Physik für Mediziner Technische Universität Dresden

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1 Technische Universität Dresden Inhalt Manuskript: Prof. Dr. rer. nat. habil. Birgit Dörschel Inst. für Strahlenschutzphysik WS 2005/06: PD Dr. rer. nat. habil. Michael Lehmann Inst. für Strukturphysik

2 II MECHANIK 1. Grundbegriffe der Mechanik 1.1. Translation der Punktmasse 1.2. Rotation der Punktmasse 1.3. Dynamisches Grundgesetz 1.4. Trägheitsgesetz 1.5. Wechselwirkungsgesetz 1.6. Kräfte bei der Kreisbewegung 2. Erhaltungsgrößen der Mechanik 2.1. Arbeit, Leistung, Energie 2.2. Energieerhaltungssatz 2.3. Rotationsenergie, Trägheitsmoment 2.4. Impulserhaltungssatz 2.5. Drehmoment, Drehimpuls 2.6. Drehimpulserhaltungssatz 2.7. Reibung 3. Statik starrer Körper 3.1. Zerlegung und Zusammenwirken von Kräften 3.2. Gleichgewicht am starren Körper 3.3. Schwerpunkt, Standfestigkeit 3.4. Arten des Gleichgewichts 4. Deformation fester Körper 4.1. Mechanische Spannung, Hookesches Gesetz 4.2. Elastische und plastische Deformationen 4.3. Dehnung 4.4. Scherung 4.5. Biegung 4.6. Torsion (Drillung) 4.7. Mechanische Spannungen im menschlichen Körper 5. Statik der Flüssigkeiten und Gase 5.1. Druck in Flüssigkeiten und Gasen 5.2. Stempeldruck und Schweredruck 5.3. Druckmessung 5.4. Auftrieb 5.5. Kräfte an Grenzflächen

3 III 6. Strömung von Flüssigkeiten 6.1. Strömungsfeld 6.2. Strömungsgesetze ohne innere Reibung 6.3. Innere Reibung in Flüssigkeiten 6.4. Strömung durch ein Rohr 6.5. Strömungswiderstand 6.6. Stokessches Reibungsgesetz, Sedimentation 6.7. Laminare und turbulente Strömung 1. Mechanische Schwingungen SCHWINGUNGEN UND WELLEN 1.1. Schwingungsfähige Systeme 1.2. Harmonische Schwingung 1.3. Energiebilanz harmonischer Schwingungen 1.4. Gedämpfte Schwingung 1.5. Erzwungene Schwingung 1.6. Überlagerung von Schwingungen 2. Mechanische Wellen 2.1. Charakterisierung von Wellen 2.2. Arten von Wellen 2.3. Eigenschaften von Wellen 2.4. Schallwellen 1. Wärme und Temperatur WÄRMELEHRE Unterscheidung von Wärme und Temperatur 1.2. Temperaturmessung 1.3. Wärmemenge und Wärmekapazität 1.4. Wärmetransportvorgänge 1.5. Zustandsgrößen und Zustandsgleichung idealer Gase 1.6. Zustandsänderungen idealer Gase 1.7. Zustandsänderungen realer Gase 2. Hauptsätze der Wärmelehre 2.1. Volumenänderungsarbeit 2.2. Innere Energie 2.3. Der I. Hauptsatz der Wärmelehre 2.4. Kreisprozesse 2.5. Der II. Hauptsatz der Wärmelehre

4 IV 3. Phasenumwandlungen, Stoffgemische 3.1. Aggregatzustände 3.2. Druckabhängigkeit der Phasenumwandlungen 3.3. Druck in Gasgemischen 3.4. Diffusion 3.5. Lösung von Gasen in Flüssigkeiten 3.6. Osmose 1. Elektrostatik Die elektrische Ladung 1.2. Das elektrische Feld 1.3. Das elektrische Potential 1.4. Kapazität 1.5. Influenz 1.6. Polarisation 2. Gleichstromgesetze ELEKTRIZITÄTSLEHRE 2.1. Elektrische Stromstärke und Widerstand 2.2. Stromkreise 2.3. Innenwiderstand von Meßgeräten und Spannungsquellen 2.4. Widerstandsmessung 2.5. Entladung eines Kondensators 2.6. Elektrische Energie und Leistung 3. Leitungsmechanismen 3.1. Die Elementarladung 3.2. Stromleitung im Vakuum 3.3. Stromleitung in Gasen 3.4. Stromleitung in Flüssigkeiten 3.5. Stromleitung in Metallen und Halbleitern 3.6. Wirkungen des elektrischen Stromes auf den menschlichen Körper 4. Das magnetische Feld 4.1. Erzeugung und Nachweis magnetischer Felder 4.2. Die magnetische Feldstärke 4.3. Kräfte im Magnetfeld 4.4. Kräfte auf bewegte Ladungen 4.5. Induktion 4.6. Materie im Magnetfeld

5 V 5. Wechselstrom, elektrische Schwingungen 5.1. Effektivwerte 5.2. Kondensatoren im Wechselstromkreis 5.3. Spulen im Wechselstromkreis 5.4. Gesamtwiderstand im Wechselstromkreis 5.5. Blind-, Wirk- und Scheinwerte Elektromagnetischer Schwingkreis 1. Geometrische Optik 1.1. Das Wesen der optischen Abbildung 1.2. Reflexion 1.3. Brechung, Totalreflexion 1.4. Abbildung durch Linsen 1.5. Abbildungsgleichung 1.6. Optische Instrumente 1.7. Abbildungsfehler 2. Wellenoptik OPTIK 2.1. Interferenz und Beugung 2.2. Beugung an Gitter, Spalt und Lochblenden 2.3. Auflösungsgrenze optischer Instrumente 2.4. Polarisation 2.5. Holografie 3. Photometrie 3.1. Strahlungs- und Lichtmeßgrößen 3.2. Schwächungsgesetz STRUKTUR DER MATERIE 1. Erzeugung und Eigenschaften ionisierender Strahlung 1.1. Aufbau des Atoms 1.2. Aufbau des Atomkerns 1.3. Eigenschaften ionisierender Strahlung 1.4. Erzeugung ionisierender Strahlung durch radioaktive Nuklide 1.5. Das radioaktive Zerfallsgesetz 1.6. Erzeugung und Eigenschaften von Röntgenstrahlung 2. Wechselwirkung von Strahlung mit Materie, Dosimetrie 2.1. Absorption von Teilchenstrahlung 2.2. Schwächung von γ- und Röntgenstrahlung 2.3. Energieübertragung durch Strahlung, Dosimetrie