Inhalt Impulserhaltung Bewegung von Raketen Relativistischer Impuls 43

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1 Inhalt 1. Das Bezugssystem in der Mechanik 1.1. Wann kann man sagen, daß sich ein Gegenstand bewegt? Lagebestimmung eines bewegten Körpers Bezugssystem der Mechanik im Sonnensystem Geschwindigkeit und Beschleunigung 2.1. Mittlere Geschwindigkeit Momentangeschwindigkeit Beschleunigung Geschwindigkeit und Beschleunigung in einigen Spezialfällen Änderung des Bezugssystems. Translation des bewegten Bezugssystems relativ zum ruhenden Beliebige Bewegungen des bewegten Koordinatensystems gegenüber dem festen Koordinatensystem Kräfte 3.1. Kraftbegriff Vektornatur der Kräfte Prinzip von Wirkung und Gegenwirkung Trägheit Grundgesetz der Dynamik eines Massenpunktes Gewicht, Schwerkraft Das Grundgesetz der Dynamik im Bezugssystem Erde Bewegung eines Weltraumfahrers in einem künstlichen Satelliten. Schwerelosigkeit Physiologische Auswirkung der Schwerelosigkeit Bewegungsgleichungen 4.1. Arbeit einer Kraft Erhaltung der Arbeit Kinetische Energie Potential im Schwerefeld Potentielle Energie im Schwerefeld Mechanische Energie. Energieerhaltung Impuls eines Massenpunktes Kraftstoß und Stoß Elastischer und unelastischer Stoß 40

2 Inhalt Impulserhaltung Bewegung von Raketen Relativistischer Impuls Massensysteme 5.1. Starre Körper im Gleichgewicht Drehmoment einer Kraft um eine Achse Schwerpunkt Schwerpunktsatz Drehimpuls Drehimpulssatz. Drehimpulserhaltung Drehung eines festen Körpers um eine freie Achse Gravitation 6.1. Gravitationsgesetz Keplersche Gesetze Künstliche Satelliten Fluchtgeschwindigkeit aus der Erdanziehung Mechanik der Flüssigkeiten 7.1. Ideale Flüssigkeiten Kräfte, welche die Flüssigkeit auf die Gefäßwände ausübt Kräfte, die von einer Flüssigkeit auf einen sich innerhalb dieser Flüssigkeit befindenden Körper ausgeübt werden Grundgleichung der Statik von Flüssigkeiten. Flüssigkeit unter Einfluß der Schwerkraft Archimedisches Gesetz Druck in einer Flüssigkeit Übertragung von Drücken in einem flüssigen Medium Strömung einer idealen Flüssigkeit Venturische Röhre Ausströmung eines flüssigen Mediums aus einer Öffnung unter Einfluß der Schwerkraft Viskosität der Flüssigkeiten Laminare Strömung. Poiseuillesches Gesetz Turbulente Strömung Widerstand in einer viskosen laminaren Strömung Widerstand in einer turbulenten Strömung Auftrieb Phänomene, die mit der Geschwindigkeit und Antriebskraft von Fischen und Walen zusammenhängen 64

3 10 Inhalt 8. Wechselwirkungen zwischen Molekülen 8.1. Wechselwirkungen zwischen polaren Molekülen Wechselwirkungen zwischen polaren und nicht polaren Molekülen Wechselwirkungen zwischen nicht polaren Molekülen Änderung der Wechselwirkung zwischen zwei Molekülen als Funktion ihres Abstandes Kinetische Gastheorie 9.1. Struktur der Gase Verteilungsgesetz der Molekülgeschwindigkeit Ideale Gase Gleichverteilung der Energie Druck Temperatur Mittlere freie Weglänge der Moleküle Viskosität der Gase Der feste Zustand Der kristalline Zustand. Eigenschaften Ebene Gitter Raumgitter Bemerkung Zweidimensionale periodische Struktur Atomare Struktur der Kristalle Beispiele für Kristallstrukturen Erscheinungsform der Kristalleim makroskopischen Maßstab Molekülkristalle Kristalle mit Valenzbindung Ionenkristalle Kristalle mit metallischer Bindung Der flüssige Zustand Struktur der Flüssigkeiten Effekte aufgrund der Kohäsionskräfte speziell bei Flüssigkeiten. Oberflächenkräfte Effekte der Oberflächenkräfte bei Anwesenheit der Schwerkraft Oberflächenspannung Druck im Innern eines Flüssigkeitstropfens oder in einer Gasblase innerhalb der Flüssigkeit 97

4 Inhalt Grenzflächenspannung Flüssigkeit in Kontakt mit einem festen Körper Trennung von Mineralien durch Aufschwemmen Aufsteigen in kapillaren Röhren. Jurinsches Gesetz Anziehung und Abstoßung zwischen kleinen schwimmenden Körpern Molekulare Aspekte der Viskosität von Flüssigkeiten. Suprafluider Zustand Diffusion Diffusion von Flüssigkeiten Diffusion zwischen Lösungsmittel und Lösung Osmotischer Druck Versuch von Berthollet Diffusion eines Gases in einem anderen Gas Zu Standsänderungen Definition Verflüssigung, Verdampfung Verzögerung des Verdampf ens und der Verflüssigung Schmelzen. Gleichgewicht zwischen fester und flüssiger Phase Verzögerung der Erstarrung. Unterkühlte Flüssigkeit Sublimation Koexistenz zwischen den dampfförmigen, flüssigen und festen Phasen. Tripelpunkt Charakteristische Fläche Bemerkungen über die molekulare Theorie der Zustandsänderungen Erster Hauptsatz der Thermodynamik Thermische Umwandlungen. Wärmemenge Ausbreitung von Wärme Thermodynamik Variablen, die den Gleichgewichtszustand eines Systems definieren Reversibler Prozeß Adiabatisch reversible Zustandsänderung eines idealen Gases Gegenseitige Umwandlung von Wärme und Arbeit. Erster Hauptsatz Nicht geschlossene Prozesse. Innere Energie Innere Energie eines idealen Gases Gesamtenergie Energieerhaltung ! 1. Unmöglichkeit des Perpetuum mobile 127

