Vorwort 13 MECHANIK 17 TRANSLATION UND ROTATION 17

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1 5 Vorwort 13 MECHANIK 17 TRANSLATION UND ROTATION 17 Kinematik und Dynamik der Translation 17 1 Gleichförmige Bewegung auf der Fahrbahn 18 2 Gleichmäßig beschleunigte Bewegung auf der Fahrbahn 20 3 Proportionalität von schwerer und träger Masse 22 4 Gewichtslosigkeit fallender fester Körper 24 5 Gewichtslosigkeit fallender Flüssigkeiten 25 6 Newton sches Grundgesetz auf der Fahrbahn 27 Dynamik der Zentralbewegung 28 7 Richtungsänderung eines bewegten Körpers 30 8 Radialkraft bei gleichförmiger Kreisbewegung 32 9 Abhängigkeit der Radialkraft von Radius, Masse,Winkel- und Bahngeschwindigkeit Kreisbewegung auf einer rotierenden Scheibe Modell eines Kettenkarussells Rotierende Kugelschale Schleifenbahn Einfache Nachbildung einer Kepler-Ellipse Modellexperimente zur Bewegung von Himmelskörpern mit gleitenden Magneten Modellexperimente zur Bewegung von Himmelskörpern mit hängenden Magneten Modellmäßige Nachbildung der Planetenbewegung auf dem Luftkissentisch 44 Dynamik der Drehbewegung Drehmomente an einer Scheibe Drehmomente an einer Bandrolle Grundgesetz der Rotation am hantelförmigen Rotationskörper Rollkörper mit verschiedenen Trägheitsmomenten auf geneigter Ebene Maxwell sches Rad Drehimpuls rotierender Körper Drehimpulserhaltung in abgeschlossenen Systemen 57

2 6 STOSS UND IMPULS Elastischer Stoß auf der Luftkissenbahn Unelastischer Stoß auf der Luftkissenbahn Energie- und Impulserhaltungssatz am Kugelstoßapparat Impulserhaltungssatz Zeitmessung mit der Stoppuhr Impulserhaltungssatz Zeitmessung mit dem Digitalzähler Abhängigkeit des Kraftstoßes von der Zeit Kraftstoß und Impuls 71 MECHANISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN Einfacher horizontaler Federschwinger Resonanzkurve eines Fadenpendels Schwebungen durch Überlagerung zweier Schwingungen Longitudinalwellen auf der Luftkissenbahn Phasen- und Gruppengeschwindigkeit in einem Wellenkanal Reflexion einer Transversal- und einer Longitudinalwelle Stehende Transversalwellen in einem Y-förmigen Wellenkanal Stehende Longitudinalwellen auf der Luftkissenbahn Stehende Schallwellen in einem horizontalen Glasrohr Resonanz mit vertikal schwingenden Luftsäulen Bestimmung der Wellenlänge des Schalls mit vertikal schwingenden Luftsäulen Interferenz von Ultraschallwellen Doppler-Effekt Modellexperimente zur Polarisation von mechanischen Wellen 93 BEZUGSSYSTEME Geradlinig gleichförmige Relativbewegung zweier Bezugssysteme Trägheitskräfte in translatorisch beschleunigten Bezugssystemen Zentrifugalkraft im gleichförmig rotierenden Bezugssystem Corioliskraft im gleichförmig rotierenden Bezugssystem Foucault-Pendel 107 THERMODYNAMIK Zusammenhang zwischen Druck,Volumen und Temperatur eines Gases Modellexperiment zur allgemeinen Gasgleichung Modellexperiment zum 1. Hauptsatz der Thermodynamik 112

3 Hauptsatz der Thermodynamik Gesetz von Boyle zur isothermen Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung mit einer Kunststoffflasche Gesetz von Gay-Lussac zur isobaren Zustandsänderung Isochore Zustandsänderung mit einer Kunststoffflasche Modellexperiment zur isochoren Zustandsänderung Gesetz von Amontons zur isochoren Zustandsänderung Adiabatische Zustandsänderung mit einer Kunststoffflasche Modellexperiment zur adiabatischen Zustandsänderung Modell eines Stirlingsmotors mit Fremdsteuerung Modell eines Stirlingsmotors mit Selbststeuerung Stirlingmotor als Wärmepumpe Wirkungsgrad eines Stirlingmotors Modellexperiment zur Energieverteilung der Teilchen eines Gases Modellexperiment zur Maxwell schen Geschwindigkeitsverteilung Benard-Effekt zur Selbstorganisation Regelation des Eises Leidenfrost sches Phänomen 131 ELEKTRIZITÄTSLEHRE 133 ELEKTRISCHES FELD Reibungselektrisiermaschine Coulomb sches Gesetz Millikanexperiment zur Bestimmung der Elementarladung Speicherung von Ladungen in einer Leidener Flasche Magnetfeld des Verschiebungsstromes 141 MAGNETISCHES FELD Modellexperiment zur Magnetisierung Barkhausen-Effekt Ferromagnetismus Bestimmung der relativen Permeabilität im Abreiß-Experiment Nachweis des remanenten Magnetismus in einem geschlossenen Eisenkern Magnetische Flussdichte keramischer Magnete Hysterese Nachweis der Curie-Temperatur Para- und Diamagnetismus Bestimmung der horizontalen Intensität und der vertikalen Intensität der magnetischen Feldstärke der Erde 157

