Physik Im Studium - ein Brückenkurs : Mechanik, Thermodynamik, Elektrizität, Magnetismus, Optik, Quantenmechanik.

Format:

Book

Author/Creator:

Gehrke, Jan Peter.

Series:

De Gruyter Studium Series

Language:

German

Physical Description:

1 online resource (440 pages)

Edition:

4th ed.

Place of Publication:

Berlin/Boston : Walter de Gruyter GmbH, 2025.

Summary:

Der beliebte Vorkurs bereitet Studienanfänger umfassend und didaktisch sehr geschickt auf das Hochschulstudium Physik vor.Das Werk erläutert die physikalischen Grundlagen, lockert die Theorie mit ausführlich gerechneten Beispielen auf und ist eine große Unterstützung sowohl vorlesungsbegleitend als auch im Selbststudium.

Contents:

Intro

Physik im Studium - Ein Brückenkurs

Dedication

Empfehlungen zur Verwendung dieses Buches

Inhalt

Abkürzungsverzeichnis

1 Einige Vorbereitungen

1.1 Mathematische Grundlagen

1.1.1 Geometrie

1.1.2 Di erential-und Integralrechnung

1.1.2.1 Ableitungsregeln

1.1.2.2 Übersicht zu wichtigen Stammfunktionen

1.1.2.3 Ganzrationale Funktionen

1.1.2.4 Trigonometrische Funktionen

1.1.2.5 e-Funktionen

1.1.2.6 Integrieren mittels der linearen Substitution

1.1.2.7 Partielle Integration

1.1.3 Komplexe Zahlen

1.1.4 Lösen von LGS

1.1.4.1 Das Gauß-Verfahren

1.1.4.2 Eine Alternative: Die Cramersche Regel

1.2 Messungen in der Physik

Aufgaben

2 Mechanik

2.1 Kinematik

2.1.1 Bahnkurven

2.1.2 Geschwindigkeit und Beschleunigung

2.1.3 Einige spezielle Bewegungsformen

2.1.3.1 Die gleichförmige Bewegung

2.1.3.2 Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung

2.1.3.3 Bewegung auf einer Kreisbahn

2.2 Die Bewegungsgesetze

2.2.1 Die Kraft

2.2.2 Der Impuls

2.2.3 Die Newton'schen Axiome

2.2.3.1 Das 1. Axiom

2.2.3.2 Das 2. Axiom

2.2.3.3 Das 3. Axiom

2.2.3.4 Das 4. Axiom

2.3 Erste Anwendungen der Bewegungsgesetze

2.3.1 Kräfteaddition und Kräftezerlegung

2.3.2 Ein Potpourri von Kräften

2.3.3 Die schiefe Ebene

2.3.4 Wurfparabeln

2.4 Erhaltungsgrößen

2.4.1 Der Energiesatz

2.4.1.1 Die Arbeit

2.4.1.2 Der Energiesatz

2.4.1.3 Die Leistung

2.4.2 Der Potentialbegri

2.4.3 Der Impulssatz

2.4.3.1 Die Herleitung

2.4.3.2 Zentraler elastischer Stoß

2.4.3.3 Der Kraftstoß

2.4.4 Der Drehimpulssatz

2.4.4.1 Begri s ndung und-de nition

2.4.4.2 Der Drehimpulssatz

2.5 Kreisbewegungen

2.5.1 Kenngrößeneiner Kreisbewegung

2.5.2 Die Zentripetalkraft

2.5.3 Ein Blick aus dem rotierenden Bezugssystem.

Aufgaben

2.6 Harmonische Schwingungen

2.6.1 Grundlegende Begri e

2.6.2 Der ungedämpfte, ungetriebene harmonische Oszillator

2.6.2.1 Masse-Feder-Pendelohne Gravitationskraft

2.6.2.2 Masse-Feder-Pendelmit Gravitation

2.6.2.3 Lösung der Bewegungsgleichung

2.6.3 Der gedämpfte harmonische Oszillator

2.6.3.1 Aufstellen der Bewegungsgleichung

2.6.3.2 Lösung I: Schwingungsfall

2.6.3.3 Lösung II: Starke Dämpfung

