Physikalisch-technische Grundlagen, Formelsammlung, Versuchsbeschreibungen, Aufgaben mit ausführlichen Lösungen
E-Book, Deutsch, 390 Seiten, eBook
ISBN: 978-3-8348-9478-6
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
Alfred Böge ist bekannter Fachbuchautor, Ingenieur und engagierter Pädagoge. Prof. Dr. rer. nat. habil. Jürgen Eichler lehrt an der Beuth Hochschule für Technik Berlin die Fachgebiete Physik und Lasertechnik.
Zielgruppe
Upper undergraduate
Weitere Infos & Material
1;Vorwort;6
2;Zu den Versuchen;7
3;Das griechische Alphabet;7
4;Inhaltsverzeichnis;8
5;1. Physikalische Größen und Einheiten;12
5.1;1.1. Definition der physikalischen Größe;12
5.2;1.2. Schreibweise physikalischer Größen;13
5.3;1.3. Skalare und Vektoren;13
5.4;1.4. Basisgrößen (Grundgrößen) und abgeleitete Größen;16
5.4.1;1.4.1. Basisgrößen;16
5.4.2;1.4.2. Abgeleitete Größen;16
5.5;1.5. Einheiten, Basiseinheiten, abgeleitete Einheiten, kohärente Einheiten;16
5.5.1;1.5.1. Einheiten;16
5.5.2;1.5.2. Basiseinheiten;17
5.5.3;1.5.3. Abgeleitete Einheiten;17
5.5.4;1.5.4. Kohärente Einheiten;17
5.5.5;1.5.5. Vielfache oder Bruchteile von Einheiten;17
5.6;1.6. Größengleichungen;18
5.6.1;1.6.1. Definition;18
5.6.2;1.6.2. Anwenden von Größengleichungen;18
5.6.3;1.6.3. Anwenden von Zahlenwertgleichungen;19
6;2. Bewegungen fester Körper;20
6.1;2.1. Eine Übersicht;20
6.2;2.2. Geschwindigkeit v und Beschleunigung a;21
6.2.1;2.2.1. Geschwindigkeit v;21
6.2.2;2.2.2. Geltungsbereich der Gleichung v = ?s /?t;22
6.2.3;2.2.3. Definition der Beschleunigung;23
6.2.4;2.2.4. Geltungsbereich fur a = ?v /?t;24
6.3;2.3. Das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm;25
6.3.1;2.3.1. Die wichtigste Aussage des v-t-Diagramms;25
6.4;2.4. Ordnung und Gesetze der Bewegungsarten;26
6.4.1;2.4.1. Die gleichförmige Bewegung;26
6.4.2;2.4.2. Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung ohne Anfangsgeschwindigkeit;26
6.4.3;2.4.3. Die gleichmäßig verzögerte Bewegung ohne Endgeschwindigkeit;27
6.4.4;2.4.4 Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit Anfangsgeschwindigkeit;27
6.4.5;2.4.5. Die gleichmäßig verzögerte Bewegung mit Endgeschwindigkeit;28
6.4.6;2.4.6. Die mittlere Geschwindigkeit (Durchschnittsgeschwindigkeit) im v-t-Diagramm;29
6.5;2.5. Lösen von Aufgaben der gleichmäßig beschleunigten oder verzögerten Bewegung nach Plan;29
6.6;2.6. Die speziellen Größen der Kreisbewegung;30
6.6.1;2.6.1. Vorüberlegung und Feststellung;30
6.6.2;2.6.2. Winkelgeschwindigkeit ? und Winkelbeschleunigung ?;31
6.6.2.1;2.6.2.1. Winkelgeschwindigkeit ?;31
6.6.2.2;2.6.2.2. Winkelgeschwindigkeit ? und Drehzahl n;32
6.6.2.3;2.6.2.3. Winkelbeschleunigung ?;33
6.6.3;2.6.3. Zusammenhang zwischen Drehwinkel- und Weggrößen;33
6.6.3.1;2.6.3.1. Winkelgeschwindigkeit ? und Umfangsgeschwindigkeit vu;33
6.6.3.2;2.6.3.2. Winkelbeschleunigung ? und Tangentialbeschleunigung a T;34
6.6.3.3;2.6.3.3. Zusammenstellung;34
6.6.4;2.6.4. Das ?-t-Diagramm entspricht dem v-t-Diagramm;35