4 8 87 Schirmwirkung des Eisens Magnetische Feldstärke einer Spule Messung im inhomogenen Feld Magnetische Feldstärke einer Spule Messung im homogenen Feld Lorentzkraft Bestimmung der spezifischen Ladung des Elektrons e/m Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld Gleichstrommotor aus einer Kunststoffflasche Wechselstrom-Synchron-Motor 171 ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION Faradays erste Induktionsanordnung mit einem bewegten Magneten Induktionsgesetz Relativbewegung zwischen Spule und Magnet Induktion in einer bewegten Leiterschleife Faradays historisches Experiment zur Induktion Elementarvorgang der elektromagnetischen Induktion Unipolarinduktion Unipolarinduktion bei rotierendem Magneten Untrennbare Verknüpfung von sich veränderndem magnetischen Feld und elektrischem Feld Hall-Effekt Lenz sche Regel Thomson sches Ringexperiment Selbstinduktion beim Einschalten und Ausschalten einer Spule Modell einer Wirbelstrombremse Modell eines Wirbelstromtachometers Schwebende Wirbelstromscheiben Rotierende Wirbelstromscheiben 197 WECHSELSTROMKREIS Der ohmsche Widerstand im Wechselstromkreis Der induktive Widerstand einer Spule Die Abhängigkeit des induktiven Widerstandes von der Induktivität und der Frequenz Der kapazitive Widerstand eines Kondensators Abhängigkeit des kapazitiven Widerstandes von der Kapazität und der Frequenz Zusammenschaltung verschiedener Wechselstromwiderstände Nachweis der Phasenverschiebung an Wechselstromwiderständen Leistungsbestimmung im Wechselstromkreis mit einem Leistungsmesser Bestimmen des Leistungsfaktors cos ϕ 213

5 9 ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN UND HERTZ SCHE WELLEN 215 Elektromagnetische Schwingungen Erzeugung und Nachweis von gedämpften elektromagnetischen Schwingungen in einem Schwingkreis Anregung von gedämpften elektromagnetischen Schwingungen in einem Schwingkreis durch Rechteckschwingungen Erzeugung ungedämpfter harmonischer Schwingungen in einem Schwingkreis Bestätigen der Thomson schen Schwingungsgleichung Aufnahme der Resonanzkurve eines Reihenschwingkreises 220 Hertz sche Wellen Erzeugung und Nachweis Hertz scher Wellen mit einem Funkensender nach Heinrich Hertz Erzeugung und Nachweis Hertz scher Wellen mit einem Dezimeterwellensender Demonstration von Eigenschaften Hertz scher Wellen mit einem Dezimeterwellensender Stromstärke- und Spannungsverteilung längs eines Dipols Erzeugung amplitudenmodulierter Schwingungen mit einer Halbleiterdiode Demodulation amplitudenmodulierter Schwingungen Aufbau eines einfachen Rundfunkempfängers für Mittelwellen Übertragung von Informationen mit amplitudenmodulierten Dezimeter- oder Zentimeterwellen 237 ELEKTRISCHE LEITUNGSVORGÄNGE IN FESTKÖRPERN Widerstand-Temperatur-Diagramm für Eisen, Kupfer und Konstantan Kennlinien einer Solarzelle Optoelektronische Signalübertragung Kennlinien eines Bipolartransistors Signalverstärker mit einem Bipolartransistor 247 ELEKTRISCHE LEITUNGSVORGÄNGE IN GASEN Prinzip des Leitungsvorganges in Gasen Leitungsvorgang in Gasen demonstriert mit kleinen Körperchen Zünd- und Löschspannung einer Glimmlampe Tonfrequente Kippschwingungen Wechselseitige Kippschwingungen Prinzip einer Leuchtstofflampe 255

6 10 OPTIK 257 WELLENOPTIK 257 Interferenz des Lichtes Beugung von Laserlicht an Spalten Wellenlängenbestimmung durch Beugung am Transmissionsgitter Beugung am Gitter in verschiedenen Stoffen Beugung und Interferenz am reflektierenden Gitter Interferenz am Doppelspiegel nach Fresnel Interferenz an einer planparallelen Platte nach Pohl Interferenz an einer Seifenhaut Newton sche Ringe 269 Polarisation des Lichtes Polarisierbarkeit des Lichtes durch Polarisationsfilter Polarisation von Licht durch Reflexion, Brewster sches Gesetz Polarisation durch Brechung beim Übergang von Luft in Glas Doppelbrechung Optische Aktivität 279 QUANTENPHYSIK Elektronenaustritt aus Metallen durch Licht Abhängigkeit der kinetischen Energie der herausgelösten Elektronen von der Frequenz des einfallenden Lichtes Bestimmung des Planck schen Wirkungsquantums Bestimmung des Planck schen Wirkungsquantums über Leuchtdioden-Kennlinien Elektronenbeugung Absorption und Emission von Natriumlicht Balmerserie des Wasserstoffspektrums Franck-Hertz-Experiment 296 RÖNTGENSTRAHLUNG Filmschwärzung durch Röntgenstrahlung Röntgenspektren Schwächung der Röntgenstrahlung Compton-Streuung Röntgenbeugung und -interferenz nach Laue 305

7 11 KERNPHYSIK Modellexperiment zur Streuung positiv geladener Teilchen an einem Atomkern Modellexperiment zur Rutherford schen Streuung Betrieb eines Halogenzählrohres ohne Verstärker Szintillationszähler Alpha-Spektrum mit einem Halbleiterdetektor Streuung der Gammastrahlung Rückstreuung von Betastrahlung Selbstabsorption Paarzerstrahlung 316 Register 318 Quellennachweis der Abbildungen Phywe Systeme GmbH, Göttingen: 163/2.