Physik

Die Grundlagen des physikalischen Weltbildes

Kenneth R. Atkins, Hans W. Sichting

• Verlag: De Gruyter
• Jahr: 2011
• ISBN drucken: 9783110110548
• eBook-ISBN: 9783110861303
• Auflage: 2
• Thema: Sciences physiques
• Thema: Physique mathématique et informatique

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Inhaltsverzeichnis

• 1 Was vor uns liegt
• 1-1 Die Beschreibung unserer Umwelt
• 1-2 Ist es wahr?
• 1-3 Klassische Physik und moderne Physik
• 1-4 Die Grenzen dieses Buches
• Teil A Teilchen in Bewegung
• 2 Eine mathematische Beschreibung des Universums
• 2-1 Körper im Raum
• 2-2 Das Universum als Ansammlung von Teilchen
• 2-3 Bestimmung der Lage der Teilchen
• 2-4 Masse, Länge und Zeit
• 3 Vektoren
• 3-1 Das Wesen eines Vektors
• 3-2 Darstellung eines Vektors
• 3-3 Addition von Vektoren
• 3-4 Zerlegung eines Vektors in zwei zueinander rechtwinklige Komponenten
• 3-5 Bestimmung des resultierenden Vektors aus seinen zwei rechtwinkligen Komponenten
• 3-6 Zerlegung eines Vektors in drei zueinander rechtwinklige Komponenten
• 4 Bewegung entlang einer geraden Linie
• 4-1 Geschwindigkeit entlang einer geraden Linie
• 4-2 Beschleunigung entlang einer geraden Linie
• 4-3 Geradlinige Bewegung mit konstanter Beschleunigung
• 4-4 Ein frei fallender Körper
• 5 Bewegung entlang einer gekrümmten Bahn
• 5-1 Geschwindigkeit entlang einer gekrümmten Bahn
• 5-2 Beschleunigung entlang einer gekrümmten Bahn
• 5-3 Gleichförmige Kreisbewegung
• 5-4 Beschleunigung eines Körpers bei der gleichförmigen Kreisbewegung
• 5-5 Der horizontale Wurf
• 5-6 Der schiefe Wurf
• Teil B Newtonsche Mechanik
• 6 Die Bewegungsgesetze
• 6-1 Das erste Newtonsche Bewegungsgesetz
• 6-2 Wechselwirkungen und Determinismus
• 6-3 Gravitation und schwere Masse
• 6-4 Elektromagnetismus und träge Masse
• 6-5 Kraft: Das zweite Newtonsche Gesetz
• 6-6 Das dritte Newtonsche Bewegungsgesetz
• 6-7 Interatomare Kräfte
• 6-8 Der intuitive Begriff von Masse
• 7 Einige Illustrationen zu den Bewegungsgesetzen
• 7-1 Die Schwerkraft der Erde: Gewicht und Masse
• 7-2 Ein fallendes Buch und ein auf einem Tisch liegendes Buch
• 7-3 Ein sich beschleunigender Fahrstuhl: Scheinbares Gewicht
• 7-4 Ein Traktor, der einen Baumstamm zieht
• 7-5 Ein Satellit auf seiner Umlaufbahn
• 8 Impuls
• 8-1 Impuls und Kraft
• 8-2 Die Impulserhaltung
• 8-3 Einfache Zusammenstöße
• 8-4 Etwas kompliziertere Zusammenstöße
• 8-5 Raketen
• 9 Energie
• 9-1 Das Wesen der Energie
• 9-2 Kinetische Energie
• 9-3 Potentielle Gravitationsenergie
• 9-4 Energieerhaltung bei einem Teilchenpaar
• 9-5 Energieerhaltung bei einem Vielkörpersystem
• 9-6 Arbeit
• 9-7 Ein Körper in Nähe der Erdoberfläche
• 10 Rotation
• 10-1 Das Drehmoment eines Kräftepaares
• 10-2 Rotation eines starren Körpers um eine feste Achse
• 10-3 Das Trägheitsmoment
• 10-4 Die kinetische Energie eines rotierenden Körpers
• 10-5 Der Drehimpuls
• 10-6 Rotation im Universum
• 10-7 Die Präzession eines Kreisels
• 10-8 Die Analogie zwischen der Rotation und der linearen Bewegung
• Teil C Atome und Wärme
• 11 Das ideale, einatomige Gas
• 11-1 Atome und Chemie
• 11-2 Versuche, Atome sichtbar zu machen
• 11-3 Atommassen und Loschmidtsche Zahl
• 11-4 Das ideale, einatomige Gas
• 11-5 Die innere Energie eines idealen, einatomigen Gases
• 11-6 Der Druck eines idealen, einatomigen Gases
• 11-7 Die ideale Gasgleichung
• 11-8 Reale Gase
• 11-9 Temperaturen im Universum
• 12 Das Wesen der Wärme
• 12-1 Durchschnittseigenschaften einer großen Anzahl von Atomen
• 12-2 Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik und der Temperaturbegriff
• 12-3 Fluktuationen