6.6.5;2.6.5. Ordnung und Gesetze der Kreisbewegung;35
6.6.5.1;2.6.5.1. Die gleichförmige Drehung;35
6.6.5.2;2.6.5.2. Die gleichmäßig beschleunigte Drehung;36
6.6.5.3;2.6.5.3. Die gleichmäßig verzögerte Drehung;36
6.6.6;2.6.6. Lösen von Aufgaben der gleichmäßig beschleunigten oder verzögerten Kreisbewegung nach Plan;37
6.6.7;2.6.7. Gegenüberstellung einander entsprechender Größen der geradlinigen Bewegung und der Kreisbewegung;38
6.6.8;2.6.8. Die Zentripetalbeschleunigung az (Radialbeschleunigung);38
6.6.8.1;2.6.8.1. Erste Herleitung;38
6.6.8.2;2.6.8.2. Zweite Herleitung (Überlagerungsprinzip);39
6.7;2.7. Kraft und Masse;41
6.7.1;2.7.1. Die Kraft als Ursache jeder Bewegungsänderung;41
6.7.2;2.7.2. Die Masse m als Maß der Trägheit eines Körpers;42
6.7.3;2.7.3. Begriffe Kraft und Masse;44
6.7.4;2.7.4. Eine wichtige Erkenntnis zum Gleichgewicht;45
6.7.5;2.7.5. Die Krafteinheit Newton (N);45
6.7.6;2.7.6. Gewichtskraft FG, Normfallbeschleunigung gn;46
6.7.7;2.7.7. Kraft und Gegenkraft;47
6.7.8;2.7.8. Lösungswege für Aufgaben mit Kraft und Masse;47
6.7.8.1;2.7.8.1. Lösungsweg über die resultierende Kraft Fres = m a;47
6.7.8.2;2.7.8.2. Lösungsweg über die Trägheitskraft T = m a (Prinzip von d’Alembert);48
6.7.9;2.7.9. Die speziellen Größen der Kreisbewegung (Rotation);50
6.7.9.1;2.7.9.1. Das dynamische Grundgesetz für die Rotation;50
6.7.9.2;2.7.9.2. Das Trägheitsmoment J;51
6.7.9.3;2.7.9.3. Beispiel der Entwicklung einer Formel für das Trägheitsmoment J (Kreisscheibe);52
6.7.9.4;2.7.9.4. Die Formeln zur Berechnung des Trägheitsmoments für die technisch wichtigsten Körper;53
6.7.9.5;2.7.9.5. Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft (Fliehkraft);54
6.7.9.6;2.7.9.6. Zusammenhang zwischen Translation und Rotation (Analogiebetrachtung);55
6.8;2.8. Die Gleitreibkraft FR;55
6.8.1;2.8.1. Definition der Gleitreibkraft;55
6.8.2;2.8.2. Definition der Gleitreibzahl;56
6.8.3;2.8.3. Definition der Haftreibzahl;57
6.8.4;2.8.4. Berechnung der Reibkraft;57
6.8.4.1;2.8.4.1. Das allgemeine Reibungsgesetz;57
6.8.4.2;2.8.4.2. Bestimmen der Normalkraft FN;58
6.8.4.3;2.8.4.3. Gleit- und Haftreibzahlen;59
6.9;2.9. Fahrwiderstand;59
6.10;2.10. Mechanische Arbeit und Energie, Energieerhaltungssatz;60
6.10.1;2.10.1. Der Arbeitsbegriff;60
6.10.2;2.10.2. Der Energiebegriff;61
6.10.3;2.10.3. Die Einheiten für Arbeit und Energie;61
6.10.4;2.10.4. Das Arbeitsdiagramm;62
6.10.4.1;2.10.4.1. Das Arbeitsdiagramm einer konstanten Kraft;62
6.10.4.2;2.10.4.2. Das Arbeitsdiagramm einer veränderlichen Kraft;63
6.10.5;2.10.5. Die speziellen Arbeits- und Energieformen;64
6.10.5.1;2.10.5.1. Hubarbeit Wh und potenzielle Energie Ep (Lageenergie);64
6.10.5.2;2.10.5.2. Beschleunigungsarbeit Wb und kinetische Energie Ek (Bewegungsenergie);65
6.10.5.3;2.10.5.3. Federarbeit Wf und Federenergie Ef elastischer Körper;66
6.10.5.4;2.10.5.4. Reibarbeit WR;68
6.10.5.5;2.10.5.5. Beschleunigungsarbeit Wrot und kinetische Energie Erot bei Rotation;69
