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Physik für Ingenieure für Dummies


Physik für Ingenieure für Dummies


Für Dummies 2. Auflage

von: Christian Thomsen

21,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: EPUB
Veröffentl.: 27.11.2018
ISBN/EAN: 9783527817962
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 520

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Beschreibungen

Alles ist Physik und natürlich müssen sich angehende Ingenieure damit beschäftigen. Die Physik fällt Ihnen schwer? Ihnen fehlen die mathematischen Grundlagen? Keine Panik! Dieses Buch wird Ihnen helfen. Es enthält alles, was Sie über Mechanik, Thermodynamik, Elektrizität, Magnetismus, Optik, Atom-, Kern- und Festkörperphysik wissen sollten, um im Studium zu bestehen - und die mathematischen Grundlagen dazu. Schritt für Schritt hilft Ihnen dieses Buch über die mathematischen und physikalischen Hürden. Da Ihnen zahlreiche Beispiele vorgerechnet werden, werden Sie sich in der Welt der Physik bald immer sicherer fühlen.
Über den Autor 7 Danksagung 7 Einleitung 19 Über dieses Buch 19 Konventionen in diesem Buch 19 Törichte Annahmen über die Leser 19 Wie dieses Buch aufgebaut ist 20 Teil I: Mechanik 20 Teil II: Thermodynamik 20 Teil III: Elektrizitätslehre und Magnetismus 20 Teil IV: Optik 20 Teil V: Atomphysik 21 Teil VI: Kernphysik 21 Teil VII: Festkörperphysik 21 Teil VIII: Der Top-Ten-Teil 21 Anhang 21 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 21 Wie es weitergeht 22 TEIL I MECHANIK 23 Kapitel 1 Mathematische Buddelkiste 25 Physikalische Größen und Einheiten 25 Welche Einheit hat die Größe 26 Rechnenmit Skalaren 27 Mit Vektoren rechnen 28 Addition von Vektoren 29 Zerlegung von Vektoren 30 Länge eines Vektors 31 Skalarprodukt von Vektoren 31 Vektorprodukt von Vektoren 33 Trigonometrische Funktionen 35 Komplexe Zahlen 37 Differentiation 40 Integration 43 Einige theoretische Betrachtungen 43 Praktisches Integrieren 46 Reihenentwicklungen 48 Kapitel 2 Kräfte Schaffen Bewegung 51 Bewegungen – gerade und im Kreis 51 Wie schnell darf es sein? 51 Alles dreht sich im Kreis 53 Vektoren können Kreisbewegungen beschreiben 55 Bewegung im Schwerefeld 56 Newton und Kepler waren genial 58 Das newtonsche Gravitationsgesetz 59 Keplers Gesetze 60 Kräfte und Axiome bestimmen die Mechanik 62 Erstes newtonsche Axiom 63 Zweites newtonsches Axiom 63 Der Drehimpuls 66 Drittes newtonsches Axiom 70 Kapitel 3 Arbeit und Energie 73 Arbeit müssen alle leisten 73 Leistung ist Arbeit pro Zeit 78 Energie geht uns alle an 78 Potenzielle Energie 78 Kinetische Energie 79 Rotationsenergie 79 Energie einer gespannten Feder 80 Kapitel 4 Erhaltungssätze und ihre Folgen 83 Energieerhaltung 83 und Impulserhaltung 85 Elastischer Stoß 85 Inelastischer Stoß 86 Managerpendel 87 Stoßprobleme in einer Ebene 88 und Drehimpulserhaltung auch 90 Kapitel 5 Alles schwingt 93 Ungedämpfte Schwingungen 93 Pendel als Prototyp für Schwingungen 93 Anfangsbedingungen sind manchmal mühsam 100 Wenn das Pendelmal weit ausschlägt 103 Gedämpfte Schwingung berechnen 104 