• 12-4 Temperatur
• 12-5 Wärme, Energie und Arbeit
• 12-6 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik
• 12-7 Ordnung und Unordnung
• 12-8 Entropie; der zweite und dritte Hauptsatz der Thermodynamik
• 12-9 Die Richtung der Zeit und das Schicksal des Universums
• Teil D Elektrizität und Magnetismus: Teilchen und Felder
• 13 Stationäre elektrische Ladungen
• 13-1 Elektrizität
• 13-2 Das Coulombsche Gesetz
• 13-3 Die relativen Größenordnungen von Gravitationskräften und elektrostatischen Kräften
• 13-4 Elektrostatische potentielle Energie
• 14 Der Begriff des Feldes
• 14-1 Ein neuer Blick auf das Universum
• 14-2 Die Analogie zu einem fließenden Strom
• 14-3 Das Gravitationsfeld
• 14-4 Das Gravitationspotential in einem Punkt
• 14-5 Das elektrische Feld
• 14-6 Das elektrische Potential
• 15 Elektrischer Strom
• 15-1 Elektrische Ströme und Batterien
• 15-2 Die quantitative Definition des elektrischen Stroms
• 15-3 Das Ohmsche Gesetz
• 15-4 Joulesche Wärme
• 15-5 Elektronen im Vakuum: Das Elektronenvolt
• 16 Sich bewegende Ladungen
• 16-1 Kräfte zwischen sich bewegenden Ladungen
• 16-2 Das Feld der magnetischen Induktion einer sich bewegenden Ladung
• 16-3 Die Kraft auf eine sich im Magnetfeld bewegende Ladung
• 17 Magnetismus
• 17-1 Magnetische Induktionsfelder infolge elektrischer Ströme
• 17-2 Die Kraft auf einen Strom in einem magnetischen Induktionsfeld
• 17-3 Die Definition des Ampere
• 17-4 Stromschleifen
• 17-5 Magnetische Stoffe
• 18 Zeitlich veränderliche Felder
• 18-1 Sich ändernde Induktionsfelder
• 18-2 Das Faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion
• 18-3 Die Lenzsche Regel
• 18-4 Stromkreise, die sich in einem stationären Induktionsfeld bewegen
• 18-5 Sich ändernde elektrische Felder
• 18-6 Die Maxwellschen Gleichungen
• 18-7 Eine neue Einstellung und ein neuer Begriff
• Teil E Wellen
• 19 Das Wesen von Wellen
• 19-1 Die einfache harmonische Bewegung
• 19-2 Wellen als Kommunikationsmittel
• 19-3 Transversale Wellen
• 19-4 Longitudinale Wellen: Schall
• 20 Elektromagnetische Wellen
• 20-1 Das Wesen einer elektromagnetischen Welle
• 20-2 Die Lichtgeschwindigkeit
• 20-3 Die verschiedenen Arten von elektromagnetischen Wellen
• 20-4 Energie und Impuls der elektromagnetischen Strahlung
• 21 Charakteristisches Verhalten von Wellen
• 21-1 Durchgang einer Welle durch einen sehr engen Spalt
• 21-2 Durchgang einer Welle durch einen Doppelspalt: Interferenz
• 21-3 Theorie des Doppelspaltexperiments
• 21-4 Durchgang einer Welle durch einen einzelnen Spalt beliebiger Breite: Beugung
• 21-5 Beugung und geradlinige Ausbreitung
• 21-6 Reflexion und Brechung
• Teil F Relativitätstheorie
• 22 Das Problem und seine Lösung
• 22-1 Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen des Universums
• 22-2 Zeit an entfernten Orten
• 22-3 Das Experiment von Michelson und Morley
• 22-4 Weitere Beweisstücke
• 22-5 Einsteins Lösung des Problems
• 22-6 Bezugssysteme
• 23 Zeit und Raum
• 23-1 Vorurteile und Beobachtungen
• 23-2 Weiteres Vorgehen
• 23-3 Sich bewegende Uhren
• 23-4 Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft
• 23-5 Längenkontraktion eines sich bewegenden Gegenstandes
• 24 Relativistische Mechanik
• 24-1 Die Addition von Geschwindigkeiten
• 24-2 Masse
• 24-3 Impuls und Kraft
• 24-4 Masse und Energie
• 25 Die allgemeine Relativitätstheorie
• 25-1 Beschleunigte Bezugssysteme
• 25-2 Das Machsche Prinzip und die Bestätigung der Relativitätstheorie
• 25-3 Das Äquivalenzprinzip
• 25-4 Ablenkung eines Lichtstrahles
• 25-5 Nichteuklidische Geometrie
• 25-6 Die Gravitationsrotverschiebung
• 25-7 Schwarze Löcher
