Experimentalphysik Band 1 · Mechanik, Schwingungen, Wellen by Pfeiler, Wolfgang -- Read -- Imperial Library of Trantor

Index

Cover Titelseite Impressum Vorwort Zum Inhalt von Band I Danksagung Inhalt Symbolverzeichnis Band I 1 Einleitung

1.1 Was will die Physik? 1.2 Messgrößen (quantities) und Einheiten (units) 1.3 Messgenauigkeit (accuracy) und Messfehler (error)

1.3.1 Festlegung eines Messwertes aus mehreren Einzelmessungen 1.3.2 Zentraler Grenzwertsatz (central limit theorem) für rein statistische Fehler 1.3.3 Die Fehler eines Messergebnisses 1.3.4 Die Fehlerverteilungsfunktion 1.3.5 Das Fehlerfortpflanzungsgesetz

Anhang Definition der SI-Basiseinheiten

2 Mechanik des Massenpunktes

2.1 Kinematik (kinematics)

2.1.1 Geschwindigkeit und Beschleunigung 2.1.2 Die allgemeine Bewegung des MP 2.1.3 Spezielle Bewegungen

2.2 Dynamik (dynamics)

2.2.1 Die Newtonschen Axiome und der Impuls (momentum) 2.2.2 Bahndrehimpuls und Drehmoment 2.2.3 Kraftstoß, Arbeit und Energie, Leistung 2.2.4 Erhaltung der mechanischen Gesamtenergie

2.3 Bezugssysteme und Trägheitskräfte

2.3.1 Inertialsysteme, Galilei-Transformation 2.3.2 Geradlinig beschleunigte Bezugssysteme 2.3.3 Rotierende Bezugssysteme 2.3.4 Die Erde als rotierendes Bezugssystem

2.4 Massenpunktsysteme und Erhaltungssätze (conservation laws)

2.4.1 Der Massenmittelpunkt (= Schwerpunkt) und der (lineare) Gesamtimpuls 2.4.2 Der Gesamtdrehimpuls eines Teilchensystems 2.4.3 Die Gesamtenergie eines Teilchensystems

Anhang 1 Gravitation und Planetenbewegung

A1.1 Das Gravitationsgesetz A1.2 Das Keplerproblem A1.3 Bestimmung der Erdbeschleunigung

A1.3.1 Das mathematische, ebene Pendel (simple pendulum) A1.3.2 Das physikalische Pendel (physical pendulum) A1.3.3 Das Reversionspendel

A1.4 Bestimmung der Gravitationskonstante

Anhang 2 Stoßprozesse (collisions) und Streuung (scattering)

A2.1 Der elastische Stoß (Q = 0) im Laborsystem (laboratory coordinate system) A2.2 Elastischer Stoß (Q = 0) im Schwerpunktsystem (centre of mass system) A2.3 Inelastischer Stoß (Q ≠ 0)

A2.3.1 Maximal inelastischer Stoß, Teilcheneinfang (Q > 0) A2.3.2 Teilchenzerfall (Q < 0)

A2.4 Potenzialstreuung (Coulombstreuung)

A2.4.1 Das α-Teilchen im Coulombfeld eines Atomkerns A2.4.2 Der differentielle Wirkungsquerschnitt – die Rutherfordsche Streuformel

3 Mechanik des starren Körpers (rigid body)

3.1 Statik und Gleichgewicht (statics and equilibrium)

3.1.1 Drehmoment und Bezugspunkt 3.1.2 Der Massenmittelpunkt (= Schwerpunkt)

3.2 Kinematik und Freiheitsgrade (kinematics and degrees of freedom)

3.2.1 Allgemeine Bewegung der Massenpunkte eines starren Körpers 3.2.2 Die Freiheitsgrade des starren Körpers

3.3 Dynamik, Trägheitsmoment, Rotationsenergie (dynamics, moment of inertia, rotational energy)

3.3.1 Bewegungsgleichungen des starren Körpers 3.3.2 Das Trägheitsmoment (moment of inertia) 3.3.3 Die Rotationsenergie 3.3.4 Rotation um eine feste Achse 3.3.5 Der Steinersche Satz (parallel axes theorem) 3.3.6 Trägheits- und Energieellipsoid 3.3.7 Freie Achsen