6.10.6;2.10.6. Der Energieerhaltungssatz;70
6.10.6.1;2.10.6.1. Untersuchung;70
6.10.6.2;2.10.6.2. Ein Perpetuum mobile1) gibt es nicht;70
6.10.6.3;2.10.6.3. Der Energieerhaltungssatz als Arbeitsgleichung;71
6.10.6.4;2.10.6.4. Lösen von Aufgaben mit dem Energieerhaltungssatz;71
6.11;2.11. Leistung und Wirkungsgrad;73
6.11.1;2.11.1 Der Leistungsbegriff;73
6.11.2;2.11.2. Die Einheiten der Leistung;74
6.11.3;2.11.3. Die Leistung bei Drehbewegung;74
6.11.4;2.11.4. Der Wirkungsgrad;75
6.11.4.1;2.11.4.1. Definition des Wirkungsgrads;75
6.11.4.2;2.11.4.2. Der Gesamtwirkungsgrad;75
7;3. Ruhende Flüssigkeiten und Gase;76
7.1;3.1. Der Druckbegriff;76
7.2;3.2. Die Druckeinheiten;76
7.3;3.3. Besondere Druck-Kennzeichnungen;78
7.4;3.4. Normzustand, Normvolumen, Normdichte;78
7.5;3.5. Das Druck-Ausbreitungsgesetz für Flüssigkeiten;79
7.6;3.6. Einfluss der Schwerkraft auf den Druck in Flüssigkeiten;80
7.7;3.7. Der Auftrieb in Flüssigkeiten;80
7.8;3.8. Die Druck-Volumengesetze für Gase;81
8;4. Strömende Flüssigkeiten und Gase;82
8.1;4.1. Strömungsgeschwindigkeit w, Volumenstrom qv, Massenstrom qm;82
8.2;4.2. Die Kontinuitätsgleichung;82
8.3;4.3. Gültigkeitsbereich der Kontinuitätsgleichung;83
8.4;4.4. Der Energiehaltungssatz der Strömung (Bernoulli’sche Druckgl.);83
8.4.1;4.4.1. Bekannte Begriffe, neuer Vorgang;83
8.4.2;4.4.2. Herleitung der Bernoulli’schen Druckgleichung für Leitungen mit Höhenunterschied;84
8.4.3;4.3.3. Beispiele zur Anwendung der Kontinuitätsgleichung und der Bernoulli’schen Druckgleichung;85
9;5. Wärmelehre;88
9.1;5.1. Wärmeausdehnung;88
9.1.1;5.1.1. Wärmeausdehnung von festen Körpern;88
9.1.2;5.1.2. Wärmeausdehnung von Flüssigkeiten;90
9.1.3;5.1.3. Wärmeausdehnung von Gasen (Temperatur-Volumengesetz);91
9.2;5.2. Wärme und Arbeit;92
9.3;5.3. Spezifische Wärmekapazität;93
9.3.1;5.3.1. Bestimmen der spezifischen Wärmekapazität;93
9.3.2;5.3.2. Bestimmen der Wärme Q (Wärmemenge);94
9.4;5.4. Spezifische Wärmekapazität;94
9.5;5.5. Die Mischungsregel;95
9.6;5.6. Die thermodynamische Temperatur T;95
9.7;5.7. Die Gaszustandsgleichung (allgemeine Gasgleichung);97
9.7.1;5.7.1. Die zwei Ausgangsgleichungen;97
9.7.2;5.7.2. Zustandsänderung in zwei Schritten;97
9.7.3;5.7.3. Zusammenfassung der beiden Ausgangsgleichungen zur Gaszustandsgleichung;98
9.7.4;5.7.4. Die verschiedenen Formen der Gaszustandsgleichung;98
9.7.5;5.7.5. Die drei Spezialfälle einer Gaszustandsänderung;98
9.7.6;5.7.6. Die individuelle oder spezielle Gaskonstante;99
9.7.7;5.7.7. Die universelle Gaskonstante;100
9.7.8;5.7.8. Zusammenhang zwischen der speziellen Gaskonstanten Ri und den spezifischen Wärmekapazitäten cp, cv;101
9.8;5.8. Die Übertragung der Wärme;102
9.8.1;5.8.1. Übertragung durch Wärmeleitung;102
9.8.2;5.8.2. Übertragung durch Wärmeübergang;104
9.8.3;5.8.3. Übertragung durch Wärmedurchgang;105
9.8.4;5.8.4. Übertragung durch Wärmestrahlung;106
10;6. Mechanische Schwingungen;113
