Physik speziell für Life-Sciences-Studierende: kompakt, praxisnah und verständlich
Studierende der Life Sciences benötigen fundierte Physikkenntnisse, ohne den Umfang klassischer Physiklehrbücher bewältigen zu müssen. Physik ohne Albträume: Für biowissenschaftliche Studiengänge bietet eine didaktisch maßgeschneiderte und vorlesungserprobte Einführung, die konsequent auf biowissenschaftliche Anwendungen ausgerichtet ist. Jedes Kapitel verknüpft physikalische Grundlagen direkt mit konkreten Beispielen aus Bereichen wie der Biotechnologie, der Medizintechnik und der Lebensmitteltechnologie und fördert so ein nachhaltiges Verständnis physikalischer Zusammenhänge.
Das Lehrbuch gliedert sich in vier Hauptteile: Mechanik, Schwingungen und Wellen, Elektrizität und Magnetismus sowie Optik. Mathematische Grundlagen werden gezielt dort eingeführt, wo sie für das Verständnis notwendig sind. Ein integriertes Mathe-Bootcamp erklärt unter anderem Differenzieren, Integrieren und Vektorrechnung. Kompakte Fact-Boxen fassen zentrale Konzepte zusammen, während übungsaufgaben mit gestaffeltem Schwierigkeitsgrad das Gelernte vertiefen.
Weitere Merkmale des Buches:
- Praxisnahe Anwendungsbeispiele wie Zuckergehaltsbestimmung mit dem Polarimeter, Leistungsmessung am Fahrradergometer und Proteinbestimmung mittels Bradford-Assay
- Ausführlich erklärte Musterbeispiele mit vollständigen Lösungswegen, die den Weg von der physikalischen Fragestellung zur quantitativen Antwort nachvollziehbar machen
- Vorlesungserprobtes Konzept, das auf jahrelanger Lehrerfahrung in biowissenschaftlichen Studiengängen an einer Hochschule für Angewandte Wissenschaften basiert
- Konsequente Beschränkung auf den Mathematikumfang, der für das physikalische Verständnis in den Life Sciences tatsächlich benötigt wird
- Enge Verknüpfung zwischen physikalischen Prinzipien und biologischen Anwendungen wie Lichtabsorption in der Spektroskopie und Kräfteanalyse in Bewegungsprozessen
Physik ohne Albträume richtet sich an Bachelor-Studierende der Lebenswissenschaften, die Physik als Nebenfach belegen, sowie an Dozierende, die ein auf Life-Sciences-Studiengänge zugeschnittenes Lehrbuch suchen. Das vorlesungserprobte Konzept erleichtert den Einstieg in physikalische Zusammenhänge und deren Anwendung im biowissenschaftlichen Kontext.
Inhaltsverzeichnis
I MECHANIK
1 Physikalische Basiswissen
1. 1 Physikalische Größen
1. 2 Dimension und Einheiten
1. 3 Darstellung von physikalischen Größen
1. 4 Physikalisches Basiswissen - Aufgaben
Fact-Box: Physikalisches Basiswissen
2 Kinematik
2. 1 Grundlegendes zur Kinematik
2. 2 Gleichförmig geradlinige Bewegung
2. 3 Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
2. 4 Bewegung in einer und zwei Dimensionen
2. 5 Kinematik - Aufgaben
Fact-Box: Kinematik
3 Kräfte
3. 1 Grundlegendes zu Kräften
3. 2 Newtonsche Axiome
3. 3 Kräfte im Überblick
3. 4 Kräfte - Aufgaben
Fact-Box: Kräfte
4 Mechanische Arbeit, Leistung und Energie
4. 1 Mechanische Arbeit
4. 2 Leistung und Wirkungsgrad
