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Physik für Ingenieure

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Produktdetails

Titel: Physik für Ingenieure
Autor/en: Ulrich Hahn

ISBN: 3486594907
EAN: 9783486594904
Format:  PDF ohne DRM

Dateigröße in MByte: 70.
Gruyter, Walter de GmbH

1. Januar 2009 - pdf eBook - 996 Seiten

im Fach Physik werden - gerade für Ingenieurwissenschaftler - die Grundlagen für das Verständnis technischer Anwendungen gelegt und Methoden und Strategien erarbeitet, mit denen neues technisches Wissen erlangt wird. Zunehmend wird von den Studierenden jedoch erwartet, dass sie sich tiefer gehende Kenntnisse im Selbststudium aneignen. Dem trägt dieses Buch Rechnung, indem großer Wert auf die ausführliche Herleitung der physikalischen Zusammenhänge und die dazu gehörenden lückenlosen Ketten von Schlussfolgerungen gelegt wird. Physikalische Größen werden nicht durch "von oben verordnete" Definitionen eingeführt, stattdessen wird anhand exemplarischer Beispiele ihr Nutzen bei der Beschreibung physikalischer Sachverhalte demonstriert. Besondere Rücksicht wird auf die mathematischen Grundlagen genommen, d.h., die Anforderungen werden schrittweise gesteigert und ggf. spezielle mathematische "Exkurse" eingeschoben. Den Studierenden wird die Möglichkeit geboten, die Basiskenntnisse zu vertiefen, ohne auf Spezialliteratur zurückgreifen zu müssen. Damit ist dieses Lehrbuch ein wertvoller Begleiter während des gesamten Studiums, das auch noch als Nachschlagewerk für den späteren Berufsalltag gut geeignet ist.
1;Vorwort;6 2;Inhalt;10 3;1 Einführung;16 3.1;1.1 Wie wird das Wissen gewonnen?;17 3.2;1.2 Physikalische Größen;21 4;2 Mechanik;28 4.1;2.1 Bewegung;28 4.2;2.2 Kinematik;30 4.3;2.3 Dynamik von Massenpunkten;49 4.4;2.4 Systeme von Massenpunkten;101 4.5;2.5 Stoßprozesse;109 4.6;2.6 Dynamik des starren Körpers, Drehbewegungen;124 4.7;2.7 Mechanik deformierbarer Körper;177 5;3 Thermodynamik;206 5.1;3.1 Temperatur;206 5.2;3.2 Thermodynamische Systeme;211 5.3;3.3 Thermische Ausdehnung;213 5.4;3.4 Die Zustandsgleichung idealer Gase;220 5.5;3.5 Mikroskopische Beschreibung der Wärme kinetische Gastheorie;226 5.6;3.6 Erster Hauptsatz der Thermodynamik;236 5.7;3.7 Thermodynamische Maschinen;258 5.8;3.8 2. Hauptsatz der Thermodynamik;282 5.9;3.9 Reale Gase und Phasenänderungen;313 5.10;3.10 Wärmetransport;335 6;4 Schwingungen und Wellen;370 6.1;4.1 Klassifikation von Schwingungen und Wellen;370 6.2;4.2 Eindimensionale Schwingungen;371 6.3;4.3 Wellen;429 7;5 Elektrizität und Magnetismus;476 7.1;5.1 Ladung und Ladungsstrom;477 7.2;5.2 Elektrostatik;520 7.3;5.3 Das Magnetfeld;600 7.4;5.4 Wechselstrom;682 7.5;5.5 Elektromagnetische Wellen;734 8;6 Optik;756 8.1;6.1 Licht;757 8.2;6.2 Geometrische Optik;798 8.3;6.3 Interferenz und Beugung von Licht;890 9;7 Messungen und ihre Auswertung;948 9.1;7.1 Direkte Messung einer Größe;950 9.2;7.2 Fehlerfortpflanzung;957 9.3;7.3 Ausgleichsgeraden und Kurvenanpassung;962 9.4;7.4 Spezielle Probleme;975 10;Index;980


1 Einführung (S. 1)

Umwelt und Natur wirken in vielfältiger Weise auf uns Menschen ein und so wurden schon zu allen Zeiten Fragen nach dem Warum" gestellt, sei es um der reinen Erkenntnis willen oder um mit dem Wissen Naturgewalten besser trotzen zu können. Erkennen, Vergleichen Einordnen und Erklären von Tatsachen und Vorgängen in der Natur und quantitative Aussagen darüber sind Ziele der Naturwissenschaften und es werden immer raffiniertere Methoden entwickelt, um die Geheimnisse der Natur zu lüften.

