ß VEB FAOHBUCHVERLAG LEIPZIG. für VacliNcliuIen und Erwachsenenbildung

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1 für VacliNcliuIen und Erwachsenenbildung 9. Auflage Von einem Autorenkollektiv Mit 389 Bildern, 78 Beispielen, 158 Aufgaben mit Antworten und Ergebnissen und Beilagen ß VEB FAOHBUCHVERLAG LEIPZIG

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Physik als Naturwissenschaft Physikalische Größen und ihre Beziehungen zueinander Physikalische Größenarten und Größen Skalare und vektorielle Größen Gleichungsschreibweise Tabellen und grafische Darstellungen Internationales Einheitensystem (ST) Basiseinheiten Abgeleitete Einheiten Mechanik Einführung Aufgabe und Gliederung der Mechanik Physikalische Körper Kinematik Vorbemerkung Grundbegriffe der Kinematik Geometrische Größen Zeit Begriff und Arten der Bewegung Kinematik der fortschreitenden Bewegung Geschwindigkeit und Beschleunigung Geradlinige, gleichförmige Bewegung Geradlinige, gleichmäßig beschleunigte Bewegung aus der Ruhe Überlagerung von geradlinigen Bewegungen Geradlinige, gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit Anfangsgeschwindigkeit Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung als vektorielle Größen Kinematik der Drehbewegung Wichtige Größen zur Beschreibung der Drehbewegung Gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Drehbewegung Radialbeschleunigung Dynamik Vorbemerkung Dynamik der fortschreitenden Bewegung Wesen der Kraft und Kraftarten Masse und Trägheit 55

3 Inhaltsverzeichnis Definition der Kraft und Grundgleichung der Dynamik Wechselwirkungsprinzip Kräftegleichgewicht Statische Kraftmessung Schwerkraft Kräfteparallelogramm Druck Reibung Mechanische Arbeit und Energie Verschiebungsarbeit und potentielle Energie Beschleunigungsarbeit und kinetische Energie Energieerhaltungssatz der Mechanik Reibungsarbeit Leistung Wirkungsgrad Impuls Dynamik der Kreis- und Drehbewegung Drehmoment Massenträgheitsmoment Größen und Gleichungen der Drehbewegung Radialkraft Statik Zusammensetzen von Kräften am starren Körper Kräftepaar und Drehmoment Gleichgewichtsbedingungen für den starren Körper Massenmittelpunkt Gleichgewicht im Schwerefeld Einfache Maschinen Mechanik der Flüssigkeiten und der Gase Vorbemerkung Allgemeine Eigenschaften der Flüssigkeiten und der Gase Druck in Flüssigkeiten und in Gasen Druck und Kraft Kolbendruck in Flüssigkeiten Kompressibilität Druck und Volumen bei Gasen Schweredruck in Flüssigkeiten Luftdruck und Vakuum Druckmessung Pumpen Auftrieb Archimedisches Prinzip Auftriebskraft und Schwerkraft Molekularkräfte Kohäsion und Adhäsion Oberflächenspannung Kapillarität Innere Reibung Strömungen Allgemeines über Strömungen Ideale Flüssigkeiten Zähe Flüssigkeiten Strömungswiderstand Schwingungen Vorbemerkung Kinematik der Sinusschwingung 128

4 Inhaltsverzeichnis Weg-Zeit-Diagramm Geschwindigkeit und Beschleunigung eines sinusförmig schwingenden Körpers Anzeige von Schwingungen Überlagerung von Sinusschwingungen 133 2;5.3. Dynamik der Sinusschwingung Kraftgesetz bei Eigenschwingung Schwingungsenergie Beispiele für mechanische Eigenschwingungen Gedämpfte Schwingungen Erzwungene Schwingungen Erreger und Mitschwinger Resonanz Wellenlehre und Akustik i Vorbemerkung Allgemeines über Wellen Wesen der Wellenbewegung Wellenarten Besonderheiten der Wellenausbreitung Doppler-Effekt Huygenssches PriTTzip Reflexion und Brechung Beugung Interferenz Stehende Wellen Schallwellen Wesen des Schalls Schallfeld Lautstärke und frequenzbewerteter Schallpegel Ultraschall Kalorik Kinetische Theorie der Wärme Vorbemerkung Molekularer Aufbau der Körper Stoffmenge Molare Größen Das ideale Gas Gasdruck als Summenwirkung Temperatur als Zustandsgröße Mittlere kinetische Energie der Moleküle Zustandsgieichung des idealen Gases Mittlere Geschwindigkeit der Gasmoleküle Temperaturskalen und Temperaturmessung Ausdehnung fester Körper Längenänderung fester Körper Volumenänderung fester Körper Dichteänderung fester Körper Volumenänderung von Flüssigkeiten Wärme als Energieform Wärmemenge Kalorimetrie Energieumwandlungen Allgemeiner Energieerhaltungssatz Umwandluhg mechanischer Energie in Wärmeenergie Umwandlung elektrischer Energie in Wärnieenergie Umwandlung chemischer Energie in Wärmeenergie. 174