5 12 Inhalt 15. Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Monothermischer Kreisprozeß. Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik: Prinzip von Kelvin Kreisprozeß mit zwei Wärmereservoiren. Zweiter Hauptsatz: Prinzipien von Carnot und Clausius Beispiel zur Erläuterung des zweiten Hauptsatzes Carnotscher Kreisprozeß Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine mit zwei Reservoiren Satz von Carnot Thermodynamische Temperatur Wirkungsgrad eines Carnotschen Kreisprozesses als Funktion der absoluten Temperatur Nicht geschlossener reversibler Prozeß. Entropie Entropieänderung eines realen, isolierten Systems Bedeutung der Entropie Entwicklung des Universums Phänomene der Elektrizität Elektrisierung durch Reibung Coulombsches Gesetz Leiter und Nichtleiter Blättchenelektroskop Elektrisierung durch Influenz Elektrische Abschirmung Elektrisches Feld und Potential Elektrisches Feld Elektrisches Feld einer Kugel Feld im Innern und in der Nähe eines geladenen Leiters Wirkungeines elektrischen Feldes auf ein Dielektrikum Elektrisches Potential Äquipotentialflächen Potentialdifferenz in einem homogenen elektrischen Feld Potential eines kugelförmigen Leiters Fall zweier entfernter Leiter, die durch einen dünnen leitenden Draht miteinander verbunden sind Anwendung für das Elektroskop Kapazität eines Leiters in Gegenwart eines anderen Leiters. Kondensator 146

6 Inhalt Elektrischer Gleichstrom Strom elektrischer Ladungen Strömungsgeschwindigkeit von Ladungen Stromstärke Ohmsches Gesetz Elektrische Energie. Joulesches Gesetz Elektromotorische Kraft einer elektrischen Stromquelle Elektrischer Verbraucher. Gegenelektromotorische Kraft Stromkreis mit Stromquellen und Verbrauchern Magnetische Induktion. Wirkung eines Induktionsfeldes auf einen Strom Magnetisches Induktionsfeld Bahnkurve eines geladenen Teilchens in einem homogenen Induktionsfeld Wirkung eines magnetischen Induktionsfeldes auf ein Stromelement Wirkung eines homogenen Induktionsfeldes auf eine rechteckige Stromschleife Magnetisches Induktionsfeld eines Permamentmagneten Induktionslinien eines Magneten Wirkung eines Magneten auf eine stromdurchflossene Schleife Induktionsfluß Arbeit der elektromagnetischen Kräfte bei Änderung der Leiterfläche Gesetz vom größten Fluß Magnetisches Induktionsfeld eines Gleichstroms Grundlegende Versuche, Bio-Savartsches Gesetz Magnetische Induktion eines geraden, unendlichen, stromdurchflossenen Leiters Kraft zwischen zwei geraden, parallelen, stromdurchflossenen Leitern Magnetische Induktion eines Kreisstroms Materie im Magnetfeld Induzierte Magnetisierung Charakterisierung des Magnetisierungszustandes Entmagnetisierung Magnetisierungskurven von Eisen und Stahl Theorie des Magnetismus 170

7 14 Inhalt 22. Elektromagnetische Induktion Qualitative Aussagen Beziehung zwischen den Erscheinungen der Induktion und den magnetischen Kräften auf bewegte Ladungen Faradaysches Gesetz Selbstinduktion En-und Ausschalteneines Stromes in einem Stromkreis Induktor, Strom in Gasen Ionisation der Gase Entladung in verdünnten Gasen Kathodenstrahlen Eigenschaften der Kathodenstrahlen Ströme in Elektrolyten Ströme in Flüssigkeiten Faradaysches Gesetz Ströme in Festkörpern Elektronen in Kristallen Besetzung der Energiebänder eines Festkörpers Stromfluß im Kristall Halbleiter Kontaktspannung 26.1.Peltier-Effekt Spannung, die von zwei verschiedenen, sich berührenden Leitern erzeugt wird. Thermoelement Kontaktspannung zwischen einem Metall und einem Elektrolyten Galvanische Elemente. Akkumulatoren Elektrophorese Elektrogenese bei Lebewesen Wechselstrom Beispiel für die Erzeugung einer sinusförmigen elektromotorischen Kraft Effektive Stromstärke Verschiedene Effekte des Wechselstroms Wechselspannung an den Klemmen einer Reihenschaltung von Widerstand und Induktivität 198

8 Inhalt Wechselspannung an den Klemmen eines Widerstandes allein Wechselspannung an den Klemmen einer Induktivität Wechselspannung an den Klemmen einer Reihenschaltung von Widerstand, Induktivität und Kapazität Resonanz Leistung bei einem Wechselstrom Transformatoren 203 Sachverzeichnis 205 Band 2 (gekürzte Inhaltsübersicht) 28. Elektronik 29. Emission und Empfang von elektromagnetischen Wellen (Hertzsche Wellen) 30. Schwingungen 31. Lichtwellen 32. Interferenz von Lichtwellen 33. Beugung 34. Beugung von Röntgenstrahlen. Beugung von Elektronen 35. Polarisation 36. Photometrie 37. Einführung in die Relativitätstheorie 38. Atombau 39. Der Atomkern 40. Natürliche Radioaktivität 41. Detektoren und Nachweismethoden in der Kernphysik 42. Kernreaktionen 43. Elementarteilchen