Details

Halliday Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge


Halliday Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge


3. Auflage

von: David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker

52,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: EPUB
Veröffentl.: 26.11.2019
ISBN/EAN: 9783527822669
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 992

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Beschreibungen

Das Halliday-Lehrbuch Physik für natur- und ingenieurwissenschaftliche Studiengänge bietet einen Überblick über den Stoff typischer Experimentalphysik-Vorlesungen. Dementsprechend wurde der Stoff auf die Bedürfnisse dieser Studierenden zugeschnitten und gestrafft. Außerdem stellt jedes Kapitel einen ausgeprägten Praxisbezug her, um die Anwendung physikalischer Konzepte zu illustrieren.<br> <br> Für die dritte Auflage wurden die Kapitel nicht nur überarbeitet, sondern didaktisch neu strukturiert: die Lerninhalte sind nun in Modulen organisiert, wobei jede Einheit die Lernziele explizit aufführt und die Schlüsselkonzepte zusammenfasst. So können Studentinnen und Studenten zielgerichtet lernen und den Lernerfolg nach der Lektüre selbst überprüfen.<br> <br> Das Übungsbuch hilft bei der Durchdringung des Stoffs der einführenden Experimentalphysik-Vorlesungen für Nebenfachstudierende. Es enthält mehr als 750 Aufgaben mit ausführlichenb Lösungen aus allen Kapiteln des Lehrbuchs. Dabei stammen die Aufgaben aus allen Themenbereichen der Experimentalphysik und reichen von Standardaufgaben, die jeder können muss, bis hin zu weiterführenden Aufgaben für Fortgeschrittene.<br>
<p><b>1 Bewegung</b></p> <p>1.1 Ort, Verschiebung und mittlere Geschwindigkeit 1</p> <p>1.2 Momentangeschwindigkeit 4</p> <p>1.3 Beschleunigung 5</p> <p>1.4 Konstante Beschleunigung 8</p> <p>1.5 Der freie Fall 12</p> <p>1.6 Zwei und drei Raumdimensionen 14</p> <p>1.7 Durchschnittsgeschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit 15</p> <p>1.8 Durchschnittsbeschleunigung und Momentanbeschleunigung 18</p> <p>1.9 Wurfbewegungen 19</p> <p>1.10 Die gleichformige Kreisbewegung 24</p> <p>1.11 Relativbewegung in einer Dimension 26</p> <p>1.12 Relativbewegung in zwei Dimensionen 28</p> <p>1.13 Zusammenfassung 29</p> <p>1.14 Fragen 31</p> <p><b>2 Kraft und Bewegung</b></p> <p>2.1 Das erste und das zweite NewtonscheGesetz 35</p> <p>2.2 Einige besondere Krafte 42</p> <p>2.3 Die Newtonschen Gesetze in der Praxis 47</p> <p>2.4 Reibung 50</p> <p>2.5 Stromungswiderstand und Endgeschwindigkeit 54</p> <p>2.6 Gleichformige Kreisbewegung 56</p> <p>2.7 Scheinkrafte 58</p> <p>2.8 Zusammenfassung 61</p> <p>2.9 Fragen 63</p> <p><b>3 Kinetische Energie und Arbeit</b></p> <p>3.1 Energie 69</p> <p>3.2 Arbeit und kinetische Energie 71</p> <p>3.3 Von der Gravitationskraft verrichtete Arbeit 74</p> <p>3.4 Von einer Federkraft