Umgekehrt versucht der Mensch, mit Hilfe dieser Kenntnisse sich das Leben angenehmer und auch sicherer zu gestalten, der gewaltige Fortschritt in Technik und Medizin, um nur zwei wichtige Bereiche zu nennen, wäre ohne das Wissen um die Zusammenhänge nicht möglich. Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Naturwissenschaften voneinander abgegrenzt. Die Biologie befasst sich mit allen Dingen, die mit dem Begriff Leben" in der Natur beschrieben werden, während die Chemie den stofflichen Aufbau der Materie erforscht.

Die Physik untersucht alle Vorgänge in der unbelebten Natur und versucht, grundsätzliche Zusammenhänge der gegenseitigen Beeinflussung, der Wechselwirkung von Objekten zu klären. Insbesondere die Klärung der mikroskopischen Struktur der Materie ist seit über hundert Jahren Gegenstand intensiver Forschung. Sterne und Himmelskörper haben Menschen schon immer fasziniert und im Laufe der Zeit konnte die Astronomie die Struktur immer größerer Bereiche des Kosmos erklären.

Geologie und Geographie setzen sich mit dem Aufbau und der Struktur der Erde auseinander. In neuerer Zeit sind die Grenzen zwischen den einzelnen Naturwissenschaften aufgeweicht, bei Biochemie, Biophysik, physikalische Chemie und Quantenchemie speisen die Erkenntnisse aus verschiedenen Wissenschaften die Grenzgebiete der Forschung. Da physikalische Zusammenhänge in vielfältiger Weise die Untersuchungsgegenstände anderer Diszipline
n beeinflussen, ist Physik die Grundlage für die anderen Naturwissenschaften.

Auch in der Technik gelangen durch die Berücksichtigung physikalischer Erkenntnisse wichtige Fortschritte, da nicht mehr ziellos ausprobiert werden musste, sondern Eigenschaften von Apparaten vorhergesagt werden konnten. So ist die Physik auch die Basis für alle Ingenieurwissenschaften, deren Ziel es ist, unter Ausnutzung naturwissenschaftlicher Gesetzmäßigkeiten Maschinen, Geräte und Einrichtungen zu konstruieren, mit denen z. B. Arbeit erleichtert oder automatisiert wird.

Umgekehrt können technische Einrichtungen wie Computer oder Elektronenmikroskope dazu dienen, die Kenntnisse über die Natur weiter zu verfeinern. Diese wechselseitige Befruchtung ist ein wesentlicher Motor für den großen Fortschritt in beiden Bereichen. Die Naturwissenschaft Physik gliedert sich wiederum in verschiedene Teildisziplinen, die ebenfalls historisch gewachsen sind, sich aber auch teilweise überschneiden. Die klassischen" Gebiete der Physik sind:

Mechanik, sie beschreibt die Gesetzmäßigkeiten der Bewegung von Objekten.

Thermodynamik, hier werden alle Erscheinungen, die mit Wärme und deren Transport verbunden sind, betrachtet.

Elektrodynamik, sie beinhaltet alles aus dem Bereich der Elektrizität und dem Magnetismus.

Akustik, die die Ausbreitung von Schall untersucht.

Optik, hier setzt man sich mit dem Phänomen Licht" und allen Erscheinungen, die sich ähnlich wie Licht verhalten, auseinander.

Die Struktur der Materie wird, abhängig von der Größe der Bausteine", in den Gebieten

Festkörperphysik,

Atomphysik

Kernphysik und

Elementarteilchenphysik

untersucht, während in

Astrophysik und Kosmologie

Strukturen und Eigenschaften von Objekten erforscht werden, die wesentlich größer sind als die Objekte in der Alltagserfahrung des Menschen.

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