Vorwort zur Originalausgabe

Transkript

1 VII Vorwort zur Originalausgabe Die hier vorgelegte Neuauflage weist einige didaktische Verfeinerungen auf. Insbesondere kamen ein zusätzlicher Typ von Beispielen ( Zum Verständnis ) und spezielle Anleitungen zur Vorgehensweise im jeweiligen Themenkreis hinzu. Außerdem wurde der Abschnitt übermathematische Grundlagen aus dem Anhang ausgelagert und zu einem eigenen Kapitel erweitert. Im Folgenden werden die wesentlichen Strukturelemente des Buchs mit ihrer speziellen Funktion im Einzelnen beschrieben. Beispiele Diese gehören zu den didaktisch wichtigsten Gestaltungselementen des Buchs. Sie haben folgende Hauptbestandteile (wobei es allerdings auch Beispiele ohne den Abschnitt Problembeschreibung gibt): Aufgabenstellung: Sie erfordert es, einen Sachverhalt, der in den vorhergehenden Abschnitten erarbeitet wurde, adäquat anzuwenden. Dies ist ein wesentlicher Schritt beim Vertiefen des Lehrstoffs. Problembeschreibung: Sie folgt auf die Aufgabenstellung und fasst die relevanten Gesetzmäßigkeiten zusammen, die teilweise mithilfe einer Skizze, beispielsweise eines Kräftediagramms, erläutert werden. Ihr folgen die Lösungsschritte: Diese werden in der linken Spalte im Einzelnen erläutert, und in der rechten Spalte findet sich jeweils der zugehörige Umformungs- oder Rechenschritt mit dem Ergebnis. Diese Übersetzung des Vorworts ist auf die Belange der deutschen Zielgruppe angepasst. Beispielsweise werden die sehr komplexen und umfangreichen Webseiten für die Studenten und Dozenten in den USA nur kurz erwähnt. Die Danksagungen sind selbstverständlich unverändert übernommen.

2 VIII >>>VORWORT ZUR ORIGINALAUSGABE Zusätzliche Elemente in den Beispielen Die nachfolgend aufgeführten Elemente treten nicht immer in allen Beispielen auf. Plausibilitätsprüfung: Sie soll den Studenten darin bestärken, die Ergebnisse auf mathematische Stimmigkeit zu überprüfen und/oder sich davon zu überzeugen, dass sie physikalisch sinnvoll sind. Kommentar: Dieser kann auf Besonderheiten hinweisen, aber auch auf die praktische bzw. theoretische Bedeutung des vorgestellten Sachverhalts Übung: Mit ihr kann der Student unmittelbar überprüfen, ob er das Lösungsbeispiel verstanden hat. Die Lösungen dieser Übungen (von denen sich auch etliche im Text außerhalb der Beispiele befinden) sind hinter der Zusammenfassung des jeweiligen Kapitels zusammengestellt. Weitergedacht: In diesem Absatz wird beispielsweise ein anderer Lösungsansatz vorgeschlagen oder ein Bezug zu anderen Sachverhalten oder Gesetzmäßigkeiten hergestellt. Typen der Beispiele Die vorliegende Auflage enthält nun vier Kategorien von Beispielen. Das sogenannte Standard-Beispiel mit blauer Färbung wurde oben vorgestellt. Die drei anderen Typen sind folgende: Beispiele Zur Übung Diese Beispiele führen praktische Anwendungen der gerade erarbeiteten Gleichungen oder Begriffe vor. Sie haben dasselbe zweispaltige Format wie die gewöhnlichen Beispiele, wobei aber die Hinweise in der linken Spalte der Lösung weniger ausführlich gehalten sind. Damit effektiv geübt werden kann, sollte der Student zunächst die rechte Spalte abdecken und versuchen, die Lösungsschritte selbst auszuführen.

3 IX Beispiele Im Kontext Die allermeisten Kapitel enthalten wenigstens ein Beispiel mit Bezug zur technischen Praxis oder zu einer Alltagssituation. Dabei kann die Aufgabenstellung Angaben enthalten, die zur Lösung der Aufgabenstellung nicht erforderlich sind. Andererseits kann es notwendig sein, zusätzliche Informationen heranzuziehen, beispielsweise aus früheren Kapiteln, aber auch aus Nachschlagewerken oder der eigenen Erfahrung. Dadurch führen die Kontextbeispiele an diese Art der Problemlösung in Wissenschaft und Technik heran. Beispiele Zum Verständnis In diesen Beispielen werden gewöhnlich keine Berechnungen angestellt, sondern es werden die grundlegenden Begriffe und Gesetzmäßigkeiten miteinander in Zusammenhang gebracht. Weitere Strukturelemente Vorgehensweise Dieses neue Strukturelement, das sich in den allermeisten Kapiteln findet, gibt einen Leitfaden für die jeweils optimale Vorgehensweise. Zunächst wird umrissen, wie aus verschiedenen gegebenen Größen eine andere zu ermitteln ist, und es folgen die dafür auszuführenden Schritte. Abgerundet wird das ganze mit einer Anleitung für die Plausibilitätskontrolle.