verrichtete Arbeit 76</p> <p>3.5 Von einer allgemeinen veranderlichen Kraft verrichtete Arbeit 80</p> <p>3.6 Leistung 83</p> <p>3.7 Zusammenfassung 85</p> <p>3.8 Fragen 86</p> <p><b>4 Potenzielle Energie und Energieerhaltung</b></p> <p>4.1 Potenzielle Energie 89</p> <p>4.2 Der Energieerhaltungssatz derMechanik 94</p> <p>4.3 Grafische Darstellung der potenziellen Energie 98</p> <p>4.4 Von einer auseren Kraft an einem SystemverrichteteArbeit 101</p> <p>4.5 Energieerhaltung 104</p> <p>4.6 Zusammenfassung 107</p> <p>4.7 Fragen 109</p> <p><b>5 Systeme von Teilchen</b></p> <p>5.1 Der Schwerpunkt 113</p> <p>5.2 Das zweite Newtonsche Gesetz fur ein Teilchensystem 116</p> <p>5.3 Der Impuls 119</p> <p>5.4 Stosprozesse: Der Kraftstos 121</p> <p>5.5 Die Impulserhaltung 125</p> <p>5.6 Inelastische eindimensionale Stose 127</p> <p>5.7 Elastische eindimensionale Stose 129</p> <p>5.8 Zweidimensionale Stose 132</p> <p>5.9 Systeme mit veranderlicher Masse: Eine Rakete 133</p> <p>5.10 Ausere Krafte und Anderungen der inneren Energie 136</p> <p>5.11 Zusammenfassung 138</p> <p>5.12 Fragen 139</p> <p><b>6 Die Rotation ausgedehnter Körper</b></p> <p>6.1 Die Variablen der Rotation 143</p> <p>6.2 Rotation mit konstanter Winkelbeschleunigung 148</p> <p>6.3 Beziehungen zwischen den Variablen fur lineare Bewegung und Rotation 149</p> <p>6.4 Die kinetische Energie der Rotation 152</p> <p>6.5 Die Berechnung des Tragheitsmoments 154</p> <p>6.6 Das Drehmoment 156</p> <p>6.7 Das zweite Newtonsche Gesetz fur die Rotation 158</p> <p>6.8 Arbeit und kinetische Energie der Rotation 159</p> <p>6.9 Zusammenfassung 162</p> <p>6.10 Fragen 164</p> <p><b>7 Rollbewegung, Drehmoment und Drehimpuls</b></p> <p>7.1 Die Rollbewegung 167</p> <p>7.2 Krafte und die kinetische Energie der Rollbewegung 169</p> <p>7.3 Das Jo-Jo 172</p> <p>7.4 Eine erweiterte Definition des Drehmoments 173</p> <p>7.5 Der Drehimpuls 175</p> <p>7.6 Das zweite Newtonsche Gesetz in Winkelschreibweise 177</p> <p>7.7 Der Drehimpuls eines starren Korpers 179</p> <p>7.8 Die Erhaltung des Drehimpulses 182</p> <p>7.9 Die Prazession eines Kreisels 185</p> <p>7.10 Zusammenfassung 187</p> <p>7.11 Fragen 188</p> <p><b>8 Gleichgewicht und Elastizität</b></p> <p>8.1 Gleichgewicht 191</p> <p>8.2 Beispiele fur statische Gleichgewichte 195</p> <p>8.3 Elastizitat 198</p> <p>8.4 Zusammenfassung 203</p> <p>8.5 Fragen 203</p> <p><b>9 Gravitation</b></p> <p>9.1 Das Newtonsche Gravitationsgesetz 207</p> <p>9.2 Gravitation und das Superpositionsprinzip  210</p> <p>9.3 Die Gravitation in der Nahe der Erdoberflache 211</p> <p>9.4 DieGravitation innerhalb der Erde 214</p> <p>9.5 Die potenzielle Energie der Gravitation 216</p> <p>9.6 Planeten und Satelliten: DieKeplerschen Gesetze 220</p> <p>9.7 Satelliten: Umlaufbahnen und Energie 223</p> <p>9.8 Einstein und die Gravitation 225</p> <p>9.9 Zusammenfassung 227</p> <p>9.10 