Inhalt
Einleitung 25
Teil I: Grundlagen
1 Einführung in die Physik 31
Was ist Physik? 31
Physik: Experiment und Theorie 33
Wenn eine exakte Lösung nicht möglich ist, muss man sich ihr annähern 35
Größen und ihre Einheiten 36
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 40
Teil II: Mechanik
2 Stillstand verboten: Bewegungen 41
Sie machen Geschwindigkeit aus: Meter und Sekunden 42
Geschwindigkeit ist keine Hexerei 44
Das Gaspedal durchdrücken: Die Beschleunigung 46
Zusammengesetzte Bewegungen 48
Runde um Runde: Kreisbewegungen 50
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 55
3 Sie bestimmen das Geschehen: Kräfte 57
Das Konzept des Massenpunkts 57
Der Begriff Kraft 58
Die Grundlage der Mechanik: Die Newtonschen Gesetze 59
Sie zieht nach unten: Die Gravitation 62
Träge und schwer zugleich: Die Masse 64
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 68
4 Arbeit und Energie 69
Physikalische Arbeit ist Kraft mal Weg 69
Sie geht nicht verloren: Die Energie 72
Unscheinbar, aber wichtig: Der Impuls 76
Die Zeit ist entscheidend: Die Leistung 79
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 80
5 Rotationsbewegungen 81
Größen zur Beschreibung von Rotationsbewegungen 81
Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung bei Rotationsbewegungen 83
Auf den Abstand zur Drehachse kommt es an: Das Drehmoment 83
Wie ist die Masse verteilt? Das Trägheitsmoment 85
Vergleich der Beschreibung von Translations- und Rotationsbewegungen 88
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 92
Teil III: Thermodynamik
6 Körper aus kleinen Flitzern: Gase 95
Beschreibung von Gasen 95
Das ideale Gasgesetz 97
Energetische Betrachtungen 104
Nicht alle Teilchen sind gleich schnell: Die Maxwell-Verteilung 106
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 109
7 Heiß und kalt: Wärmephänomene 111
Ein Maß für die Wärme: Die Temperatur 111
Mit der Temperatur wachsen: Die Wärmeausdehnung 116
Jeder Körper kann Wärme speichern: Die Wärmekapazität 118
Wärme kann auch übertragen werden: Der Wärmetransport 123
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 127
8 Die Hauptsätze der Thermodynamik 129
Sie fassen die Thermodynamik zusammen: Die vier Hauptsätze 129
Thermodynamische Prozesse 132
Eine etwas suspekte Größe: Die Entropie 139
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 141
Teil IV: Elektromagnetismus
9 Ladungen und Felder 143
Anziehend oder abstoßend: Ladungen 143
Wissenswertes über Ladungen 144
Erzeugung bzw. Trennung von Ladungen 146
Die Kraft zwischen zwei Ladungen: Die Coulombkraft 148
Eine zunächst abstrakte, aber ziemlich wichtige Größe: Das elektrische Feld 149
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 154
10 Weitere Größen der Elektrostatik: Arbeit, Energie und Spannung 155
Ein elektrisches Feld ist voller Energie: Elektrische Energie 155
Elektrische Verschiebearbeit 157
Eine zunächst abstrakte Größe: Das elektrische Potential 158
Eine wohlbekannte Größe: Die Spannung 159
Sie dienen der Speicherung von Ladung: Kondensatoren 161
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 167
11 Elektrizität und Magnetismus hängen eng zusammen: Der Elektromagnetismus 169
Magnetismus pur:Permanentmagnete 169
Elektrische Ströme erzeugen Magnetfelder 171
Mathematische Beschreibung von Magnetfeldern 174
Alle Materialien sind magnetisch 179
Sich ändernde Magnetfelder erzeugen Spannungen: Die Induktion 184
Selbstinduktion 187
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 193
12 Gleich- und Wechselstromkreise 195
In Metallen bewegen sich Elektronen: Der elektrische Strom 195
Von nichts kommt nichts: Energiequellen 197
Nicht widerstandsfrei: Das Ohm'sche Gesetz 197
Berechnung von Strom und Spannung: Die Kirchhoff'schen Regeln 200
Auch ein Stromkreis verbraucht Leistung 202
Ständige Änderungen: Wechselströme 203
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 209
13 Harmonische Schwingungen 211
Beispiele harmonischer Schwingungen 211
Eine Differentialgleichung: Die Schwingungsgleichung 217
Größen zur Beschreibung von Schwingungen 218
Überlagerung von Schwingungen 222
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 226
14 Der Idealfall wird selten erreicht:Reale Schwingungen 227
Sie währen nicht unendlich lange: Gedämpfte Schwingungen 227
Sich gemeinsam bewegen: Gekoppelte Schwingungen 235
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 239
15 Sie schwingen in Raum und Zeit: Wellen 241
Sowohl zeit- als auch ortsabhängig: Definition von Wellen 241
Wellen können in einer Vielzahl von Formen auftreten:
Typen von Wellen 242
Sie regelt das Verhalten von Wellen: Die Wellengleichung 244
Größen zur Beschreibung von Wellen 246
Die Überlagerung von Wellen 248
Wellen können um die Ecke gehen: Die Beugung 253
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 257
16 Wasser, Schall und Licht 259
Der Namensgeber: Wasserwellen 259
Der Ton macht die Musik: Schallwellen 261
Es kommt in mehreren Gestalten daher: Das Licht 266
Unendlich weit: Das elektromagnetische Spektrum 273
Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 274
Glossar 275
Lösungen 289
Index 313