10.1;6.1. Beschreibung der mechanischen Schwingung;113
10.2;6.2. Die Rückstellkraft;113
10.3;6.3. Das Rückstellmoment;114
10.4;6.4. Die harmonische Schwingung;114
10.4.1;6.4.1. Beschreibung;114
10.4.2;6.4.2. Die Bewegungsgesetze der harmonischen Schwingung;115
10.4.3;6.4.3. Die grafische Darstellung der drei Bewegungsgesetze für die harmonische Schwingung;117
10.4.4;6.4.4. Zusammenstellung der wichtigsten Größen und Gleichungen der harmonischen Schwingung;118
10.4.5;6.4.5. Rückstellkraft FR, Richtgröße D und lineares Kraftgesetz bei der harmonischen Schwingung;119
10.5;6.5. Das Schraubenfederpendel;120
10.5.1;6.5.1. Rückstellkraft;120
10.5.2;6.5.2. Federrate und Richtgröße;121
10.5.3;6.5.3. Das lineare Kraftgesetz;121
10.5.4;6.5.4. Periodendauer T des Schraubenfederpendels;122
10.6;6.6. Das Torsionspendel;123
10.6.1;6.6.1. Federrate R, Rückstellmoment MR und Periodendauer T;123
10.6.2;6.6.2. Experimentelle Bestimmung von Trägheitsmomenten Periodendauer;124
10.7;6.7. Das Schwerependel (Fadenpendel);125
10.8;6.8. Schwingung einer Flüssigkeitssäule;126
10.9;6.9. Analogiebetrachtung zum Schraubenfederpendel, Torsionspendel, Schwerependel und zur schwingenden Flüssigkeitssäule;127
10.10;6.10. Dämpfung, Energiezufuhr, erzwungene Schwingung, Resonanz;127
10.10.1;6.10.1. Dämpfung;127
10.10.2;6.10.2. Energieminderung durch Dämpfung;128
10.10.3;6.10.3. Energiezufuhr;128
10.10.4;6.10.4. Die erzwungene Schwingung und Resonanz;129
10.10.5;6.10.5. Das Amplituden-Frequenzschaubild;129
10.10.6;6.10.6. Phasenverschiebung und Erregerfrequenz;130
10.11;6.11. Koppelschwingungen;131
10.11.1;6.11.1. Untersuchung am gekoppelten Schwerependel;131
10.11.2;6.11.2. Anwendung: Schlingertank;132
10.12;6.12. Überlagerung von Schwingungen;132
10.13;6.13. Schwebungen;134
11;7. Mechanische Wellen;135
11.1;7.1. Formen, Entstehung und Ausbreitung linearer Wellen;135
11.1.1;7.1.1. Querwelle und Längswelle;135
11.1.2;7.1.2. Störungseingabe;135
11.1.3;7.1.3. Schwingung, Welle und Energietransport;136
11.2;7.2. Gleichung der harmonischen Welle;136
11.3;7.3. Polarisation von Querwellen;138
11.4;7.4. Entstehung und Ausbreitung flächenhafter Wellen (Oberflächenwellen);139
11.5;7.5. Entstehung und Ausbreitung der Wellen im Raum;140
11.5.1;7.5.1. Beobachtungen im festen Körper;140
11.5.2;7.5.2. Beobachtungen in Flüssigkeiten und Gasen;141
11.6;7.6. Überlagerung gleich frequenter Wellen (Interferenz);141
11.6.1;7.6.1. Beschreibung;141
11.6.2;7.6.2. Interferenzmaximum, Interferenzminimum und Auslöschung beim Überlagern harmonischer Wellen;142
11.6.3;7.6.3. Die Interferenzhyperbeln bei Kreiswellen;144
11.7;7.7. Huygens’sches1) Prinzip;145
11.8;7.8. Beugung;145
11.9;7.9. Reflexion;146
11.9.1;7.9.1. Reflexion von Seilwellen;146
11.9.2;7.9.2. Reflexion von Oberflächenwellen;147
11.10;7.10. Brechung von Wellen;147
11.11;7.11. Doppler-Effekt;148
11.11.1;7.11.1. Still stehender Erreger (E), bewegter Beobachter (B);148
