Bewährtes, etwas konventionelles Material für Ingenieure. Sowie sehr viele andere gute Titel

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3 Bewährtes, etwas konventionelles Material für Ingenieure Sowie sehr viele andere gute Titel Klassiker für das Physikstudium, wesentlich ausführlicher als Ingenieurbücher; Gerthsen/Vogel oft eleganter aber schwieriger als Tipler; Arbeitshefte mit vielen Aufgaben erhältlich Größeres Gewicht auf moderne Entwicklungen Aus dem englischsprachigen Lehrbetrieb ; empfehlenswerte Vertiefungen und andere Aspekte als hierzulande

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5 1. Einleitung! Was machen wir heute noch? 2. Mechanik Kinematik Geradlinige Bewegung (Translation) Allgemeine nichtgeradlinige Bewegung Kreisbewegung (Rotation) Dynamik der Teilchen Impuls, Impulserhaltung, Kraft Drehimpuls, Energie, Energieerhaltung Verschiebungsenergie (potentielle Energie) Bewegungsenergie (kinetische Energie) Starre Körper Schwerpunkt, Drehmoment, Trägheitsmoment, Steinerscher Satz Gravitation Relativitätstheorie Werkzeuge zurecht legen! Messen, Statistik, Unsicherheiten, Fehler Vektoranalysis, Differentialgleichungen, komplexe Zahlen, Elektrodynamik (Elektrizität und Magnetismus) Elektrische Wechselwirkung( Maxwellsche Gleichung) Ladung, Ladungserhaltung Coulombgesetz, E -Feld, Potential, Dipol Vektorfelder, Gaußscher Satz Materie im elektrischen Feld (Dielektrikum) Kapazität, Kondensatoren Energie im elektrischen Feld Ohmsches Gesetz, Leitfähigkeit, Widerstand Magnetische Wechselwirkung( Maxwellsche Gleichung) Lorentzkraft, Kraft und Drehmoment auf einen elektrischen Strom Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters Magnetischer Fluß Materie im magnetischen Feld, Dia-, Para-, Ferromagnetismus Zeitabhängige elektromagnetische Felder Induktionsgesetz ( Maxwellsche Gleichung) Maxwellscher Verschiebungsstrom ( Maxwellsche Gleichung) Selbstinduktion, Induktivität, Spulen Energie des magnetischen Feldes

6 4. Schwingungen, harmonischer Oszillator Ungedämpfte harmonische Schwingungen Überlagerung (Superposition) von zwei harmonischen Schwingungen Gekoppelte harmonische Oszillatoren Gedämpfte harmonische Schwingungen Erzwungene Schwingungen (Resonanz) 5. Wellen Wellenausbreitung und Wellengleichung Wellenausbreitung Wellengleichung für elektromagnetische Wellen Energie und Impuls einer elektromagnetischen Welle Hertz'scher Dipol Fouriertheorem Fourieranalyse einer periodischen Bewegung Fourierintegral für nichtperiodische Bewegungen (Unschärfebeziehungen) Phasen- und Gruppengeschwindigkeit Interferenz und Beugung Reflexion und Brechung von Wellen Superposition (Interferenz) von Wellen Interferenz von zwei synchron emittiertenwellen Interferenz von N synchron emittierten Wellen Stehende Wellen (Eigenwertproblem) Zwei- und dreidimensionale stehende Wellen (Membran, Resonator) Beugung von Wellen Beugung am Einfachspalt Beugung am Doppelspalt Beugungsgitter (N Spalte) Röntgenbeugung an Kristallen

7 6. Experimentelle Grundlagen der Quantenphysik Photonen (Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie) Compton-Effekt Photo-Effekt Teilchen und Felder Materiefelder, de Broglie-Wellen Elektronen- und Neutronenbeugung Beugung von Elektronen am Doppelspalt ('Gedankenexperimente') Heisenbergsche Unschärferelation und Prinzipien der Quantenmechanik 7. Quantenmechanik, Schrödingergleichung Schrödingergleichung Potentialstufe Teilchen im Potentialkasten und Niveaudichte 8. Wasserstoffatom und Aufbau des Periodischen Systems Wasserstoffatom Elektronenstruktur der Atome (Periodisches System) 9. Bändermodell des Festkörpers Bindungstypen Periodisches Potential (qualitativ) Modell der freien Elektronen Elektronenbewegung in einem periodischen Potential (quantitativ) Leitfähigkeit von Festkörpern (Leiter, Halbleiter, Isolatoren) Elementare Schaltelemente (pn-übergang, Transistor) 10. Laser Hohlraumstrahlung (Plancksches Strahlungsgesetz) Elektromagnetische Übergänge Laserprinzip und Anwendungen von Lasern

8 Vergleich mit Giancoli

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12 1. Einleitung Physics is a number

13 Das SI-System Die Sekunde ist die Zeitdauer von Schwingungsperioden der Lichtstrahlung, die während des Übergangs zwischen den zwei Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandsniveaus eines Cäsium-133 Atoms emittiert wird. Der Meter ist die Länge des Weges, den das Licht in Vakuum im ten Teil einer Sekunde zurücklegt. Das Kilogramm ist die Masse eines internationalen Prototyps des Kilogramms. Es ist ein Platin-Iridium-Zylinder, der in Paris aufbewahrt wird. Durch zwei unendlich lange, gerade Leiter mit vernachlässigbarem Querschnitt fliesst ein konstanter Strom von einem Ampere, wenn er in einem Abstand von einem Meter im Vakuum eine Kraft zwischen diesen Leitern je 1 m Leiterlänge von Newton hervorruft.

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15 Dimensionsanalyse

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20 Erinnerung V1: Physik: quantitative Wissenschaft Messung bedeutet: Bestimmung des Werts einer Messgröße, sowie ihre stat. und syst. Unsicherheiten Basisgrößen: Länge, Zeit, Masse, Elektrischer Strom, Temperatur, Stoffmenge, Lichtstärke Größenordnungen Aufbau des Universums von Galaxienhaufen zu Quarks und Leptonen Heute: - Messgenauigkeit & Fehler -Vektoren - Differentialgleichung

21 Messgenauigkeit & Fehler Systematische Fehler Zufällige (statistische) Fehler

22 Systematische Fehler reproduzierbar bestimmter zeitlicher Verlauf Zufällige (statistische) Fehler nicht reproduzierbar regelloser zeitlicher Verlauf Bekannte systematische Fehler wertmäßig erfassbar Unbekannte systematische Fehler wertmäßig nicht erfassbar Korrigierbare Fehler durch Korrektion berücksichtigen Nicht korrigierbare Fehler Fehlergrenzen (statistisch) ermitteln Messergebnis ± Messunsicherheit

23 Mittewert (der Messwerte): Standardabweichung der Stichprobe: Fehler des Mittelwerts:

24 Zentraler Grenzwertsatz Courtesy of the

25 Fehlerfortpflanzung Beispiel: Längenmessungen

26 Fehlerfortpflanzung expandiert - Gaußsches Fehlerfortpflanzungsgesetz

27 Keine unsinnigen Dezimalstellen angeben!

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