Lillian C. McDermott Peter S. Shaffer. Tutorien zur Physik. In Zusammenarbeit mit der Physics Education Group University of Washington

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1 Lillian C. McDermott Peter S. Shaffer Tutorien zur Physik In Zusammenarbeit mit der Physics Education Group University of Washington Für die deutsche Ausgabe bearbeitet von: Christian H. Kautz Daniel Gloss Oliver Liebenberg PEARSON ein Imprlnt von Pearson Educallon München Boston San Francisco Harlow. England Don MiIIs" Omario Sydney Mexlco City Madrid Amsterdam

2 nnaltsverzeichnis Vorwort 1 Vorwort zur deutschen Ausgabe 14 Mechanik 17 n"rw''''\t1l' 1 Geschwindigkeit 1 Grafische Darstellung von Bewegung Beschleunigung bei eindimensionaler Bewegung 27 Zweidimensionale Kinematik, Relativbewegung ewton'sche Gesetze 41 Kräfte 41 Zweites und drittes Newton'sches Gesetz.., Seilkräfte,, Energie Arbeit Energieerhaltung Änderungen von Energie und Impuls Impulserhaltung bei eindimensionaler Bewegung.,..., Ro ~ -n Rotationsbewegung 79 Dynamik des starren Körpers,..,, Gleichgewicht des starren Körpers,, Drehimpulserhaltung..,, Hydrostatik und Thermodynamik 95 ydrost~til( Der hydrostatische Druck 9, Auftrieb Thermodynamik 107 Ideales Gasgesetz 107 Das Teilchenmodell des idealen Gases, Erster Hauptsatz der Thermodynamik, Wärmekraftmaschinen und zweiter Hauptsatz 121

3 11I Elektrizität und Magnetismus 125 Ladung 127 Elektrisches Feld und Fluss 133 Gauß'scher Satz Potentialdifferenz 141 Kapazität 147 Ein Modell für Stromkreise - Teil 1: Strom und Widerstand 153 Ein Modell für Stromkreise - Teil 2: Spannung 159 Ein Modell für Stromkreise - Teil 3: Mehrere Batterien 165 laden und Entladen von Kondensatoren Magnete und magnetische Felder 177 Magnetische Wechselwirkungen Induktion und lenz'sche Regel Faraday'sches Gesetz und Anwendungen IV Schwingungen und Wellen 199 C.,..h'Alinn'I... ot"'t.., 11...'1 Harmonische Schwingungen 201 Überlagerung und Reflexion von Wellen 207 Reflexion und Transmission 211 Ausbreitung und Brechung periodischer Wellen 217 Elektromagnetische Wellen 223 V Optik 227 licht und Schatten Ebene Spiegel Gekrümmte Spiegel und mehrfache Reflexionen Interpretation von Strahlengängen Sammellinsen 247 Vergrößerung

4 Interferenz zweier Wellen Welleneigenschaften von Licht Interferenz mehrerer Wellen Ein Modell für die Beugung am Spalt Zusammenwirken von Beugung und Interferenz Grenzen der Gültigkeit von geometrischer und Wellenoptik 283 Interferenz an dünnen Schichten Polarisation 293 VI Ausgewählte Themen der modernen Physik 297 +r+h"''"'rie Ereignisse und Bezugssysteme Messungen Gleichzeitigkeit 307 Welleneigenschaften von Materie Photoelektrischer Effekt Welle-Teilchen-Dualismus VII Übungen zu Mechanik 327 Geschwindigkeit 329 Grafische Darstellung von Bewegung Beschleunigung bei eindimensionaler Bewegung 339 Zweidimensionale Kinematik Relativbewegung 351 r,...'~rt>on sche Gesetze ~E:7 Kräfte 357 Zweites und drittes Newton'sches Gesetz Seilkräfte Arbeit 373 Energieerhaltung Änderungen von Energie und Impuls 383 Impulserhaltung

5 Rotation Rotationsbewegung Dynamik des starren Körpers 391 Gleichgewicht des starren Körpers Drehimpulserhaltung VIII Übungen zu Hydrostatik und Thermodynamik 403 statt Der hydrostatische Druck 405 Auftrieb 407 Ideales Gasgesetz 411 Das Teilchenmodell des idealen Gases 413 Erster Hauptsatz der Thermodynamik Wärmekraftmaschinen und zweiter Hauptsatz IX Übungen zu Elektrizität und Magnetismus 419 E'~k+"oc;tatik JI"1 Ladung 421 Elektrisches Feld und Fluss 425 Der Gauß'sche Satz 429 Potentialdifferenz 431 Kapazität 435 Ein Modell für Stromkreise - Teil 1: Strom u. Widerstand 437 Ein Modell für Stromkreise - Teil 2: Spannung 441 Ein Modell für Stromkreise - Teil 3: Mehrere Batterien 447 Laden und Entladen von Kondensatoren 451 M::an"'eti Magnete und magnetische Felder 453 Magnetische Wechselwirkungen Eleartro noeti=mu Induktion und Lenz'sche Regel 457 Faradaysches Gesetz und Anwendungen

6 x Übungen zu Schwingungen und Wellen "'pllen Harmonische Schwingungen Überlagerung und Reflexion von Wellen Reflexion und Transmission Ausbreitung und Brechung periodischer Wellen Elektromagnetische Wellen XI Übungen zu Optik 477. tik JI'7 licht und Schatten Ebene Spiegel Gekrümmte Spiegel und mehrfache Reflexionen Interpretation von Strahlengängen 487 Sammellinsen Vergrößerung Interferenz zweier Wellen Welleneigenschaften von Licht Interferenz mehrerer Wellen Ein Modell für die Beugung am Spalt 503 Zusammenwirken von Beugung und Interferenz Grenzen der Gültigkeit von geometrischer und Wellenoptik 509 Interferenz an dünnen Schichten Polarisation XII Übungen zu ausgewählten Themen der modernen Physik 519 ez:~ii~r~lai'i"i+e:it"+henri Ereignisse und Bezugssysteme Messungen 525 Gleichzeitigkeit 529 nt~nnn""1t' 533 Welleneigenschaften von Materie Photoelektrischer Effekt 535 Welle-Teilchen-Dualismus Bildnachweis 539

I. II. I. II. III. IV. I. II. III. I. II. III. IV. I. II. III. IV. V. I. II. III. IV. V. VI. I. II. I. II. III. I. II. I. II. I. II. I. II. III. I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.

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