11.11.2;7.11.2. Bewegter Erreger (E), still stehender Beobachter (B);149
11.11.3;7.11.3. Die Mach’sche1) Zahl;151
11.12;7.12. Stehende Wellen;152
11.13;7.13. Eigenschwingungen (stehende Wellen auf begrenztem Wellenträger);153
11.14;7.14. Kennzeichen und Bedingungen fortschreitender und stehender Wellen;154
11.15;7.15. Mathematische Behandlung stehender Wellen;155
12;8. Akustik;156
12.1;8.1. Begriffsbestimmung und Einschränkung;156
12.2;8.2. Schallempfindungen;156
12.3;8.3. Die Tonhöhe;157
12.4;8.4. Die Schallschnelle v;157
12.5;8.5. Der Schalldruck p;157
12.6;8.6. Die Schallstärke J;157
12.7;8.7. Die Schallgeschwindigkeit c;159
12.7.1;8.7.1. Schallgeschwindigkeit ck in festen Körpern;160
12.7.2;8.7.2. Schallgeschwindigkeit cf in Flüssigkeiten;161
12.7.3;8.7.3. Schallgeschwindigkeit cg in Gasen;162
12.8;8.8. Das Schalldruck-Frequenz-Schaubild;162
12.9;8.9. Die Lautstärke L;163
12.10;8.10. Stehende Schallwellen;163
12.11;8.11. Schallsender, Lautsprecher, Mikrophone;164
12.12;8.12. Ultraschall;165
13;9. Optik;168
13.1;9.1. Einordnung und Ausbreitung des Lichts;168
13.1.1;9.1.1. Das elektromagnetische Spektrum;168
13.1.2;9.1.2. Lichtquellen;169
13.1.3;9.1.3. Spektren;169
13.1.3.1;9.1.3.1. Kontinuierliches- und Linienspektrum;169
13.1.3.2;9.1.3.2. Die Fraunhofer’schen Linien, Spektralanalyse;170
13.1.4;9.1.4. Die Schattenbildung;170
13.1.5;9.1.5. Die wichtigsten Größen der Photometrie;170
13.1.6;9.1.6. Die Lichtgeschwindigkeit c0, Brechzahl n;173
13.2;9.2. Wellenoptik;174
13.2.1;9.2.1. Interferenz des Lichts;175
13.2.1.1;9.2.1.1. Schematisierte und vereinfachte Darstellung;175
13.2.1.2;9.2.1.2. Genauere Betrachtung;176
13.2.2;9.2.2. Beugung des Lichts;177
13.2.3;9.2.3. Polarisation des Lichts;179
13.3;9.3. Geometrische Optik (Strahlenoptik);180
13.3.1;9.3.1. Eine zweckmäßige Vorstellung;180
13.3.2;9.3.2. Reflexion des Lichts;180
13.3.2.1;9.3.2.1. Reflexionsgrad, Reflexionsarten;180
13.3.2.2;9.3.2.2. Der Planspiegel;182
13.3.3;9.3.3. Lichtbrechung an ebenen Flächen;182
13.3.3.1;9.3.3.1. Planfläche;182
13.3.3.2;9.3.3.2. Planparallele Platte;183
13.3.3.3;9.3.3.3. Prisma;183
13.3.4;9.3.4. Abbildung durch ebene Flächen;184
13.3.5;9.3.5. Totalreflexion;184
13.3.6;9.3.6. Linsen;185
13.3.6.1;9.3.6.1. Begriff und Arten;185
13.3.6.2;9.3.6.2. Abbildung durch Linsen;185
13.3.6.3;9.3.6.3. Bestimmung der Brennweite f;186
14;10. Elektrizitätslehre;187
14.1;10.1. Elektrische Ladung;187
14.1.1;10.1.1. Definition, Einheit, Elementarladung;187
14.1.2;10.1.2. Kräfte zwischen Ladungen;188
14.1.3;10.1.3. Coulomb’sches Gesetz;188
14.2;10.2. Elektrischer Gleichstromkreis;189
14.2.1;10.2.1. Elektrischer Strom;189
14.2.2;10.2.2. Elektrische Spannung;190
14.2.3;10.2.3. Widerstand und Ohm’sches Gesetz;190
14.2.4;10.2.4. Elektrische Energie und Leistung;193
14.2.5;10.2.5. Kirchhoff’sche Regeln;194
14.2.6;10.2.6. Messung elektrischer Größen;196
14.2.7;10.2.7. Spannungs- und Stromquellen;198
14.3;10.3. Elektrisches Feld;200
14.3.1;10.3.1. Elektrische Feldlinien;200
