Grundlagen, Versuche, Aufgaben, Lösungen. Mit 389 Abbildungen, 24 Tafeln, 340 Aufgaben und Lösungen sowie einer Formelsammlung

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1 Alfred Böge Jürgen Eichler Physik Grundlagen, Versuche, Aufgaben, Lösungen 10., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 389 Abbildungen, 24 Tafeln, 340 Aufgaben und Lösungen sowie einer Formelsammlung Unter Mitarbeit von Walter Schlemmer und Gert Böge Viewegs Fachbücher der Technik vieweg

2 VII 1. Physikalische Größen und Einheiten 1.1. Definition der physikalischen Größe Schreibweise physikalischer Größen Skalare und Vektoren Basisgrößen (Grundgrößen) und abgeleitete Größen Einheiten, Basiseinheiten, abgeleitete Einheiten, kohärente Einheiten Größengleichungen 7 2. Bewegungen fester Körper 2.1. Eine Übersicht Geschwindigkeit vund Beschleunigung a Das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm Ordnung und Gesetze der Bewegungsarten Lösen von Aufgaben der gleichmäßig beschleunigten oder verzögerten Bewegung nach Plan 2.6. Die speziellen Größen der Kreisbewegung Kraft und Masse Die Gleitreibkraft F R Fahrwiderstand Mechanische Arbeit und Energie, Energieerhaltungssatz Leistung und Wirkungsgrad Ruhende Flüssigkeiten und Gase 3.1. Der Druckbegriff Die Druckeinheiten Besondere Druck-Kennzeichnungen Normzustand, Normvolumen V n, Normdichte Q n Das Druck-Ausbreitungsgesetz für Flüssigkeiten Einfluss der Schwerkraft auf den Druck in Flüssigkeiten Der Auftrieb F a in Flüssigkeiten Die Druck-Volumengesetze für Gase Strömende Flüssigkeiten und Gase 4.1. Strömungsgeschwindigkeit w, Volumenstrom g v, Massenstrom cj m Die Kontinuitätsgleichung Gültigkeitsbereich der Kontinuitätsgleichung Der Energieerhaltungssatz der Strömung (Bernoulli'sche Druckgleichung) Wärmelehre 5.1. Wärmeausdehnung Wärme und Arbeit Spezifische Wärmekapazität c und Wärme Q bei festen und flüssigen Stoffen Spezifische Wärmekapazität c p, c^ und Wärme Q bei Gasen Die Mischungsregel 86

3 VIII 5.6. Die thermodynamische Temperatur T Die Gaszustandsgleichung (allgemeine Gasgleichung) Die Übertragung der Wärme Q Mechanische Schwingungen 6.1. Beschreibung der mechanischen Schwingung Die Rückstellkraft F R Das Rückstellmoment M R Die harmonische Schwingung Das Schraubenfederpendel Das Torsionspendel Das Schwerependel (Fadenpendel) Schwingung einer Flüssigkeitssäule Analogiebetrachtung zum Schraubenfederpendel, Torsionspendel, Schwerependel und zur schwingenden Flüssigkeitssäule Dämpfung, Energiezufuhr, erzwungene Schwingung, Resonanz Koppelschwingungen Überlagerung von Schwingungen Schwebungen Mechanische Wellen 7.1. Formen, Entstehung und Ausbreitung linearer Wellen Gleichung der harmonischen Welle Polarisation von Querwellen Entstehung und Ausbreitung flächenhafter Wellen (Oberflächenwellen) Entstehung und Ausbreitung der Wellen im Raum Überlagerung gleichfrequenter Wellen (Interferenz) Huygens'sches Prinzip Beugung Reflexion Brechung von Wellen Doppler-Effekt Stehende Wellen Eigenschwingungen (stehende Wellen auf begrenztem Wellenträger) Kennzeichen und Bedingungen fortschreitender und stehender Wellen Mathematische Behandlung stehender Wellen Akustik 8.1. Begriffsbestimmung und Einschränkung Schallempfindungen Die Tonhöhe Die Schallschnelle v Der Schalldruck p Die Schallstärke J Die Schallgeschwindigkeit c Die Lautstärke L Stehende Schallwellen Schallsender, Lautsprecher, Mikrophone Ultraschall 156

4 IX 9. Optik 9.1. Einordnung und Ausbreitung des Lichts Wellenoptik Geometrische Optik (Strahlenoptik) Elektrizitätslehre Elektrische Ladung Elektrischer Gleichstromkreis Elektrisches Feld Magnetisches Feld Elektromagnetische Induktion Wechselstromkreis Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Stromleitung in Vakuum, Gasen und Flüssigkeiten Halbleiterbauelemente Ausgewählte Versuche zu den physikalischen Grundlagen Parallelogrammsatz, Gleichgewicht beim zentralen Kräftesystem Trägheitskraft T= ma Haft- und Gleitreibzahlen trockener Flächen Federrate R zylindrischer Schraubenfedem Elastizitätsmodul E Wärmekapazität WK eines Kalorimeters Schmelzenthalpie (Schmelzwärme) q s von Wasser Mechanisches Wärmeäquivalent Elektrisches Wärmeäquivalent Periodendauer T eines Federpendels Federrate R (Richtgröße D) einer zylindrischen Schraubenfeder Trägheitsmoment J Aufnahme eines Amplituden-Frequenz-Diagramms (Resonanzkurve) Querwellen auf der Schraubenfeder Polarisation mechanischer Querwellen Stehende Schallwellen Elektrische Feldlinienbilder Magnetische Feldlinienbilder Elektrischer Widerstand R Elektrische Kapazität C Induktionsgesetz Aufgaben Physikalische Größen und Einheiten Bewegungen fester Körper Ruhende Flüssigkeiten und Gase Strömende Flüssigkeiten und Gase Thermodynamik Mechanische Schwingung Mechanische Wellen und Akustik Optik Elektrizitätslehre 300

5 X 13. Lösungen Physikalische Größen und Einheiten Bewegungen fester Körper Ruhende Flüssigkeiten und Gase Strömende Flüssigkeiten und Gase Wärmelehre Mechanische Schwingungen Mechanische Wellen Akustik Optik Elektrizitätslehre Formelsammlung Beschleunigte geradlinige Bewegung Verzögerte geradlinige Bewegung Gleichförmige Kreisbewegung Beschleunigte Kreisbewegung Verzögerte Kreisbewegung Kraft, Masse, Reibung Mechanische Arbeit und Energie Leistung und Wirkungsgrad Flüssigkeiten und Gase (Hydrostatik und Hydrodynamik) Wärmeausdehnung, Wärme und Arbeit, Mischungsregel, Kelvintemperatur Gaszustandsgleichung (allgemeine Gasgleichung), Gaskonstante Wärmeübertragung der Wärme Q Mechanische Schwingung (harmonische Schwingung) Mechanische Welle (harmonische Welle) Akustik Optik Elektrizitätslehre 370 Sachwortverzeichnis 371 Aufgaben ab Seite 270 Lösungen ab Seite 303 Formelsammlung ab Seite 354