Fragen 229</p> <p><b>10 Fluide</b></p> <p>10.1 Fluide,Dichte und Druck 233</p> <p>10.2 Ruhende Fluide 235</p> <p>10.3 Druckmessung 238</p> <p>10.4 Das Pascalsche Prinzip 240</p> <p>10.5 Das archimedische Prinzip 241</p> <p>10.6 DieKontinuitatsgleichung 245</p> <p>10.7 Die Bernoulli-Gleichung 248</p> <p>10.8 Zusammenfassung 251</p> <p>10.9 Fragen 252</p> <p><b>11 Schwingungen</b></p> <p>11.1 Harmonische Schwingungen 255</p> <p>11.2 Die Energie einer harmonischen Schwingung 260</p> <p>11.3 Das Torsionspendel 262</p> <p>11.4 Pendel und Kreisbewegungen 264</p> <p>11.5 Gedampfte harmonische Schwingungen 269</p> <p>11.6 Erzwungene Schwingungen und Resonanz 271</p> <p>11.7 Das Foucaultsche Pendel 273</p> <p>11.8 Zusammenfassung 274</p> <p>11.9 Fragen 275</p> <p><b>12 Wellen – I</b></p> <p>12.1 Transversalwellen 279</p> <p>12.2 DieWellengeschwindigkeit eines gespannten Seils 285</p> <p>12.3 Energie und Leistung einer sich ausbreitenden Seilwelle 288</p> <p>12.4 Die Wellengleichung 290</p> <p>12.5 Die Interferenz von Wellen 293</p> <p>12.6 Darstellung von Wellen durch Zeiger 297</p> <p>12.7 Stehende Wellen und Resonanz 298</p> <p>12.8 Zusammenfassung 304</p> <p>12.9 Fragen 305</p> <p><b>13 Wellen – II</b></p> <p>13.1 Die Schallgeschwindigkeit 307</p> <p>13.2 Die Ausbreitung von Schallwellen 310</p> <p>13.3 Interferenz 314</p> <p>13.4 Schallintensitat und Schallpegel 316</p> <p>13.5 Musikalische Tone 319</p> <p>13.6 Schwebungen 322</p> <p>13.7 Der Doppler-Effekt 323</p> <p>13.8 Uberschallgeschwindigkeit und Stoswellen 328</p> <p>13.9 Zusammenfassung 329</p> <p>13.10 Fragen 330</p> <p><b>14 Temperatur, Wärme und der erste Hauptsatz der Thermodynamik</b></p> <p>14.1 Temperatur 333</p> <p>14.2 Die Celsius- und die Fahrenheit-Skala 336</p> <p>14.3 Warmeausdehnung 339</p> <p>14.4 Die Absorption von Warme 341</p> <p>14.5 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik 347</p> <p>14.6 Mechanismen der Warmeubertragung 353</p> <p>14.7 Zusammenfassung 358</p> <p>14.8 Fragen 359</p> <p><b>15 Die kinetische Gastheorie</b></p> <p>15.1 Ein neuer Blick aufGase 363</p> <p>15.2 Ideale Gase 364</p> <p>15.3 Druck, Temperatur und gemittelte Geschwindigkeiten 368</p> <p>15.4 Kinetische Translationsenergie 371</p> <p>15.5 Diemittlere freie Weglange 372</p> <p>15.6 Die Verteilungsfunktion der Molekulgeschwindigkeiten 374</p> <p>15.7 Die molare Warmekapazitat idealer Gase 377</p> <p>15.8 Freiheitsgrade und molare Warmekapazitat 382</p> <p>15.9 Die adiabatische Expansion eines idealen Gases 385</p> <p>15.10 RealeGase 389</p> <p>15.11 Zusammenfassung 392</p> <p>15.12 Fragen 393</p> <p><b>16 Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik</b></p> <p>16.1 Entropie 397</p> <p>16.2 Entropie in Aktion: Thermodynamische Maschinen 402</p> <p>16.3 Kaltemaschinenund reale Maschinen 407</p> <p>16.4 Eine statistische Interpretation der Entropie 