14.3.2;10.3.2. Influenz und Polarisation;201
14.3.3;10.3.3. Feldstärke und Spannung;202
14.3.4;10.3.4. Kondensator;203
14.4;10.4. Magnetisches Feld;205
14.4.1;10.4.1. Magnetische Feldstärke;205
14.4.2;10.4.2. Kräfte im Magnetfeld;208
14.4.3;10.4.3. Magnetische Materialien;209
14.5;10.5. Elektromagnetische Induktion;212
14.5.1;10.5.1. Induktionsgesetz;212
14.5.2;10.5.2. Selbstinduktion;215
14.6;10.6. Wechselstromkreis;216
14.6.1;10.6.1. Spannungsgeneratoren;216
14.6.2;10.6.2. Transformatoren;218
14.6.3;10.6.3. Impedanzen (Wechselstromwiderstände);219
14.6.4;10.6.4. Leistung im Wechselstromkreis;222
14.6.5;10.6.5. Drehstrom;223
14.7;10.7. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen;225
14.7.1;10.7.1. Elektrischer Schwingkreis;225
14.7.2;10.7.2. Elektromagnetische Wellen;227
14.7.3;10.7.3. Nachrichtenübertragung;229
14.8;10.8. Stromleitung in Vakuum, Gasen und Flüssigkeiten;230
14.8.1;10.8.1. Ströme im Vakuum;230
14.8.2;10.8.2. Ströme in Gasen;231
14.8.3;10.8.3. Leitung in Flüssigkeiten;233
14.9;10.9. Halbleiterbauelemente;234
14.9.1;10.9.1. Bändermodell;234
14.9.2;10.9.2. Dotierte Halbleiter;236
14.9.3;10.9.3. pn-Übergang;238
14.9.4;10.9.4. Transistor;239
14.9.5;10.9.5. Feldeffekttransistor;242
14.9.6;10.9.6. Optoelektronische Bauelemente;243
14.10;10.10. Supraleiter;244
15;11. Atomphysik;245
15.1;11.1. Bestandteile der Atome;245
15.1.1;11.1.1. Schematischer Aufbau der Atome;245
15.1.2;11.1.2. Lichtwellen und Photonen;247
15.1.3;11.1.3. Materiewellen;249
15.2;11.2. Aufbau der Atome;249
15.2.1;11.2.1. Wasserstoffatom;250
15.2.2;11.2.2. Deutung des Periodensystems;251
15.3;11.3. Licht und Laserstrahlung;252
15.3.1;11.3.1. Emission und Absorption von Licht;252
15.4;11.4. Hinweise zur Relativitätstheorie;256
16;12. Ausgewählte Versuche zu den physikalischen Grundlagen;257
16.1;12.1. Parallelogrammsatz, Gleichgewicht beim zentralen Kräftesystem;257
16.1.1;12.1.1. Versuchsaufbau;257
16.1.2;12.1.2. Versuchsbeschreibung;257
16.1.3;12.1.3. Ergebnisse;258
16.2;12.2. Trägheitskraft;259
16.3;=;259
16.3.1;12.2.1. Versuchsaufbau;259
16.3.2;12.2.2. Versuchsbeschreibung;260
16.3.3;12.2.3. Ergebnisse;260
16.4;12.3. Haft- und Gleitreibzahlen trockener Flächen;261
16.4.1;12.3.1. Versuchsaufbau;261
16.4.2;12.3.2. Versuchsbeschreibung;261
16.4.3;12.3.3. Ergebnisse;262
16.5;12.4. Federrate;263
16.6;zylindrischer Schraubenfedern;263
16.6.1;12.4.1. Versuchsaufbau;263
16.6.2;12.4.2. Versuchsbeschreibung;263
16.6.3;12.4.3. Ergebnisse;264
16.7;12.5. Elastizitätsmodul;266
16.8;(Hooke’sches Gesetz);266
16.8.1;12.5.1. Versuchsaufbau;266
16.8.2;12.5.2. Versuchsbeschreibung;266
16.8.3;12.5.3. Ergebnisse;267
16.9;12.6. Wärmekapazität;268
16.10;eines Kalorimeters;268
16.10.1;12.6.1. Versuchsaufbau;268
16.10.2;12.6.2. Versuchsbeschreibung;268
16.10.3;12.6.3. Ergebnisse;268
16.11;12.7. Schmelzenthalpie (Schmelzwärme);270
16.12;von Wasser;270
16.12.1;12.7.1. Versuchsaufbau;270
16.12.2;12.7.2. Versuchsbeschreibung;270