Schwingungen können auch erzwungen werden 108 Inhaltsverzeichnis 13 Kapitel 6 Wellen schlagen .115 Die Wellengleichung macht‘s 115 Wellenmachen sich breit 117 Wenn Wellen sich überlagern 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 134 Länge, Geschwindigkeit, Masse und Energie 135 Längen verkürzen sich 135 Geschwindigkeiten addieren sich seltsam 135 Massen nehmen zu 137 TEIL II THERMODYNAMIK 139 Kapitel 8 Temperatur: Warm und Kalt .141 Celsius, Fahrenheit und Kelvin 141 Das ideale Gas 143 Die Freiheit eines Moleküls 145 Ein, zwei,   , ganz viele Teilchen 145 Druck, Volumen und Temperatur halten zusammen 147 Jeder mit seiner Geschwindigkeit 149 Reale Gase: so sieht die Wirklichkeit aus 152 Kapitel 9 Zustände ändern sich 155 in idealen Gasen 155 Temperaturveränderungen 156 Isochoren: gleiche Volumina – keine Arbeit 157 Isothermen: die Temperatur verändert sich nicht 158 Adiabatische Prozesse 159 Isobarer Prozess: der Druck bleibt konstant 160 und in realen Gasen 161 Wärmekapazität: je kleiner desto wärmer 163 Kapitel 10 Unordnung nimmt von selber zu 167 Entropie als thermodynamische Größe 167 Entropie als statistische Größe 171 Mit Enthalpie Gase verschieben 173 Kapitel 11 Aus Wärme Kraft erzeugen .177 Der Otto-Motor läuft rund 177 Der Carnot-Prozess ist optimal 179 Der Stirling-Motor ohne interne Verbrennung 186 Kapitel 12 Flüssigkeiten in Bewegung 191 Druckveränderung durch Schwerkraft 191 Statische Flüssigkeiten 191 Schweredruck in Gasen 194 Sich gemeinsam fortbewegen: Viskosität und Strömungen 195 Brownsche Bewegung in Flüssigkeiten 195 Strömende Flüssigkeiten 198 Strömungen mit Reibung 200 Strömungen mit höherer Geschwindigkeit 205 TEIL III ELEKTRIZITäTSLEHRE UND MAGNETISMUS .209 Kapitel 13 Ladungen ohne Bewegung 211 Coulombgesetz 211 Elektrische Felder 215 Elektrischer Fluss 219 Elektrische Felder in Materie 223 Mit Spannung zur Spannung 225 Kondensator 226 Kapitel 14 Elektrische Ströme .233 Ströme panda rei (alles fließt) 233 Kirchhoffsche Gesetze 237 Auf- und Entladen von Kondensatoren 242 Kapitel 15 Magnetfelder und Ströme .247 Magnetfelder 247 im Vakuum 247 und in Materie 249 Ströme erzeugen Magnetfelder 251 Ampèresches Durchflutungsgesetz 253 Kräfte zwischen Strömen 255 Leiterschaukel 255 Biot–Savartsches Gesetz 257 Magnetfelder erzeugen Ströme 258 Wechselspannung und Wechselströme. 261 Ohmsches Gesetz bei Wechselspannungen 262 Der LC Schwingkreis 264 Kapitel 16 Elektromagnetismus .267 Elektrische undmagnetische Felder 267 Ein Transformator für Wechselspannungen 269 Generatoren erzeugen Strom 271 Elektromagnetische Felder im Wechselspiel 273 Maxwells geniale Gleichungen 276 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 mit Hilfe 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 304 Kapitel 19 Licht spaltet sich auf .309 Beugung am Spalt 309 Interferenz am Doppelspalt 312 Optische Gitter zur Analyse 315 TEIL V ATOMPHYSIK .317 Kapitel 20 Die Welt der Atome .319 Streuversuche an Atomen 319 Die Entdeckung des Photons 322 Diskrete Strahlung 327 Compton-Effekt 329 Kapitel 21 Kern und Kugeln 333 Bohrsches Atommodell 333 Elektronen treffen auf Atome 337 Kapitel 22 Atome im wirklichen Leben .339 Energiesparlampen 339 Wie viel Uhr ist es, bitte? 