411</p> <p>16.5 Zusammenfassung 414</p> <p>16.6 Fragen 416</p> <p><b>17 Elektrische Ladung</b></p> <p>17.1 Elektromagnetismus 419</p> <p>17.2 Die elektrische Ladung ist quantisiert 426</p> <p>17.3 Die elektrische Ladung ist eine Erhaltungsgrose 427</p> <p>17.4 Zusammenfassung 429</p> <p>17.5 Fragen 429</p> <p><b>18 Elektrische Felder</b></p> <p>18.1 Das elektrische Feld 433</p> <p>18.2 Das elektrische Feld einer Punktladung 436</p> <p>18.3 Das elektrische Feld eines Dipols 438</p> <p>18.4 Elektrisches Feld einer linearen Ladungsverteilung 440</p> <p>18.5 Das elektrische Feld einer geladenen Scheibe 444</p> <p>18.6 Punktladung imelektrischen Feld 446</p> <p>18.7 EinDipol in einemelektrischen Feld 448</p> <p>18.8 Zusammenfassung 451</p> <p>18.9 Fragen 452</p> <p><b>19 Der Gaußsche Satz</b></p> <p>19.1 Das Coulombsche Gesetz in neuem Licht 455</p> <p>19.2 Der Gaussche Satz 458</p> <p>19.3 Eigenschaften eines geladenen, isolierten Leiters 462</p> <p>19.4 Eine Anwendung des Gausschen Satzes: Zylindersymmetrie 465</p> <p>19.5 Eine Anwendung des Gausschen Satzes: Ebene Symmetrie 466</p> <p>19.6 Eine Anwendung des Gausschen Satzes: Kugelsymmetrie 469</p> <p>19.7 Zusammenfassung 471</p> <p>19.8 Fragen 472</p> <p><b>20 Das elektrische Potenzial</b></p> <p>20.1 Das elektrische Potenzial 475</p> <p>20.2 Aquipotenzialflachen 479</p> <p>20.3 Das Potenzial von Punktladungen 482</p> <p>20.4 Das Potenzial eines elektrischen Dipols 485</p> <p>20.5 Das Potenzial einer kontinuierlichen Ladungsverteilung 487</p> <p>20.6 Die Berechnung des elektrischen Felds aus demelektrischen Potenzial 490</p> <p>20.7 Die elektrische potenzielle Energie eines Systems von Punktladungen 492</p> <p>20.8 Das Potenzial eines geladenen, isolierten leitendenKorpers 493</p> <p>20.9 Zusammenfassung 495</p> <p>20.10 Fragen 497</p> <p><b>21 Kapazität</b></p> <p>21.1 Kondensatoren und ihre Anwendungen 499</p> <p>21.2 Die Berechnung der Kapazitat 502</p> <p>21.3 Parallel- und Reihenschaltung von Kondensatoren 506</p> <p>21.4 In einem elektrischen Feld gespeicherte Energie 511</p> <p>21.5 Kondensatormit Dielektrikum 513</p> <p>21.6 Dielektrika und Gausscher Satz 517</p> <p>21.7 Zusammenfassung 519</p> <p>21.8 Fragen 520</p> <p><b>22 Elektrischer Stromund Widerstand</b></p> <p>22.1 Ladung in Bewegung: Elektrischer Strom 523</p> <p>22.2 Die Stromdichte 525</p> <p>22.3 Widerstand und spezifischer Widerstand 528</p> <p>22.4 Das Ohmsche Gesetz 532</p> <p>22.5 Elektrische Leistung in Stromkreisen 536</p> <p>22.6 Zusammenfassung 541</p> <p>22.7 Fragen 542</p> <p><b>23 Stromkreise</b></p> <p>23.1 Unverzweigte Stromkreise 545</p> <p>23.2 Verzweigte Stromkreise 554</p> <p>23.3 Amperemeter und Voltmeter 558</p> <p>23.4 <i>RC</i>-Kreise 559</p> <p>23.5 Zusammenfassung 563</p> <p>23.6 Fragen 564</p> <p><b>24 Magnetfelder</b></p> <p>24.1 Magnetfelder und die Definition von <i>⃗B</i> 