEXPERIMENT 2 113
8.16 SCHEIBE AUF EINER KREISBAHN 117
9.1 MASSE DER SONNE 124
9.2 FLUCHTGESCHWINDIGKEIT 126
10.1 DEHNUNG EINES DRAHTES 133
10.2 DEFORMATION EINES GUMMIWUERFELS 135
10.3 TORSION EINES DRAHTES 137
11.1 WASSER IM SCHWEREFELD AN DER ERDOBERFLAECHE 144
11.2 FUELLSTANDSANZEIGER UND U-ROHR-MANOMETER 145
11.3 SENKWAAGE 146
11.4 GESCHWINDIGKEITSBESTIMMUNG MIT DEM PRANDTL'SCHEN STAUROHR 152
11.5 SCHMIERUNG 157
12.1 DIE DREH-ODER TORSIONSSCHWINGUNG (UNRUH EINER UHR) 170
12.2 DAS (MATHEMATISCHE) SCHWEREPENDEL 170
12.3 DAS PHYSIKALISCHE PENDEL 171
12.4 ZEIGERINSTRUMENT 176
12.5 ERZWUNGENE SCHWINGUNGEN IN DER TECHNIK 177
13.1 TRANSVERSALE WELLE AUF EINEM ELASTISCHEN SEIL 195
13.2 LONGITUDINALE WELLE LAENGS EINES ELASTISCHEN STABES 196
13.3 SCHALLWELLE IN EINER GAS-ODER FLUESSIGKEITSSAEULE 196
13.4 PHASENDIFFERENZ BEI EINER HARMONISCHEN WELLE 198
13.5 AUSLENKUNGSAMPLITUDE VON LUFTMOLEKUELEN IN EINER SCHALLWELLE 203
13.6 SCHALLPEGEL EINER SCHALLWELLE 210
13.7 DOPPLEREFFEKT EINES HUPENDEN, FAHRENDEN FAHRZEUGES 213
13.8 RICHTUNG DER AUSLOESCHUNG, VERSTAERKUNG 220
15.1 ELEKTRISCHE FELDSTAERKE ALS GRADIENT DER POTENZIALFUNKTION EINER
PUNKTLADUNG 270
15.2 VERSCHIEBUNGSDICHTE UND ELEKTRISCHE FELDSTAERKE EINER LEITENDEN
KUGEL 276
15.3 VERSCHIEBUNGSDICHTE UND ELEKTRISCHE FELDSTAERKE EINER KOAXIALLEITUNG
277
15.4 INFLUENZ IM PLATTENKONDENSATOR 280
15.5 KAPAZITAET EINES KUGELKONDENSATORS MIT KONZENTRISCHEN
KUGELELEKTRODEN 286
15.6 KAPAZITAET EINER KOAXIALLEITUNG 288
16.1 DRIFTGESCHWINDIGKEIT DER ELEKTRONEN IN EINEM METALLDRAHT 296
16.2 WIDERSTAND UND TEMPERATURKOEFFIZIENT EINES METALLWIDERSTANDES
BEI VERSCHIEDENEN TEMPERATUREN 300
16.3 STROEME UND SPANNUNGEN IN EINEM GLEICHSTROMKREIS 308
16.4 LEISTUNGEN IN EINEM GLEICHSTROMKREIS MIT REALER SPANNUNGSQUELLE 309
17.1 TOROIDSPULE MIT MATERIEFUELLUNG 319
17.2 MAGNETISCHE INDUKTION EINER LANGEN ZYLINDERSPULE 320
17.3 MAGNETISCHES MOMENT EINER LANGEN ZYLINDERSPULE 322
17.4 ZEIGERAUSSCHLAG EINES DREHSPULMESSWERKES 324
17.5 KRAFT ZWISCHEN DEN DRAEHTEN EINER ZWEIADRIGEN LEITUNG 325
18.1 ROTIERENDE LEITERSCHLEIFE IM HOMOGENEN MAGNETFELD 336
18.2 EINSCHALTSTROM BEI SPULEN 338
18.3 INDUKTIVITAET EINER LANGEN ZYLINDERSPULE 341
18.4 TOROIDSPULE MIT ZWEI WICKLUNGEN ALS TRANSFORMATOR 341
18.5 MAGNETISCHE ENERGIE EINER TOROIDSPULE 343
XIV
VERZEICHNIS DER BEISPIELE
19.1 BESTIMMUNG VON STOFFMENGEN 364
19.2 ABHAENGIGKEIT DER DICHTE VON TEMPERATUR UND DRUCK 365
19.3 DICHTE VON HELIUM BEI NORMBEDINGUNGEN 365
19.4 BAROMETRISCHE HOEHENFORMEL UND BOLTZMANNFAKTOR 365
19.5 MITTLERE QUADRATISCHE GESCHWINDIGKEIT VON H
2
370
19.6 PLASMAPHASE VON H2 370
20.1 WAERMEERZEUGUNG MIT EINEM TAUCHSIEDER 388
20.2 ABWAERME EINES WIDERSTANDES 388
20.3 ABSTOPPEN EINER KUGEL IM SANDSACK 388
20.4 KOHLEFEUERUNG 390
20.5 AUFWAERMUNG EINER PLATTE IN DER SONNE 390
20.6 ISOTHERME EXPANSION 392
20.7 ARBEIT EINES IDEALEN GASES 394
21.1 INNERE ENERGIE UND GELEISTETE ARBEIT BEI ZUSTANDSAENDERUNG DES
IDEALEN GASES 399
21.2 ADIABATENGLEICHUNG EINES IDEALEN GASES 400
21.3 ENTROPIE EINES IDEALEN GASES 406
21.4 ZIMMERHEIZUNG 417
22.1 MISCHUNGSTEMPERATUR BEI KLEINEM AT 423
22.2 ABKUEHLUNG EINES METALLWERKSTIICKS IN LUFT 427
22.3 WAERMEDURCHGANG 432
22.4 WAERMELEITUNG DURCH EINE WAND MIT MEHREREN SCHICHTEN 432
23.1 ERWAERMUNG EINES EISBLOCKS 436 |
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