16.13;12.8. Mechanisches Wärmeäquivalent;271
16.13.1;12.8.1. Versuchsaufbau;271
16.13.2;12.8.2. Versuchsbeschreibung;272
16.13.3;12.8.3. Ergebnisse;272
16.14;12.9. Elektrisches Wärmeäquivalent;274
16.14.1;12.9.1. Versuchsaufbau;274
16.14.2;12.9.2. Versuchsbeschreibung;274
16.14.3;12.9.3. Ergebnisse;274
16.15;12.10. Periodendauer;275
16.16;eines Federpendels;275
16.16.1;12.10.1. Versuchaufbau;275
16.17;12.11. Federrate;276
16.18;(Richtgröße;276
16.19;einer zylindrischen Schraubenfeder;276
16.19.1;12.11.1. Versuchsaufbau;276
16.19.2;12.11.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnis;276
16.20;12.12. Trägheitsmoment;277
16.20.1;12.12.1. Versuchsaufbau;277
16.20.2;12.12.2. Versuchsbeschreibung;277
16.20.3;12.12.3. Ergebnisse;277
16.20.4;12.13.1. Versuchsaufbau;278
16.20.5;12.13.2. Versuchsbeschreibung;279
16.20.6;12.13.3. Ergebnisse;279
16.21;12.14. Querwellen auf der Schraubenfeder;280
16.21.1;12.14.1. Versuchsaufbau;280
16.21.2;12.14.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse;280
16.22;12.15. Polarisation mechanischer Querwellen;282
16.22.1;12.15.1. Versuchsaufbau;282
16.22.2;12.15.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse;282
16.23;12.16. Stehende Schallwellen;283
16.23.1;12.16.1. Versuchsaufbau;283
16.23.2;12.16.2. Versuchsbeschreibung;283
16.23.3;12.16.3. Ergebnisse;283
16.24;12.17. Elektrische Feldlinienbilder;284
16.24.1;12.17.1. Versuchsaufbau;284
16.24.2;12.17.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse;284
16.25;12.18. Magnetische Feldlinienbilder;285
16.25.1;12.18.1. Versuchsaufbau I;285
16.25.2;12.18.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse I;285
16.25.3;12.18.3. Versuchsaufbau II;285
16.26;12.19. Elektrischer Widerstand;286
16.26.1;12.19.1. Versuchsaufbau;286
16.26.2;12.19.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse;286
16.27;12.20. Elektrische Kapazität;287
16.27.1;12.20.1. Versuchsaufbau;287
16.27.2;12.20.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse;288
16.28;12.21. Induktionsgesetz;289
16.28.1;12.21.1. Versuchsaufbau;289
16.28.2;12.21.2. Versuchsbeschreibung und Ergebnisse;289
16.28.3;12.21.3. Diskussion;290
17;13. Aufgaben;291
17.1;13.1. Physikalische Größen und Einheiten;291
17.2;13.2. Bewegungen fester Körper;292
17.3;13.3. Ruhende Flüssigkeiten und Gase;305
17.4;13.4. Strömende Flüssigkeiten und Gase;306
17.5;13.5. Wärmelehre;308
17.6;13.6. Mechanische Schwingung;312
17.7;13.7. Mechanische Wellen und 13.8. Akustik;317
17.8;13.9. Optik;318
17.9;13.10. Elektrizitätslehre;321
18;14. Lösungen;324
18.1;14.1. Physikalische Größen und Einheiten;324
18.2;14.2. Bewegungen fester Körper;325
18.3;14.3. Ruhende Flüssigkeiten und Gase;350
18.4;14.4. Strömende Flüssigkeiten und Gase;352
18.5;14.5. Wärmelehre;355
18.6;14.6. Mechanische Schwingungen;361
18.7;14.7. Mechanische Wellen und 14.8. Akustik;366
18.8;14.9. Optik;368
18.9;14.10. Elektrizitätslehre;371
19;15. Formelsammlung;375
