Grimsehl Lehrbuch der Physik

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1 Grimsehl Lehrbuch der Physik BAND 1 Mechanik Akustik Wärmelehre 27., unveränderte Auflage mit 655 Abbildungen BEGRÜNDET VON PROF. E. GRIMSEHL WEITERGEFÜHRT VON PROF. DR. W. SCHALLREUTER NEU BEARBEITET VON PROF. DR. K. ALTENBURG 3 LEIPZIG B. G. TEUBNER VERLAGSGESELLSCHAFT KG 1991

2 Inhalt EINLEITUNG MASZE UND MESSEN 14,1.1. Die Grundlagen physikalischer Messungen Das Messen physikalischer Größen Einheitensysteme Längenmessung Längeneinheit Methoden zur Längenmessung Winkelmessung Hilfsmittel zum genauen Ablesen von Teilungen Flächenmessung Flächeneinheit Methoden zur Flächenmessung Volumenmessung Volumeneinheit Methoden zur Volumenbestimmung Zeitmessung Zeiteinheit Methoden der Zeitmessung BEWEGUNGSLEHRE (KINEMATIK ODER PHORONOMIE) Bezugssysteme und Relativbewegungen Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung. Geschwindigkeit Zusammensetzung der Bewegungen Beschleunigung Der freie Fall Der Wurf Zentralbewegung. Radialbeschleunigung MECHANIK DES MASSENPUNKTES Kraft und Masse Kraft. Das Trägheitsgesetz Das Grundgesetz der Mechanik. Die träge Masse Dichte Gegenwirkungsprinzip Harmonische Bewegung. Pendel Zentralkräfte. Gravitation Zentralkräfte. Die Keplerschen Gesetze Das Gravitationsgesetz Arbeit. Energie. Leistung Arbeit. Energie. Energieprinzip Leistung. Wirkung Impuls. Impulssatz MECHANIK EINES SYSTEMS VON MASSENPUNKTEN Statik des starren Körpers Fortschreitende Bewegungeines starren Körpers Drehbewegung eines starren Körpers 63 Inhalt 7

3 Massenmittelpunkt. Schwerpunkt Zusammensetzung paralleler Kräfte. Kräftepaar Wirkung einer einzelnen Kraft auf einen frei beweglichen Körper Gleichgewicht und Standfestigkeit Dynamik des starren Körpers Trägheitsmoment. Drehimpuls Drehschwingungen Freie Achsen Der Kreisel : Trägheitskräfte Trägheitskräfte bei der fortschreitenden Bewegung Trägheitskräfte bei der Drehbewegung Bewegung mit Reibung und Übertragung von Kräften Reibung Einfache Maschinen Allgemeine Prinzipien der Mechanik Das Prinzip von D'ALEMBERT Das Prinzip der virtuellen Verschiebungen Das Kraftfeld Das Potential Die Grenzen der Anwendbarkeit der klassischen Mechanik DER FEINBAU DER MATERIE Die Formarten der Körper Molekulartheorie der Materie Der Bau der festen Körper ELASTIZITÄT UND FESTIGKEIT Dehnung und Pressung Biegung und Drillung Härte DAS VERHALTEN DER FLÜSSIGKEITEN UND GASE Flüssigkeiten Gestalt der Oberfläche von Flüssigkeiten Der Druck in Flüssigkeiten Fortpflanzung des Druckes in Flüssigkeiten Verhalten von Flüssigkeiten unter dem Einfluß der Schwerkraft Das Schwimmen der Körper. Archimedisches Prinzip Gase Der Luftdruck Zusammenhang zwischen Druck und Volumen Pumpen Auftrieb in der Luft Der Einfluß der zwischenmolekularen Kräfte auf die Eigenschaften von Gasen und Flüssigkeiten Innere Reibung Grenzflächenspannung Mischen und Lösen bei Flüssigkeiten Lösung (Absorption) und Adsorption der Gase STRÖMUNG VON GASEN UND FLÜSSIGKEITEN Allgemeine Grundlagen Laminare Strömung 173 Inhalt 8

4 8.3. Turbulente Strömung Die Bernoullische Gleichung Das Stromfeld Quantitative Behandlung von Potential-und Drehströmung Widerstände in der Strömung Wasserkraftmaschinen SCHWINGUNGEN UND WELLEN Allgemeines über Schwingungen Zusammensetzung von Schwingungen Erzwungene Schwingungen. Resonanz Koppelschwingungen Fortpflanzung von Impulsen. Der Stoß Beobachtungen an Wellen Fortschreitende Transversalwellen Fortschreitende Longitudinalwellen Stehende Schwingungen Überlagerung von Wellen AKUSTIK Abgrenzung des Gebietes der Akustik Schallempfindungen Schallanalyse und Schallaufzeichnung Ausbreitung des Schalles Schallfeldgrößen und ihre Messung Spezifische Schallimpedanz und akustische Impedanz Schallquellen Das menschliche Gehörorgan Musikalische Tonlehre GRUNDBEGRIFFE DER WÄRMELEHRE. TEMPERATUR. WÄRMEMENGE Temperatur und Temperaturmessung Ausdehnung fester Körper durch Wärme Ausdehnung der Flüssigkeiten durch Wärme Ausdehnung der Gase durch Wärme Wärmemenge. Wärmekapazität Wärme und Arbeit HAUPTSÄTZE DER THERMODYNAMIK Der erste Hauptsatz der Thermodynamik (Energieprinzip) Kreisprozesse Änderung der Formarten Umwandlungswärmen. Umwandlungsenthalpien Das Verhalten der Dämpfe Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Entropie Die Vereinigung der beiden Hauptsätze Thermochemische Beziehungen Nemstscher Wärmesatz (Dritter Hauptsatz der Thermodynamik) Prinzip des kleinsten Zwanges Wärmeübertragung Ausbreitung der Wärme Die Stoffabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit Wärmeübergang Abkühlungsgesetz 348 Inhalt 9

5 13. MOLEKULARE THEORIE DER WARME Kinetische Gastheorie Transportvorgänge in Gasen Nachweis der Molekularbewegung Umkehrbarkeit und Wahrscheinlichkeit ANWENDUNGEN DER WÄRMELEHRE Kälteerzeugung Wärmekraftmaschinen Maschinen mit Dampf als Arbeitsmittel Maschinen mit innerer Verbrennung Raketenantrieb 392 ANHANG 394 I. Ballistik 394 II. Grundzüge der Vektorrechnung 398 III. Über das Rechnen mit kleinen Größen 405 IV. Tabellen 406 V. Lebensdaten bedeutender Naturforscher 414 SACHVERZEICHNIS 415 NAMENVERZEICHNIS 422 BILDQUELLEN 424 Inhalt 10