• 25-8 Der Radar-Test
• 25-9 Die Periheldrehung des Merkur
• 25-10 Das Zwillingsparadoxon
• Teil G Quantenmechanik
• 26 Die Geburt einer Revolution
• 26-1 Ein Dilemma
• 26-2 Die Plancksche Quantentheorie der Strahlung eines schwarzen Körpers
• 26-3 Hohlraumstrahlung als ein Photonengas
• 26-4 Der photoelektrische Effekt
• 26-5 Das kontinuierliche Röntgenspektrum
• 27 Teilchen und Wellen
• 27-1 Der Compton-Effekt
• 27-2 Der Impuls eines Photons
• 27-3 Die Wellennatur der Materie
• 27-4 Die Verknüpfungsgleichungen zwischen Welleneigenschaften und Teilcheneigenschaften
• 28 Wahrscheinlichkeit und Unbestimmtheit
• 28-1 Die Zusammenführung des Wellen- und des Teilchenstandpunktes
• 28-2 Die Rolle der Wahrscheinlichkeit
• 28-3 Die philosophischen Implikationen
• 28-4 Heisenbergs Unschärferelation
• 28-5 Ein Festkörper bei 0K
• 28-6 Lokalisierung eines Elektrons mit Hilfe eines Mikroskops
• 28-7 Wellenpakete
• 28-8 Die Heisenbergsche Unschärferelation für Energie und Zeit
• 29 Das Wesen eines Atoms
• 29-1 Die Bohrsche Atomtheorie
• 29-2 Wahrscheinlichkeitswolken
• 29-3 Die physikalische Bedeutung der Quantenzahlen
• 29-4 Der Spin
• 29-5 Magnetische Eigenschaften eines Atoms
• 29-6 Das Paulische Ausschließungs-Prinzip und die Nichtunterscheidbarkeit
• 29-7 Das Periodensystem
• Teil H Die Suche nach den elementarsten Bestandteilen
• 30 Der Kern
• 30-1 Einige grundlegende Eigenschaften von Kernen
• 30-2 Kernkräfte
• 30-3 Der Massendefekt
• 30-4 Die Stabilität der Kerne
• 31 Kernumwandlungen
• 31-1 Kernreaktion
• 31-2 Kernspaltung
• 31-3 Kernverschmelzung
• 31-4 Energie im Universum
• 31-5 Der Alpha-Zerfall
• 31-6 Die Halbwertszeit und das Wesen des radioaktiven Zerfalls
• 31-7 γ-Strahlen
• 32 Vielfalt von Teilchen und Prozessen
• 32-1 Der β-Zerfall
• 32-2 Das Neutrino
• 32-3 Das Positron
• 32-4 Antimaterie
• 32-5 Die Klassifizierung der bekannten Elementarteilchen
• 32-6 Leptonen
• 32-7 Mesonen
• 32-8 Baryonen
• 33 Ausblicke
• 33-1 Kräfte, Wechselwirkungen und Fundamentalprozesse
• 33-2 Kernkräfte
• 33-3 Das Wesen eines Nukleons
• 33-4 Bewegtes Chaos
• 33-5 Arten der Wechselwirkung
• 33-6 Strangeness oder Seltsamkeit
• 33-7 Isospin
• 33-8 Ein bißchen mehr Ordnung
• 34 Symmetrie
• 34-1 Symmetrie und Erhaltungssätze
• 34-2 Eine Zusammenstellung von Symmetrieprinzipien und Erhaltungssätzen
• 34-3 Eingeschränkte Symmetrien
• 34-4 C, P und T
• Mathematischer Anhang
• A Algebra
• A1 Grundlagen
• A2 Negative Zahlen
• A3 Exponenten
• A4 Zehnerpotenzen
• A5 Signifikante Stellen
• A6 Algebraische Verfahren
• Al Näherungswerte
• A8 Unendlich
• B Geometrie
• B1 Dreiecke
• B2 Rechtwinklige Dreiecke und der Satz des Pythagoras
• B3 Kreise
• B4 Räumliche Geometrie
• C Trigonometrie
• C1 Die Bedeutung von Sinus, Cosinus und Tangens
• C2 Einfache Beziehungen zwischen trigonometrischen Funktionen
• C3 Einige spezielle Winkel
• C4 Winkel, die größer als 90° sind
• D Größen, Einheiten und Einheitensysteme
• D1 Physikalische Größen und Größengleichungen
• D2 Grundgrößen und abgeleitete Größen
• D3 Das Internationale Einheitensystem (SI-System)
• D4 Das CGS-System
• E Lösungen der Aufgaben aus dem mathematischen Anhang
• Tabellen
• I Das griechische Alphabet
• II Die Elemente
• III Die metastabilen Elementarteilchen
• IV Quantenzahlen der metastabilen Elementarteilchen
• V Logarithmen zur Basis 10
• VI Dreistellige Tabelle der Sinus-, Cosinus-, Tangens- und Cotangens-Funktionen
• VII Periodensystem
• VIII Dezimale Vorsatzsilben und Vorsatzzeichen
• IX SI-Größen und Einheiten
• Vektorkodierung und Feldlinien
• Lösungen der ungeradzahligen Aufgaben
• Sachregister