3.4 Kreiselbewegung (motion of a top)

3.4.1 Der kräftefreie, symmetrische Kreisel 3.4.2 Der ‚schwere Kreisel‘ 3.4.3 Die Eulerschen Kreiselgleichungen

Anhang 1 Weiteres vom Kreisel

A1.1 Gleichsinniger Parallelismus A1.2 Der Kreisel im mit der Präzessionsfrequenz Ω⇀ rotierenden Bezugssystem A1.3 Das Zentrifugalmoment eines Körpers, der nicht um eine Hauptträgheitsachse rotiert

4 Mechanik deformierbarer Körper

4.1 Aggregatzustände und Bindungen

4.1.1 Gasförmiger Zustand 4.1.2 Flüssiger Zustand 4.1.3 Fester Zustand

4.2 Deformation fester Körper

4.2.1 Hookesches Gesetz, Elastizitätsmodul 4.2.2 Scherung und Torsion 4.2.3 Elastische Konstanten und Kristallstruktur 4.2.4 Der Elastizitätstensor, allgemeines Hookesches Gesetz

4.3 Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen (Fluiden)

4.3.1 Die Kontinuitätsgleichung 4.3.2 Die Eulergleichung 4.3.3 Ruhende Flüssigkeit im Schwerefeld 4.3.4 Ruhendes ideales Gas bei konstanter Temperatur im Schwerefeld 4.3.5 Die Bernoulli-Gleichung 4.3.6 Die Potenzialströmung (wirbelfreie Strömung) 4.3.7 Wirbelströmung (vortical flow), Turbulenz

4.3.7.1 Ideale, reibungsfreie Flüssigkeit, Wirbelsätze 4.3.7.2 Reibungsbehaftete (zähe) Flüssigkeiten

4.3.8 Oberflächenspannung und Kapillarität

4.3.8.1 Spezifische Oberflächenenergie, spezifische Grenzflächenenergie, Oberflächenspannung, Grenzflächenspannung 4.3.8.2 Normaldruck gekrümmter Oberflächen 4.3.8.3 Kapillarität

Anhang 1 Gleichgewicht im elastischen Körper: Grundgleichung der Elastostatik

5 Mechanische Schwingungen und Wellen (oscillations and waves)

5.1 Ungedämpfte harmonische Schwingungen (undamped harmonic oscillations)

5.1.1 Der freie, ungedämpfte harmonische Oszillator (simple harmonic oscillator) 5.1.2 Überlagerung von harmonischen Schwingungen (superposition of harmonic oscillations) 5.1.3 Zerlegung von periodischen und unperiodischen Funktionen, Fourieranalyse und Fouriertransformation

5.2 Der freie, gedämpfte Oszillator

5.2.1 γ2 < ω2 0, ⇔ β2 < 4 km, schwache Dämpfung (underdamped) 5.2.2 γ2 < ω2 0, ⇔ β2 < 4 km, starke Dämpfung (overdamped) 5.2.3 γ2 < ω2 0, ⇔ β2 < 4 km, α =√γ 2 − ω 2 0 = 0, kritische Dämpfung 5.2.4 Die Energie der Schwingungsbewegung

5.3 Erzwungene Schwingung und Resonanz

5.3.1 Periodische Anregung, komplexe und reelle Amplituden der erzwungenen Schwingung 5.3.2 Resonanz 5.3.3 Energiebilanz der erzwungenen Schwingung

5.4 Gekoppelte Oszillatoren 5.5 Mechanische Wellen (mechanical waves)

5.5.1 Ebene Wellen (plane waves), Phasengeschwindigkeit (phase velocity) 5.5.2 Die Gruppengeschwindigkeit 5.5.3 Die Wellengleichung 5.5.4 Ausbreitung von mechanischen Wellen 5.5.5 Energiedichte und Energietransport

5.6 Akustik

5.6.1 Stehende Wellen (standing waves) 5.6.2 Resonanzbedingung der schwingenden Saite 5.6.3 Physik der Musik, Entwicklung der europäischen Tonleitern 5.6.4 Schallfeldgrößen und ihre Messung 5.6.5 Die Schall-Kugelwelle 5.6.6 Stimme und Ohr, Lautstärke 5.6.7 Ultraschall und seine Anwendungen 5.6.8 Akustischer Dopplereffekt, Kopfwellen

5.6.8.1 Zentraler Dopplereffekt 5.6.8.2 Nichtzentraler Dopplereffekt 5.6.8.3 Kopfwellen

Anhang 1 Schwingungsformen einer gezupften Saite Anhang 2 Frequenzauflösung im Ohr durch Transversal-Wanderwellen

Literatur Register Fußnoten

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