567</p> <p>24.2 Gekreuzte Felder:</p> <p>Die Entdeckung des Elektrons 572</p> <p>24.3 Gekreuzte Felder: DerHall-Effekt 574</p> <p>24.4 Geladene Teilchen auf einer Kreisbahn 576</p> <p>24.5 Zyklotronund Synchrotron 580</p> <p>24.6 Die magnetische Kraft auf einen stromdurchflossenen Draht 582</p> <p>24.7 Das Drehmoment auf eine stromdurchflossene Drahtschleife 584</p> <p>24.8 Dasmagnetische Dipolmoment 587</p> <p>24.9 Zusammenfassung 589</p> <p>24.10 Fragen 590</p> <p><b>25 Magnetfelder aufgrund von Strömen</b></p> <p>25.1 Das Magnetfeld umeinen Strom 593</p> <p>25.2 Die Kraft zwischen parallelen Stromen 598</p> <p>25.3 Das Amperesche Gesetz 599</p> <p>25.4 Zylinder- und Ringspulen 603</p> <p>25.5 Eine stromfuhrende Spule alsmagnetischer Dipol 606</p> <p>25.6 Zusammenfassung 609</p> <p>25.7 Fragen 609</p> <p><b>26 Induktion und Induktivität</b></p> <p>26.1 Das Faradaysche Gesetz und die Lenzsche Regel 613</p> <p>26.2 Induktion und Energietransfer 619</p> <p>26.3 Induzierte elektrische Felder 622</p> <p>26.4 Induktivitat 625</p> <p>26.5 Selbstinduktion 627</p> <p>26.6 <i>RL</i>-Kreise 629</p> <p>26.7 Energiespeicherung im Magnetfeld 632</p> <p>26.8 Die Energiedichte eines Magnetfelds 634</p> <p>26.9 Gegeninduktion 635</p> <p>26.10 Zusammenfassung 637</p> <p>26.11 Fragen 638</p> <p><b>27 Elektromagnetische Schwingkreise und Wechselstrom</b></p> <p>27.1 <i>LC</i>-Schwingungen 641</p> <p>27.2 Gedampfte Schwingungen in einem <i>RLC</i>-Kreis 647</p> <p>27.3 Erzwungene Schwingungen 649</p> <p>27.4 Der Reihen-<i>RLC</i>-Kreis 657</p> <p>27.5 Leistung in Wechselstromkreisen 662</p> <p>27.6 Transformatoren 664</p> <p>27.7 Zusammenfassung 668</p> <p>27.8 Fragen 669</p> <p><b>28 Magnetismus und Materie</b></p> <p>28.1 Der Gaussche Satz fur Magnetfelder 671</p> <p>28.2 Induziertemagnetische Felder 673</p> <p>28.3 Der Verschiebungsstrom und die Maxwell-Gleichungen 675</p> <p>28.4 Magnete 678</p> <p>28.5 Der Magnetismus von Elektronen 680</p> <p>28.6 Diamagnetismus 687</p> <p>28.7 Paramagnetismus 688</p> <p>28.8 Ferromagnetismus 691</p> <p>28.9 Zusammenfassung 694</p> <p>28.10 Fragen 696</p> <p><b>29 Elektromagnetische Wellen</b></p> <p>29.1 Elektromagnetische Wellen 699</p> <p>29.2 Energietransport und Poynting-Vektor 707</p> <p>29.3 Der Strahlungsdruck 710</p> <p>29.4 Polarisation 712</p> <p>29.5 Reflexion und Brechung 716</p> <p>29.6 Totalreflexion 721</p> <p>29.7 Polarisation durch Reflexion 723</p> <p>29.8 Zusammenfassung 724</p> <p>29.9 Fragen 726</p> <p><b>30 Abbildungen</b></p> <p>30.1 Bilder und ebene Spiegel 729</p> <p>30.2 Kugelspiegel 733</p> <p>30.3 Spharische brechende Flachen 738</p> <p>30.4 Dunne Linsen 740</p> <p>30.5 Optische Instrumente 747</p> <p>30.6 Drei Herleitungen 751</p> <p>30.7 Zusammenfassung 753</p> <p>30.8 Fragen 754</p> <p><b>31 Interferenz</b></p> <p>31.1 Licht als Welle 757</p> <p>31.2 Beugung am