341 Die Grundlage des Laserschwerts 343 Mit Röntgenstrahlen durchsehen 346 Klein aber fein: die Mikrosonde 348 Kapitel 23 Quantenmechanik 351 Und wieder die Frage: Welle oder Teilchen? 352 Wellenpakete und Unschärferelation 353 Schrödingergleichung: die Königsklasse 357 Elektronen im Wasserstoffatom 362 Die Bedeutung der Quantenzahlen l und ml 368 Pauli-Prinzip und Periodensystem 369 Stern-Gerlach Experiment 371 TEIL VI KERNPHYSIK .373 Kapitel 24 Kerne: kleiner als Atome 375 Kernform 375 Sie bauen sich Atomkerne 379 Wieso hält ein Kern zusammen? 381 Ein Kern wiegt zu wenig 383 Kapitel 25 Plötzlich ist der Kern weg .387 Der Kern spuckt ein großes Teilchen aus 387 Zwei kleine Teilchen entfliehen dem Kern 389 Kerne entsenden Photonen 392 Energie von Alpha, Beta oder Gamma Strahlen 393 Countdown zum Zerfall 394 Kernspaltung und Kernfusion – jetzt wird es heiß 396 Kapitel 26 Anwendungen der Kerne 399 Energieerzeugung mit Kernen 399 Kernspaltung oder »leichter-werdende« Kerne 399 Kernfusion oder »schwerer-werdende« Kerne 402 Strahlungseinheiten. 402 Wirkung der Kernstrahlung 403 Zerfälle zählen 404 TEIL VII FESTKÖRPERPHYSIK .407 Kapitel 27 Atome in Festkörpern .409 Alles hat seine Ordnung 409 Ungeordnete Festkörper 411 Einkristalle und Einheitszellen 412 Basis mit nur einem Atom 414 Basis mit mehr als einem Atom 418 Strukturbestimmungmit Röntgenstrahlung 418 Konstruktive Interferenzen mit der Bragg-Bedingung 420 Auswahlregeln bei der Röntgenstreuung 422 Kapitel 28 Das Gitter bewegt sich .425 Reziproker Raum – eine geniale Erfindung 425 Lineare Kette mit einem Atom in der Basis 428 Lineare Kette mit zwei Atomen in der Basis 431 Ein wirklicher Kristall 435 Kapitel 29 Elektronen im Festkörper 437 So tun als ob es nur Elektronen gäbe 437 Jedes Elektron hat einen Zustand für sich 439 Gefangene Elektronen 443 Elektronen spüren die Atome 444 Elektronen bewegen sich 447 Elektrischer Widerstand 447 Kapitel 30 Halbleiter sind keine halben Leiter 455 Löcher: das Gegenteil von Elektronen 455 Direkt oder indirekt 456 Zu Gast beim Halbleiter 458 Dotierte Halbleiter werden aufgewärmt 462 Alle wollenmobil sein 467 Der p–n Übergang 468 Mit Spannung wird’s spannend 471 Kapitel 31 p–n Übergang in der Praxis .475 Diode – Einbahnstraße für Ströme 475 Sonnenlicht in Strom verwandeln 477 Transistor: elektronischer Schalter für Ströme 480 Eine »umgekehrte« Solarzelle 483 Kohärentes Licht aus Dioden: Halbleiterlaser 485 TEIL VIII DER TOP-TEN-TEIL .489 Kapitel 32 Zehn Ratschläge um Spaß an der Physik zu haben .491 Studieren geht über Probieren 491 Nur das Experiment zählt 491 Selber experimentieren 491 Applets: mit dem Internet arbeiten 491 Experimentieren von zuhause aus 492 Einblick in die theoretische Physik 492 Bücherwürmer 492 Physik vertiefen 492 In andere Dimensionen gehen 492 Für den Kaminsessel 493 Spickzettel 495 Stichwortverzeichnis 497

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