5 Inhaltsverzeichnis Erster Hauptsatz der Thermodynamik 174" 3.4. Zustandsänderungen des idealen Gases Übersicht über die Zustandsänderungen Isochore Zustandsänderung ' Isobare Zustandsänderung Isotherme Zustandsänderung Adiabatische Zustandsänderung, Polytrope Zustandsänderung Kreisprozesse Kreisprozeß im p, F-Diagramm Carnot-Prozeß Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses Reversible und irreversible Vorgänge Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Änderung des Aggregatzustandes Umwandlungspunkte Spezifische Schmelz- und Verdampfungswärme Dämpfe Luftfeuchte Reale Gase Wärmetransport Vorbemerkung Wärmeströmung und Wärmeleitung Wärmeübergang und Wärmedurchgang Elektrik Vorbemerkung Unverzweigter Stromkreis Elektrischer Strom Elektrische Energie, Spannung und Leistung Elektrischer Widerstand und Ohmsches Gesetz Mechanisches Analogon Präzisierung des Spannungsbegriffes Verzweigter Stromkreis Kirchhoffsche Gesetze Ersatzwiderstände Messung von Stromstärke, Spannung und Widerstand Elektrostatik Ruhende elektrische Ladung Experimente zur ruhenden Elektrizität Influenz Zusammenhang zwischen ruhender und fließender Ladung Kapazität eines Kondensators Elektrisches Feld im Vakuum Feldbegriff Elektrische Elementarladung Stoff im elektrischen Feld Magnetismus Dauermagnet und Magnetfeld Elektrischer Strom und Magnetfeld Induktionsvorgänge :1. Grundlegende Experimente zur Induktion Induktionsgesetz Lenzsche Regel Selbstinduktion Experimente zur Selbstinduktion 230

6 Inhaltsverzeichnis Induktivität einer Spule Magnetische Energie Kräfte im Magnetfeld Stoff im Magnetfeld Leitungsvorgänge Strom im Vakuum Glühemission von Elektronen Elektronenröhren Braunsche Röhre Stromleitung in Gasen Unselbständige Entladung Selbständige Gasentladung Stromleitung in Flüssigkeiten Elektrolyse Galvanische Elemente Akkumulatoren Stromleitung in festen Stoffen Metallische Leitung Strom durch Halbleiter Wechselstromkreis Vorbemerkung Erzeugung einer Wechselspannung Widerstände im Wechselstromkreis Wirkwiderstand Kapazitiver Widerstand Induktiver Widerstand Reihenschaltung mehrerer Wechselstromwiderstände Leistung im Wechselstromkreis Transformator Elektromagnetische Wellen Vorbemerkung Erzeugung elektrischer Schwingungen Entstehung elektromagnetischer Wellen Optik Wesen des Lichtes Wellenoptik Vorbemerkung Interferenzerscheinungen Beugung am Doppelspalt Beugung am Gitter Interferenz bei Reflexion Polarisation des Lichtes Licht als elektromagnetische Welle Grundgesetze der Strahlenoptik Vorbemerkung Versuche zum Nachweis der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes Reflexion des Lichtes.... ' Reguläre Reflexion Diffuse Reflexion Abbildung durch ebene Spiegel Brechung Brechungsgesetz Totalreflexion Anwendungen der Brechung Abbildung durch Linsen und Spiegel 282

7 Linsenformen Strahlengänge durch Linsen Reelle Abbildungen durch Sammellinsen Abbildung durch Zerstreuungslinsen Dispersion Zerlegung des weißen Lichtes durch ein Prisma Spektren Dispersion verschiedener Gläser Optische Geräte Vorbemerkung Fotografische Kamera Das menschliche Auge Projektionsapparate Mikroskop Fernrohre Strahlungsgesetze Begriff der Wärmestrahlung Kirchhoffsches Strahlungsgesetz Strahlung des Schwarzen Körpers Physiologische Optik Vorbemerkung Spektrale Empfindlichkeit des Auges Farbe Fotometrie Vorbemerkung Fotometrische Größen und Einheiten Meßverfahren der Fotometrie Quantenoptik Lichtelektrischer Effekt Abhängigkeit des Fotoeffekts von der Wellenlänge des Lichtes Lichtquanten Lichtwellen Lichtquanten Atomistik Grundlagen der Atomistik Besonderheiten atomarer Prozesse Einige Beweise für die atomare Struktur der Stoffe Grundbegriffe der Atomtheorie Aufbau des Atoms Licht- und Röntgenstrahlung Absorption und Emission von Lichtwellen Röntgenstrahlung Kernprozesse Natürliche Radioaktivität Radioaktive Strahlung Zerfallsgesetz Strahlennachweisgeräte Kernumwandlungen Anwendung radioaktiver Stoffe Gewinnung von Energie aus Kernprozessen Vorbemerkung Bindungsenergie der Kerne Kernspaltung Kernfusion Übersicht über die Elementarteilchen. 321 Antworten und Ergebnisse. 323 Sachwortverzeichnis Beilage 1