4 X > > > VORWORT ZUR ORIGINALAUSGABE Schlaglicht Die meisten Kapitel enthalten seit dieser Auflage ein sogenanntes Schlaglicht. Es stellt historische oder auch neue Aspekte vor, bei denen die gerade behandelten Gesetzmäßigkeiten eine entscheidende Rolle spielen. Das kann zum Beispiel die medizinische Nutzung bestimmter Laserstrahlungen sein, aber auch Versuche in früheren Zeiten, ein Perpetuum mobile zu konstruieren. Zahlreiche Weblinks runden dieses Angebot jeweils ab. Verständnisfragen Warnhinweise Diese sind im Text verstreut, finden sich aber auch am Ende etlicher Beispiele. Mit ihnen kann der Student unmittelbar überprüfen, ob er den gerade erarbeiteten Zusammenhang richtig verstanden hat. Die Antwort wird nicht, wie in der vorigen Auflage, direkt im Anschluss gegeben, sondern nach der Zusammenfassung am Ende des Kapitels. Übungen Sie dienen dazu, das eben Gelernte, ebenso wie in den Beispielen, direkt anzuwenden. Daher finden sich die meisten Übungen zur weiteren Vertiefung am Ende eines Beispiels, während andere im Text verstreut sind. Die Lösung wird nicht, wie in der vorigen Auflage, direkt im Anschluss angegeben, sondern nach der Zusammenfassung am Ende des Kapitels. Aufgaben Die umfangreiche Sammlung von Aufgaben am Ende jedes Kapitels wurde für diese Auflage noch einmal gründlich überarbeitet. Unter anderem wird jetzt noch stärker auf die Anzahl gültiger Stellen bei den abgegebenen Zahlenwerten geachtet. Bei vielen Aufgaben sind Kenntnisse erforderlich, die in vorigen Kapiteln erarbeitet wurden. Dadurch kann der Lernerfolg sukzessive überprüft werden. Die ausführlich durchgerechneten Lösungen sämtlicher Aufgaben sind im zugehörigen Arbeitsbuch (siehe weiter unten) zu finden. Manche Gesetzmäßigkeiten oder Begriffe werden erfahrungsgemäß leicht missverstanden oder mit anderen verwechselt. Darauf wird jeweils in einem eigenen, besonders hervorgehobenen Absatz hingewiesen. * Fakultative Abschnitte Diese mit einem * gekennzeichneten Abschnitte können beim ersten Durcharbeiten des Buchs übersprungen werden, ohne dass dadurch im weiteren Verlauf Verständnisprobleme auftreten. Dadurch bietet das Buch eine gewisse Flexibilität, weil diese Abschnitte später problemlos nachgeholt werden können. Zusammenfassung Sie bietet am Ende jedes Kapitels (vor den Aufgaben) eine tabellarische Übersicht über die behandelten Aspekte und Gesetzmäßigkeiten, zusammen mit den wichtigsten Gleichungen.

5 XI Ergänzende Materialien Arbeitsbuch für die deutsche Ausgabe Das Arbeitsbuch für diese Auflage der Physik für Wissenschaftler und Ingenieure von Paul Tipler und Gene Mosca enthält die ausführlich durchgerechneten Lösungen sämtlicher Aufgaben am Ende der einzelnen Kapitel. Es beruht auf den von David Mills für die neue (fünfte) amerikanische Auflage grundlegend überarbeiteten Lösungen, die im amerikanischen Lösungshandbuch für Dozenten zusammengefasst sind. Das deutsche Arbeitsbuch, herausgegeben von Michael Zillgitt, wurde von ihm und Michael Basler übersetzt und enthält außer den Lösungen auch die Aufgabenstellungen, sodass es ebenso gut separat nutzbar ist. Deutsche Website Die deutschen Websiten bieten ohne Zugriffsbeschränkung allgemeine kostenlose Informationen zu diesem Buch. Hierzu gehört insbesondere eine Errata-Liste, die regelmäßig aktualisiert wird und vom Benutzer ausgedruckt werden kann. Bild-DVD für die deutsche Ausgabe Alle physikalischen Zeichnungen sind auf Bild-DVD erhältlich. Website Zur amerikanischen Ausgabe gibt es eine sehr komplexe Website, die weitgehend auf die Gegebenheiten hinsichtlich Gegenstandskatalog und Studentenbetreuung in den USA abgestimmt ist: Sie umfasst auch kostenpflichtige, großenteils interaktive Elemente, die zur eigenen Lernkontrolle dienen können. Diese Seite steht für Dozenten auf Anfrage zur Verfügung. Die deutsche Website bietet neben Leseproben eine regelmäßig aktualisierte Errata-Liste, FAQs unserer Leser, sowie Schlaglichter zu aktuellen Forschungsthemen.