4. 3 Energie
4. 4 Arbeit, Leistung und Energie - Aufgaben
Fact-Box: Arbeit, Leistung und Energie
5 Impuls und zentraler Stoß
5. 1 Impuls
5. 2 Impulserhaltung
5. 3 Zentraler Stoß
5. 4 Impuls und zentraler Stoß - Aufgaben
Fact-Box: Impuls
6 Drehbewegung
6. 1 Kinematik der Kreisbewegung
6. 2 Dynamik der Drehbewegung
6. 3 Vom Massenpunkt zum starren Körper
6. 4 Drehbewegung - Aufgaben
Fact-Box: Drehbewegung
II SCHWINGUNGEN UND WELLEN
7 Harmonische Schwingungen
7. 1 Grundlegendes zu Schwingungen
7. 2 Freie ungedämpfte harmonische Schwingung
7. 3 Freie gedämpfte harmonische Schwingung
7. 4 Erzwungene harmonische Schwingung
7. 5 Lineare Schwingungen - Aufgaben
Fact-Box: Harmonische Schwingungen
8 Mechanische Wellen
8. 1 Harmonische Wellen
8. 2 Überlagerung mechanischer Wellen
8. 3 Stehende Wellen
8. 4 Ideale, fest eingespannte Saite
8. 5 Mechanische Wellen - Aufgaben
Fact-Box: Mechanische Wellen
9 Schallwellen
9. 1 Grundlegendes zu Schallwellen
9. 2 Schallintensität und Schallpegel
9. 3 Der Doppler-Effekt
9. 4 Schallwellen - Aufgaben
Fact-Box: Schallwellen
III ELEKTRIZITÄT UND MAGNETISMUS
10 Elektrizität
10. 1 Elektrostatik
10. 2 Elektrischer Strom und Ohmsches Gesetz
10. 3 Elektrische Schaltung
10. 4 Elektrizität - Aufgaben
Fact-Box: Elektrizität
11 Magnetismus
11. 1 Einführung in Magnetfelder
11. 2 Magnetfelder ausgewählter Elektromagnetformen
11. 3 Magnetismus in Materie
11. 4 Induktion
11. 5 Magnetismus - Aufgaben
Fact-Box: Magnetismus
12 Elektrische und Magnetische Kräfte
12. 1 Elektrostatische Kraft
12. 2 Lorentzkraft
12. 3 Analysatoren Massenspektrometer
12. 4 Elektrische und Magnetische Kräfte - Aufgaben
Fact-Box: Elektrische und Magnetische Kräfte
IV OPTIK
13 Geometrische Optik
13. 1 Fermatsches Prinzip
13. 2 Reflexion und Brechung
13. 3 Optische Abbildung
13. 4 Geometrische Optik - Aufgaben
Fact-Box: Geometrische Optik
14 Wellenoptik
14. 1 Grundlagen elektromagnetischer Wellen
14. 2 Polarisation
14. 3 Huygenssches Prinzip
14. 4 Interferenz
14. 5 Beugung
14. 6 Wellenoptik - Aufgaben
Fact-Box: Wellenoptik
15 Optische Geräte
15. 1 Vergrößerung
15. 2 Menschliches Auge
15. 3 Lupe
15. 4 Teleskop
15. 5 Lichtleiter
15. 6 Geometrische Optik - Aufgaben
Fact-Box: Optische Geräte
16 Lichtmikroskop
16. 1 Strahlengang und Vergrößerung
16. 2 Auflösungsgrenze
16. 3 Mikroskopieverfahren und Kontrast
16. 4 Aufbau klassisches Lichtmikroskop
16. 5 Lichtmikroskop - Aufgaben
Fact-Box: Lichtmikroskop
17 Licht in Materie
17. 1 Brechung, Dispersion und Streuung
17. 2 Transmission, Absorption, Lambert-Beersches-Gesetz
17. 3 Optische Aktivität
17. 4 Anwendung im Labor
17. 5 Licht in Materie - Aufgaben
Fact-Box: Licht in Materie
18 Licht als Teilchen: Photonen
18. 1 Photonen
18. 2 Der photoelektrische Effekt
18. 3 Emission und Absorption von Licht
18. 4 Fluoreszenzmikroskop
18. 5 Licht als Teilchen: Photonen - Aufgaben
Fact-Box: Licht als Teilchen: Photonen
Lösungen Übungsaufgaben
Symbolverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Literaturverzeichnis
