Physik für Ingenieure für Dummies

Christian Thomsen ist Professor für Physik an der TU Berlin. Er unterrichtet dort auch "Physik für Ingenieure".

Über den Autor 9
Danksagung 9

Einleitung 21

Über dieses Buch 21

Konventionen in diesem Buch 21

Törichte Annahmen über die Leser 21

Wie dieses Buch aufgebaut ist 21

Teil I: Mechanik 22

Teil II: Thermodynamik 22

Teil III: Elektrizitätslehre und Magnetismus 22

Teil IV: Optik 22

Teil V: Atomphysik 22

Teil VI: Kernphysik 23

Teil VII: Festkörperphysik 23

Teil VIII: Der Top-Ten-Teil 23

Anhang 23

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 23

Wie es weitergeht 24

Teil I

Mechanik 25

Kapitel 1

Mathematische Buddelkiste 27

Physikalische Größen und Einheiten 27

Welche Einheit hat die Größe 28

Rechnen mit Skalaren 29

Mit Vektoren rechnen 30

Addition von Vektoren 31

Zerlegung von Vektoren 32

Länge eines Vektors 33

Skalarprodukt von Vektoren 33

Vektorprodukt von Vektoren 35

Trigonometrische Funktionen 37

Komplexe Zahlen 39

Differentiation 42

Integration 45

Einige theoretische Betrachtungen 45

Praktisches Integrieren 48

Reihenentwicklungen 50

Kapitel 2

Kräfte schaffen Bewegung 53

Bewegungen - gerade und im Kreis 53

Wie schnell darf es sein? 53

Alles dreht sich im Kreis 55

Vektoren können Kreisbewegungen beschreiben 57

Bewegung im Schwerefeld 58

Newton und Kepler waren genial 61

Das newtonsche Gravitationsgesetz 61

Keplers Gesetze 63

Kräfte und Axiome bestimmen die Mechanik 65

Erstes newtonsche Axiom 65

Zweites newtonsches Axiom 66

Der Drehimpuls 68

Drittes newtonsches Axiom 72

Kapitel 3

Arbeit und Energie 75

Arbeit müssen alle leisten 75

Leistung ist Arbeit pro Zeit 80

Energie geht uns alle an 80

Potenzielle Energie 80

Kinetische Energie 81

Rotationsenergie 81Energie einer gespannten Feder 82

Kapitel 4

Erhaltungssätze und ihre Folgen 85

Energieerhaltung... 85

...und Impulserhaltung... 87

Elastischer Stoß 87

Inelastischer Stoß 88

Managerpendel 88

Stoßprobleme in einer Ebene 89

...und Drehimpulserhaltung auch 92

Kapitel 5

Alles schwingt 95

Ungedämpfte Schwingungen 95

Pendel als Prototyp für Schwingungen 95

Anfangsbedingungen sind manchmal mühsam 102

Wenn das Pendel mal weit ausschlägt 104

Gedämpfte Schwingung berechnen 105

Schwingungen können auch erzwungen werden 109

Kapitel 6

Wellen schlagen 115

Die Wellengleichung macht's 115

Wellen machen sich breit 117

Wenn Wellen sich überlagern 122

Konstruktiv oder destruktiv 122

Stehende Wellen 123

Wellen reisen in Gruppen 124

Fourier 126

Kapitel 7

Alles ist relativ... 129

Transformationen machen fit 129

Schneller geht's nicht 131

Gleichzeitigkeit geht verloren 133

Länge, Geschwindigkeit, Masse und Energie 135

Längen verkürzen sich 135

Geschwindigkeiten addieren sich seltsam 135

Massen nehmen zu 136

Teil II

Thermodynamik 139

Kapitel 8

Temperatur: warm und kalt 141

Celsius, Fahrenheit und Kelvin 141

Das ideale Gas 143

Die Freiheit eines Moleküls 145

Ein, zwei, ..., ganz viele Teilchen 145

Druck, Volumen und Temperatur halten zusammen 147

Jeder mit seiner Geschwindigkeit 149

Reale Gase: so sieht die Wirklichkeit aus 151

Kapitel 9

Zustände ändern sich 155

... in idealen Gasen... 155

Temperaturveränderungen 155

Isochoren: gleiche Volumina - keine Arbeit 156

Isothermen: die Temperatur verändert sich nicht 157

Adiabatische Prozesse 159

Isobarer Prozess: der Druck bleibt konstant 160

...und in realen Gasen 161

Wärmekapazität: je kleiner desto wärmer 162

Kapitel 10

Unordnung nimmt von selber zu 167

Entropie als thermodynamische Größe 167

Entropie als statistische Größe 171

Mit Enthalpie Gase verschieben 173

Kapitel 11

Aus Wärme Kraft erzeugen 177

Der Otto-Motor läuft rund 177

Der Carnot-Prozess ist optimal 179

Der Stirling-Motor ohne interne Verbrennung 186

Kapitel 12

Flüssigkeiten in Bewegun