PROBLEME AUS DER PHYSIK

Transkript

1 Helmut Vogel PROBLEME AUS DER PHYSIK Aufgaben und Lösungen zur 16. Auflage von Gerthsen Kneser Vogel Physik Mit über 1100 Aufgaben, 158 Abbildungen und 16 Tabellen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona Budapest

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung V 1. Mechanik der Massenpunkte 1.1 Messen und Maßeinheiten 1 Aufgaben Kinematik 5 Aufgaben Dynamik 9 Aufgaben Einfache Bewegungen 10 Aufgaben Arbeit, Energie, Impuls, Leistung 17 Aufgaben Reibung 22 Aufgaben Gravitation 29 Aufgaben Trägheitskräfte 37 Aufgaben Mechanik des starren Körpers 2.2 Dynamik des starren Körpers 43 Aufgaben Gleichgewicht und Bewegung eines starren Körpers 44 Aufgaben Der Kreisel 48 Aufgaben Mechanik deformierbarer Körper 3.1 Ruhende Flüssigkeiten und Gase (Hydro- und Aerostatik) Aufgaben

3 VIII Inhaltsverzeichnis 3.2 Oberflächenspannung 57 Aufgaben Strömungen 60 Aufgaben Der deformierbare Festkörper 72 Aufgaben Schwingungen und Wellen 4.1 Schwingungen 77 Aufgaben Wellen 80 Aufgaben Wellenausbreitung 82 Aufgaben Eigenschwingungen 84 Aufgaben Schallwellen 86 Aufgaben Oberflächen wellen auf Flüssigkeiten 92 Aufgaben Wärme 5.1 Wärmeenergie und Temperatur 97 Aufgaben Kinetische Gastheorie 102 Aufgaben Wärmekraftmaschinen 114 Aufgaben Wärmeleitung und Diffusion 120 Aufgaben Entropie 128 Aufgaben Aggregatzustände 136 Aufgaben Lösungen 145 Aufgaben

4 Inhaltsverzeichnis 1A 6. Elektrizität 6.1 Elektrostatik 148 Aufgaben Dielektrika 161 Aufgaben Gleichströme 166 Aufgaben Mechanismen der elektrischen Leitung 170 Aufgaben Galvanische Elemente 175 Aufgaben Elektrodynamik 7.1 Ladungen und Felder 178 Aufgaben Erzeugung von Magnetfeldern 181 Aufgaben Induktion 185 Aufgaben Magnetische Materialien 187 Aufgaben Wechselströme 189 Aufgaben Elektromagnetische Wellen 199 Aufgaben Freie Elektronen und Ionen 8.1 Erzeugung von freien Ladungsträgern 208 Aufgaben Bewegung freier Ladungsträger 212 Aufgaben Gasentladungen 215 Aufgaben

5 X Inhaltsverzeichnis 9. Geometrische Optik 9.1 Reflexion und Brechung 221 Aufgaben Optische Instrumente 227 Aufgaben Die Lichtgeschwindigkeit 233 Aufgaben Geometrische Elektronenoptik 234 Aufgaben Wellenoptik 10.1 Interferenz und Beugung 237 Aufgaben Polarisation des Lichtes 244 Aufgaben Absorption, Dispersion und Streuung des Lichtes 247 Aufgaben Wellen und Teilchen 249 Aufgaben Strahlungsenergie 11.1 Das Strahlungsfeld 252 Aufgaben Strahlungsgesetze 255 Aufgaben Die Welt der Strahlung 264 Aufgaben Das Atom 12.1 Das Photon 269 Aufgaben Emission und Absorption von Licht 271 Aufgaben

6 Inhaltsverzeichnis Al 12.3 Das Bohrsche Atommodell 274 Aufgaben Molekülspektren 282 Aufgaben Röntgenstrahlung 284 Aufgaben Systematik des Atombaus 287 Aufgaben Atome in elektrischen und magnetischen Feldern 293 Aufgaben Kerne und Elementarteilchen 13.1 Der innere Aufbau der Atome 298 Aufgaben Radioaktivität 306 Aufgaben Schnelle Teilchen 312 Aufgaben Elementarteilchen 322 Aufgaben Kosmische Strahlung 335 Aufgaben Festkörperphysik 14.1 Kristallgitter 338 Aufgaben Gitterschwingungen 342 Aufgaben Metalle 346 Aufgaben Halbleiter 348 Aufgaben Makromolekulare Festkörper 354 Aufgaben Supraleitung 355 Aufgaben

7 XII Inhaltsverzeichnis 15. Relativitätstheorie 15.1 Bezugssysteme 360 Aufgaben Relativistische Mechanik 363 Aufgaben Relativistische Physik 373 Aufgaben Gravitation und Kosmologie 380 Aufgaben Quantenmechanik 16.1 Mathematisches Handwerkszeug 394 Aufgaben Grundzüge der Quantenmechanik 397 Aufgaben Teilchen in Potentialtöpfen 401 Aufgaben Atome und Moleküle 406 Aufgaben Statistische Physik 17.1 Statistik der Ensembles 412 Aufgaben Physikalische Ensembles 417 Aufgaben Quantenstatistik 423 Aufgaben Anhang Tabellen 427 Umrechnung von Energiemaßen und -äquivalenten 431 Einige Eigenschaften fester Elemente 432 Periodensystem der Elemente 433 Wichtige physikalische Konstanten 434