Physik für Naturwissenschaftler
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- Michaela Bruhn
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1 Physik für Naturwissenschaftler I Mechanik und Wärmelehre Für Chemiker, Biologen, Geowissenschaftler von Hugo Neuert Prof. emer. an der Universität Hamburg 2., überarbeitete Auflage Wissenschaftsverlag Mannheim/Wien/Zürich
2 INHALTSVERZEICHNIS A. Aufgabe der Physik. Mechanik 7 I. Mechanik der Massenpunkte und fester Körper 7 1. Grundbegriffe und Einheiten Länge; Längenmessung Winkelmessung Zeit; Zeitmessung Masse; Dichte Skalare und Vektoren; Rechnen mit Vektoren Bewegung von Massenpunkten (Kinematik) Geradlinige Bewegungen Freier Fall Krummlinige Bewegungen Die gleichförmige Kreisbewegung Kraft und Masse (Dynamik) Impuls (Bewegungsgröße) Kraft Newton'sehe Axiome Schwerkraft, Gewicht Arbeit, Energie, Leistung Arbeit, Energie Leistung Erhaltungssätze der Mechanik Potentielle und kinetische Energie; Energieerhaltungssatz Impulserhaltungssatz Starre Körper Das Angreifen von Kräften am starren Körper Massenmittelpunkt (Schwerpunkt) eines Körpers Drehmoment Kräftepaar Drehbewegung um eine Drehachse; Trägheitsmoment Drehimpuls «Drehimpulserhaltungssatz 36
3 2 Inhaltsverzeichnis 7.8. Gleichgewicht Hebelgesetze Zweiarmige Waage Elektrische Waagen Stoßgesetze Elastischer Stoß Zentraler Stoß Nicht zentrale elastische Stöße (in der Horizontalebene) Unelastischer Stoß Kreisel Freie Achsen; Hauptträgheitsmomente Symmetrische Kreisel; kräftefreie Kreisel Kreisel unter Einwirkung eines äußeren Drehmoments. Präzession des Kreisels Gravitation Gravitation und Schwerkraft Planetenbewegung (Kepler'sche Gesetze) Gravitationspotential Bewegte Bezugssysteme; Relativbewegungen Mechanische Eigenschaften fester Körper Kristalle und Kristallstruktur Oberflächen-(Haft-) sowie Gleitreibung Elastische Eigenschaften fester Körper Materie unter hohen Drücken 61 II. Mechanik der Flüssigkeiten und Gase Eigenschaften ruhender Flüssigkeiten (Hydrostatik) und von Gasen Hydrostatischer Druck; Schweredruck Archimedes'sches Prinzip; Auftrieb Kompressibilität von Flüssigkeiten Oberflächenspannung (Haftspannung) Kapillarität Eigenschaften ruhender Gase Das Gesetz von Boyle-Mariotte Kompressionsmodul von Gasen Barometrische Höhenformel 73
4 Inhaltsverzeichnis :> 2. Strömungen in Flüssigkeiten und Gasen Stationäre Strömungen, Stromlinien Bernoulli'sehe Gleichung; Strömung durch Rohre Viskosität (innere Reibung); laminare Strömungen Methoden zur Bestimmung der inneren Reibung Strömung durch enge Rohre, Hagen-Poiseuille'sches Gesetz Gesetz von Stokes Turbulente Strömungen; Flüssigkeitswiderstand Reynoldsche Zahl; Ahnlichkeitsgesetz Wirbel Zentrifugen 83 III. Schwingungen und Wellen in der Mechanik Ungedämpfte mechanische Schwingungen Lineare harmonische Schwingungen Mathematisches Pendel Überlagerung von harmonischen Schwingungen Schwingungen in einer Richtung Zweidimensionale Zusammensetzung harmonischer Schwingungen Gedämpfte Schwingungen Erzwungene Schwingungen; Resonanz Drehschwingungen starrer Körper Harmonische Drehschwingungen Physikalisches Pendel Wellen und Ausbreitung von Wellen Stehende Wellen Ausbreitungsgeschwindigkeit mechanischer Wellen in festen Körpern und in Flüssigkeiten ^ Ausbreitungsgeschwindigkeit in Gasen Eigenschwingungen Kopplung mechanischer schwingender Systeme Interferenz von Wellen Huygens'sches Prinzip 103
5 4 Inhaltsverzeichnis 5.8. Beugung von Wellen an Hindernissen Beugung am Spalt Beugung am Gitter Reflexion und Brechung von Wellen Schallwellen (Akustik) Brechung, Reflexion und Absorption von Schallwellen Schallfeldgrößen Doppler-Effekt Ultraschall Erzeugung von Ultraschall Absorption von Ultraschall Wasserwellen Dispersion Gruppen- und Phasengeschwindigkeit bei Wasserwellen 113 C. Wärmelehre 115
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