2.6.3.4 Lösung III: Aperiodischer Grenzfall

2.6.3.5 Zusammenfassung der drei Lösu ngen

2.6.4 Getriebene Schwingungen

2.7 Beschreibung mechanischer Wellen

2.7.1 Die lineare Atomkette

2.7.2 Übergang zum Kontinuum

2.7.3 Lösungen der Wellengleichung

2.7.3.1 Vorbetrachtungen

2.7.3.2 Freie fortschreitende Wellen

2.7.3.3 Eingespannte Saite

2.7.3.4 Eingespannte quadratische Membran

2.7.3.5 Eingespannte kreisförmige Membran

2.7.3.6 Fortschreitende Wellen auf einer eingespannten Saite

3 Thermodynamik

3.1 Phänomenologische Thermodynamik

3.1.1 Thermodynamik im Alltag

3.1.2 Thermodynamische Messgrößenund Begri e

3.1.2.1 Der Druck

3.1.2.2 Die Temperatur

3.1.2.3 Die physikalische Temperaturskala

3.1.2.4 Das ideale Gas

3.1.2.5 Einige Größen aus der Chemie und Atomphysik

3.1.3 Zustandsgleichung idealer Gase

3.2 Kinetische Gastheorie

3.2.1 Grundgleichung der kinetischen Gastheorie

3.2.1.1 Die Herleitung

3.2.1.2 Vergleich mit der Zustandsgleichung

3.2.2 Maxwell'sche Geschwindigkeitsverteilung

3.2.2.1 Die Verteilungsfunktion

3.2.2.2 Charakteristische Größen

3.2.3 Innere Energie und Freiheitsgrade

3.2.3.1 Welche Freiheitsgrade stehen zur Verfügung?

3.3 Reale Gase

3.3.1 Herleitung der Zustandsgleichung realer Gase

3.3.2 Phasenübergänge

3.3.2.1 Isothermen der van der Waals-Gleichung.

3.3.2.2 Physikalische Interpretation der Isothermen und Phasenübergänge

3.4 Wärmeenergie und der 1. Hauptsatz

3.4.1 Innere Energie und Wärmeenergie

3.4.2 Der 1. Hauptsatz

3.4.3 Mechanische Arbeit an einem Gas

3.5 Die Wärmekapazität

3.5.1 Spezi sche und molare Wärmekapazität

3.5.2 Wärmekapazität idealer Gase

3.5.3 Wärmekapazität mehratomiger Gase

3.5.4 Wärmekapazität von kristallinen Festkörpern

3.5.5 Mischungstemperaturen

3.5.6 Schmelz-und Verdampfungswärmen

3.6 Zustandsänderungen

3.6.1 Das betrachtete System

3.6.2 Isochore Zustandsänderung

3.6.3 Isobare Zustandsänderung

3.6.4 Isotherme Zustandsänderung

3.6.5 Adiabatische Zustandsänderung

3.6.6 Zusammenfassung der Zustandsänderungen

3.7 Der 2. Hauptsatz

3.7.1 Kreisprozesse

3.7.2 Der Carnot-Prozess

3.7.3 Der 2. Hauptsatz

3.7.4 Reversible und irreversible Prozesse

3.7.5 Die Entropie

3.8 Thermodynamische Maschinen

3.8.1 Der Kühlschrank

3.8.2 Die Wärmepumpe

3.8.3 Der Stirling-Motor

3.8.4 Gasver üssigung und der Joule-Thomson-E ekt

3.9 Der 3. Hauptsatz

3.10 Wärmetransport

3.10.1 Wärmeleitung

3.10.1.1 Die Wärmeleitungsgleichung

3.10.1.2 Temperaturgefälle in einem homogenen Körper

3.10.2 Wärmestrahlung

3.10.2.1 Eine Energiebilanz

3.10.2.2 Strahlungsleistung schwarzer Körper

3.10.2.3 Winkel-und Wellenlängenabhängigkeit der Schwarzkörperstr ahlung

4 Elektrizitätslehre und Magnetismus

4.1 Das elektrische Feld mit Anhang

4.1.1 Elektrische Ladung

4.1.2 Der elektrische Strom

4.1.3 Das elektrische Feld - Eine Form, Kräfte auf Ladungen wirkenzulassen

