Experimentalphysik

Mechanik

Thomas Fischer

• Publisher: De Gruyter
• Year: 2018
• Print ISBN: 9783110602296
• eBook ISBN: 9783110603002
• Edition: 1
• Topic: Physical Sciences
• Subtopic: Mechanics

Mit seinen stetig komplexeren Erläuterungen bildet dieses Werk den steigenden Schwierigkeitsgrad ab, den Studierende während der ersten Semester erleben. Durch zahlreiche Beispiele und künstlerisch sehr ansprechendes Bildmaterial unterstützt der Autor das selbständige und zugleich kreative Hinterfragen von physikalischen Zusammenhängen.

1Das Weltbild der modernen Physik

Dies Kapitel beschreibt unser heutiges Verständnis der Welt. Es dient dazu, Sie als Student so zu verwirren, dass Sie bereit sind, sämtliches Schulwissen über Bord zu werfen und noch mal ganz von vorne anzufangen.

1.1Einleitung

Die Mechanik ist das historisch am weitesten zurückreichende Gebiet der klassischen Physik. Die Mechanik beschäftigt sich mit der quantitativen Beschreibung der räumlichen Anordnung und der zeitlichen Veränderung von Materie. Drei physikalische Begriffe: Raum, Zeit und Materie tauchen in dieser Definition auf, an die wir uns durch alltäglichen Gebrauch gewöhnt haben, die aber im Laufe der Entwicklung der modernen Physik unerwartete komplexere Bedeutung bekommen haben. Das hier angestellte einleitende Kapitel soll einen ersten Eindruck über das heutige Verständnis dieser Begriffe geben, zum einen, um einen Überblick über die Einordnung der Mechanik in das Gebäude der Physik zu vermitteln, zum anderen, um klar zu machen, dass wir beim Studium der Physik jeden Begriff kritisch hinterfragen müssen, bevor wir diesen in der quantitativen Beschreibung benutzen können. Wir beginnen mit dem Begriff der Materie.

1.2Materie

Unsere derzeitige Vorstellung von Materie ist, dass diese aus Elementarteilchen, den Fermionen, aufgebaut ist. Diese sind die kleinsten Bausteine der Materie und sie werden durch Wechselwirkungen zwischen diesen Elementarteilchen zusammengehalten, indem zwischen den Elementarteilchen ständig weitere Elementarteilchen, die Austauschbosonen, ausgetauscht werden. Führt der Austausch zu einer Annäherung der beteiligten Fermionen, so bezeichnen wir die Austauschwechselwirkung als attraktiv. Im umgekehrten Fall separieren die Fermionen infolge des Austausches und die Wechselwirkung ist repulsiv. Vier fundamentale Wechselwirkungen zwischen den Fermionen bestimmen den Aufbau der Materie. Zu jeder dieser Wechselwirkungen korrespondieren entsprechende Austauschbosonen.

Fermionen	+	Bosonen
Quarks, Leptonen		Austauschteilchen

1. Die starke Wechselwirkung erfolgt durch den Austausch von Gluonen (to glue, kleben).
2. Die schwache Wechselwirkung erfolgt über den Austausch von W- oder Z- Bosonen.
3. Die elektromagnetische Wechselwirkung erfolgt über den Austausch von Photonen.
4. Die Gravitation erfolgt über den Austausch von Gravitonen, die allerdings noch nicht direkt beobachtet wurden.

Die stärkste Wechselwirkung ist die starke Wechselwirkung, als nächst stärkere Wechselwirkung sind die schwache Wechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung auf kurzen Abständen der Größenordnung ei...

Table of contents

• Cover
• Titelseite
• Impressum
• Widmung
• Vorwort
• Inhalt
• 1 Das Weltbild der modernen Physik
• 2 Punktmechanik
• 3 Schwingungen
• 4 Der starre Körper
• 5 Der deformierbare Körper
• 6 Hydrodynamik
• 7 Wellen
• Über den Autor und die Illustratorinnen
• Stichwortverzeichnis