19.1;15.1. Beschleunigte geradlinige Bewegung;375
19.2;15.2. Verzögerte geradlinige Bewegung;376
19.3;15.3. Gleichförmige Kreisbewegung;377
19.4;15.4. Beschleunigte Kreisbewegung;378
19.5;15.5. Verzögerte Kreisbewegung;379
19.6;15.6. Kraft, Masse, Reibung;380
19.7;15.7. Mechanische Arbeit und Energie;381
19.8;15.8. Leistung und Wirkungsgrad;382
19.9;15.9. Flüssigkeiten und Gase (Hydrostatik und Hydrodynamik);383
19.10;15.10. Wärmeausdehnung, Wärme und Arbeit, Mischungsregel, Kelvintemperatur;384
19.11;15.11. Gaszustandsgleichung (allgemeine Gasgleichung), Gaskonstante;385
19.12;15.12. Wärmeübertragung der Wärme;386
19.13;15.13. Mechanische Schwingung (harmonische Schwingung);387
19.14;15.14. Mechanische Welle (harmonische Welle);388
19.15;15.15. Akustik;389
19.16;15.16. Optik;390
19.17;15.17. Elektrizitätslehre;391
20;Sachwortverzeichnis;392
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Physikalische Größen und Einheiten.- Bewegungen fester Körper.- Ruhende Flüssigkeiten und Gase.- Strömende Flüssigkeiten und Gase.- Wärmelehre.- Mechanische Schwingungen.- Mechanische Wellen.- Akustik.- Optik.- Elektrizitätslehre.- Atomphysik.- Ausgewählte Versuche zu den physikalischen Grundlagen.- Aufgaben.- Lösungen.- Formelsammlung.
2.7. Kraft und Masse (S. 30)
2.7.1. Die Kraft als Ursache jeder Bewegungsänderung
Über den Kraftbegriff kann man vieles lesen. Anerkanntes Ergebnis aller Überlegungen ist die Feststellung: Wenn ein Körper seine Form oder seinen Bewegungszustand ändert oder beides zugleich geschieht, kann gesagt werden: Es wirkt eine Kraft. Symbol für die Kraft ist der Buchstabe F (von force, engl. Kraft).
In der Technik versteht man unter „Körper" alle Bauteile, z.B. Wellen, Träger, Schrauben, Ketten. Ihre Formänderungen werden in der Festigkeitslehre behandelt (Elastizitätslehre). Ändert ein Körper seinen Bewegungszustand, so wird er beschleunigt oder verzögert. Auch Richtungsänderungen ergeben Beschleunigungen oder Verzögerungen (siehe 2.6, Seite 28, Zentripetalbeschleunigung).
Die Kraft F ist eine gerichtete physikalische Größe (Vektor), sie ist die Ursache jeder Bewegungs- und/oder Formänderung eines Körpers. Um Kräfte voneinander zu unterscheiden, benennt man sie entweder nach ihrer Ursache oder nach ihrer Wirkung. Soll angegeben werden, wodurch die Kraft zustande kommt, spricht man von: Muskelkraft, Windkraft, Magnetkraft, Federkraft, Reibkraft, Gewichtskraft, Handkraft usw. Soll die erreichte physikalische Wirkung angegeben werden, spricht man von: Bremskraft, Haltekraft, Beschleunigungskraft, Druckkraft, Schnittkraft, Vorschubkraft, Zugkraft usw.
Die Gewichtskraft FG ist von besonderer Bedeutung. Von ihr kann man sofort Richtung und Richtungssinn angeben. Gewichtskraft FG ist die Kraft, die ein Körper auf seine waagerechte Lage oder auf seine Aufhängung ausübt.
Beispiel der Formänderung:
Ein dünner Rundstahlstab biegt sich durch (Ursache Erdanziehungskraft = Gewichtskraft FG).