4.1.4 Das Coulomb'sche Gesetz - Kräfte zwischen Punktladungen

4.1.5 Arbeit, Potential und Spannung im E-Feld

4.2 Rechnen in Gleichstromkreisen.

4.2.1 Das Ohm'sche Gesetz

4.2.1.1 Die Reihenschaltung

4.2.1.2 Die Parallelschaltung

4.2.2 Die Kirchho 'schen Regeln

4.3 Der Kondensator

4.3.1 Wichtige Größen

4.3.1.1 Die Energie im elektrischen Feld

4.3.1.2 Berechnung der Kapazität eines Plattenkondensators

4.3.1.3 Dielektrikum

4.3.2 Exkurs: Lösen einer linearen DGL 1 .Ordnung

4.3.2.1 Lösen der homogenen linearen DGL 1 .Ordnung

4.3.2.2 Au nden einer partikulären Lösung

4.3.3 Auf-und Entladevorgänge

4.3.4 Kondensatoren kombiniert

4.3.4.1 Die Parallelschaltung

4.3.4.2 Die Reihenschaltung

4.3.5 Bewegte Ladungen im Kondensator

4.3.5.1 Schräger Einschuss von oben

4.3.5.2 Schräger Einschuss von unten

4.4 Das magnetische Feld

4.4.0.1 Die magnetische Feldstärke oder Flussdichte

4.4.0.2 Die Lorentz-Kraft

4.5 Messung der Flussdichte mit der Hall-Sonde

4.6 Die Spule

4.6.1 Wichtige Größen

4.6.2 An-und Ausschaltvorgänge

4.6.3 Über die Energie des magnetischen Feldes

4.6.4 Spulen kombiniert

4.7 Kombination von elektrischem und magnetischem Feld

4.8 Dreierlei elektrische Schwingkreise

4.8.1 Der LC-Kreis

4.8.2 Der LCR-Kreis

4.8.3 Der LCR-Kreis und eine zusätzliche Spannungs quelle

4.8.4 Impedanzen

4.8.4.1 Widerstand und Wechselspannung

4.8.4.2 Kondensator, Spule und Wechselsp annung

4.8.5 Nochmal der getriebene LCR-Kreis

4.9 Der Transformator

4.9.0.1 Fall 1: Der unbelastete Transformator

4.9.0.2 Fall 2: Der belastete Transformator

5 Optik

5.1 Strahlenoptik

5.1.1 Die Lochkamera

5.1.2 Re exion

5.1.3 Lichtbrechung

5.1.4 Optische Instrumente

5.2 Wellenoptik

5.2.1 Ebene Wellen

5.2.2 Kugelwellen

5.2.3 Das Huygens'sche Prinzip

5.2.4 Brechung und Reflexion mit Lichtwellen

5.2.5 Interferenz.

5.2.6 Beugung

5.2.7 Der Doppelspalt

5.2.8 Der Einzelspalt

5.2.9 Das Gitter

5.3 Der Laser

5.3.1 Funktionsprinzip

5.3.2 Anwendungen des Lasers

6 Einführung in die Quant enmechanik

6.1 Einige Schlüsselexperimente

6.1.1 Der Stern-Gerlach-Versuch

6.1.2 Optische Spektroskopie von Wassersto

6.1.3 Der Photoe ekt

6.1.4 Experimente mit dem Doppelspalt, Interferenz

6.2 Mathematische Aspekte, physikalische Interpretation

6.2.1 Der Zustandsvektor

6.2.2 Die Schrödinger-Gleichung

6.2.3 Operatoren und Messungen

6.2.4 Mittelwerte, Schwankungen und die Unschärferelation

6.3 Modellsysteme

6.3.1 Der unendliche tiefe Potentialtopf

6.3.2 Der Potentialtopf endlicher Tiefe

6.3.3 Der harmonische Oszillator

6.3.4 Das Wassersto atom

6.3.5 Periodische Potentiale und das Bändermodell

Lösungen der Übungsaufgaben

Grundlagen

Mechanik

Stichwortverzeichnis.

Notes:

Description based on publisher supplied metadata and other sources.

ISBN:

3-11-220994-X

OCLC:

1546520266