Doppelspalt 761</p> <p>31.3 Interferenzund Intensitat 766</p> <p>31.4 Interferenz an dunnen Schichten 770</p> <p>31.5 Das Michelson-Interferometer 776</p> <p>31.6 Zusammenfassung 777</p> <p>31.7 Fragen 778</p> <p><b>32 Beugung</b></p> <p>32.1 Beugung am Einzelspalt 781</p> <p>32.2 Intensitaten bei der Beugung am Einzelspalt 785</p> <p>32.3 Beugung an einer kreisrunden Offnung 789</p> <p>32.4 Beugung am Doppelspalt 792</p> <p>32.5 Beugungsgitter 795</p> <p>32.6 Beugungsgitter: Dispersion und Auflosungsvermogen 799</p> <p>32.7 Rontgenbeugung 801</p> <p>32.8 Zusammenfassung 804</p> <p>32.9 Fragen 805</p> <p><b>33 Relativitätstheorie</b></p> <p>33.1 Gleichzeitigkeitund Zeitdilatation 807</p> <p>33.2 Die Relativitat der Lange 816</p> <p>33.3 Die Lorentz-Transformation 818</p> <p>33.4 Die Relativitat der Geschwindigkeiten 822</p> <p>33.5 Der Doppler-Effekt fur Lichtwellen 823</p> <p>33.6 Impuls und Energie 827</p> <p>33.7 Zusammenfassung 833</p> <p>33.8 Fragen 834</p> <p><b>34 Photonen und Materiewellen</b></p> <p>34.1 Das Photon: Teilchen des Lichts 837</p> <p>34.2 Der photoelektrische Effekt 839</p> <p>34.3 Photonenimpuls, Compton-Verschiebung und Lichtinterferenz 842</p> <p>34.4 Die Geburtsstunde der Quantenphysik 848</p> <p>34.5 Elektronenund Materiewellen 850</p> <p>34.6 Die Schrodinger-Gleichung 854</p> <p>34.7 Die Heisenbergsche Unscharferelation 857</p> <p>34.8 Reflexion an einer Potenzialschwelle 858</p> <p>34.9 Der Tunneleffekt 860</p> <p>34.10 Zusammenfassung 863</p> <p>34.11 Fragen 865</p> <p><b>35 Mehr über Materiewellen</b></p> <p>35.1 Die Energie eines Elektrons in einer Elektronenfalle 867</p> <p>35.2 Die Wellenfunktionen eines Elektrons in einem Kastenpotenzial 871</p> <p>35.3 Das eindimensionale endliche Kastenpotenzial 875</p> <p>35.4 Zwei- und dreidimensionale Elektronenfallen 876</p> <p>35.5 DasWasserstoffatom 880</p> <p>35.6 Zusammenfassung 891</p> <p>35.7 Fragen 892</p> <p><b>36 Atome</b></p> <p>36.1 Eigenschaften von Atomen 895</p> <p>36.2 Das Stern-Gerlach-Experiment 901</p> <p>36.3 Kernspinresonanz 904</p> <p>36.4 Das Pauli-Prinzip 906</p> <p>36.5 DerAufbau des Periodensystems 908</p> <p>36.6 Rontgenstrahlung 911</p> <p>36.7 Laser 915</p> <p>36.8 Zusammenfassung 920</p> <p>36.9 Fragen 921</p> <p><b>37 Elektrische Leitfähigkeit von Festkörpern</b></p> <p>37.1 Die elektrischen Eigenschaften von Metallen 923</p> <p>37.2 Halbleiter und Dotierung 930</p> <p>37.3 pn-Ubergange und Transistoren 935</p> <p>37.4 Zusammenfassung 943</p> <p>37.5 Fragen 944</p> <p><b>Anhang</b></p> <p>A Das Internationale Einheitensystem (SI) 948</p> <p>B AstronomischeDaten 951</p> <p>C Umrechnungsfaktoren 952</p> <p>D Mathematische Formeln 954</p> <p>E Eigenschaften der Elemente 959</p> <p>F Antworten auf die Kontrollfragen und Fragen 962</p> <p>G Stichwortverzeichnis 970</p>

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