Physik für technische Berufe

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1 Alfred Böge Jürgen Eichler Physik für technische Berufe Physikalisch-technische Grundlagen, Formelsammlung, Versuchsbeschreibungen, Aufgaben mit ausführlichen Lösungen 11., aktualisierte und erweiterte Auflage Mit über 400 Abbildungen, 35 Tabellen sowie 350 Aufgaben und Lösungen Unter Mitarbeit von Walter Schlemmer und Gert Böge, STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER

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 Die speziellen Größen der Kreisbewegung Kraft und Masse Die Gleitreibkraft F R Fahrwiderstand 48 2A0f 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 q v, Massenstrom q m Die Kontinuitätsgleichung Gültigkeitsbereich der Kontinuitätsgleichung Der Energieerhaltungssatz der Strömung (Bemoulli'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 v und Wärme Q bei Gasen Die Mischungsregel Die thermodynamische Temperatur T 84

3 VIII 5.7. Die Gaszustandsgleichung (allgemeine Gasgleichurig) 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 127 JA. ) Entstehung und Ausbreitung flächenhafter Wellen (Oberflächenwellen) 128 tf.5. Entstehung und Ausbreitung der Wellen im Raum Überlagerung gleich frequenter 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 Das Schalldruck-Frequenz-Schaubild Die Lautstärke L Stehende Schallwellen Schallsender, Lautsprecher, Mikrophone Ultraschall 154

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 Supraleiter Atomphysik Bestandteile der Atome Aufbau der Atome Licht und Laserstrahlung Hinweise zur Relativitätstheorie ' 12. Ausgewählte Versuche zu den physikalischen Grundlagen Parallelogrammsatz, Gleichgewicht beim zentralen Kräftesystem Trägheitskraft T=ma Haft- und Gleitreibzahlen trockener Flächen Federrate R zylindrischer Schraubenfedern Elastizitätsmodul (Hooke'sches Gesetz), Wärmekapazität WK eines Kalorimeters Schmelzenthalpie (Schmelzwärme) q s von Wasser Mechanisches Wärmeäquivalent Elektrisches Wärmeäquivalent Periodendauer 7 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 280

5 X Bewegungen fester Körper Ruhende Flüssigkeiten und Gase Strömende Flüssigkeiten und Gase Wärmelehre Mechanische Schwingung.' Mechanische Wellen Akustik : Optik Elektrizitätslehre...' 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 A5AJ Beschleunigte geradlinige Bewegung 364 /15.2. 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 380 Sachwortverzeichnis 381 Aufgaben ab Seite 280 Lösungen- ab Seite 313 Formelsammlung ab Seite 364

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