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Giancoli, der Lehrbuchklassiker zur Physik, wendet sich mit der vorliegenden Ausgabe an Schüler*innen, die in der Oberstufe des Gymnasiums das Fach Physik auf grundlegendem oder erhöhtem Niveau gewählt haben. Dieses Lehrwerk ist eine gekürzte Fassung des Giancoli-Universitätslehrbuchklassikers, der langjährig in der Lehre weltweit etabliert und für seine Verständlichkeit wie auch die lebendige Präsentation des Stoffes berühmt ist. Die vorliegende Oberstufen-Ausgabe behält diese Merkmale bei und gibt einen umfassenden Überblick über die Physik - allerdings mit Schwerpunkt auf den wichtigen Themen der gymnasialen Oberstufe und mit einer reduzierten mathematischen Komplexität. Jedes Kapitel bietet viele durchgerechnete Beispiele sowie eine Zusammenfassung des jeweiligen Fachgebietes. Darüber hinaus finden die Schüler*innen am Ende eines jeden Kapitels einen separaten Abschnitt zu Experimenten, ergänzenden digitalen Medien sowie Abituraufgaben, welche die behandelten Themen im wörtlichen Sinne "begreifbar" machen.

 

Besonders nützlich zur Abitur- und Klausurvorbereitung sind zudem die Aufgaben und Lösungshilfen auf der zum Buch gehörigen MyLab-Website, getreu dem Motto "Learn a little...do a little". Dies alles zusammen macht die Oberstufen- Ausgabe des Giancoli zum idealen Begleiter für Schüler*innen, die ihr Verständnis der Physik mit ausführlichen Erklärungen vertiefen und an anspruchsvollen Aufgaben überprüfen wollen.

 

Aus dem Inhalt:

Vorwort IX /1 Einführung, Messungen, Abschätzungen /1.1 Das Wesen der Wissenschaft 2/1.2 Modelle, Theorien und Gesetze 3/1.3 Messungen und Messfehler; signifikante Stellen 4/1.4 Einheiten, Standards und das Internationale Einheitensystem 7/1.5 Größenordnung: Schnelle Abschätzung 9/1.6 Einheiten und Einheitentest 11/Zusammenfassung 13/Verständnisfragen 13 /2 Beschreibung von Bewegungen - Kinematik in einer Raumrichtung /2.1 Bezugssystem und Weg 16/2.2 Mittlere oder Durchschnittsgeschwindigkeit 18/2.3 Momentangeschwindigkeit 19/2.4 Beschleunigung 21/2.5 Bewegung bei konstanter Beschleunigung 24/2.6 Problemlösungen 26/2.7 Der freie Fall 27/Zusammenfassung 33/Verständnisfragen 33 /3 Kinematik in zwei Raumrichtungen; Vektoren/3.1 Vektoren und Skalare 36/3.2 Vektoraddition-Grafische Methoden 36/3.3 Wurfbewegung 39/3.4 Lösung von Aufgaben mit Wurfbewegungen 41/3.5 Gleichförmige Kreisbewegung 45/3.6 Relativgeschwindigkeit 47/Zusammenfassung 51/Verständnisfragen 51 /4 Dynamik: Die Newton'schen Axiome /4.1 Kraft 54/4.2 Das erste Newton’sche Axiom 55/4.3 Masse 56/4.4 Das zweite Newton’sche Axiom 57/4.5 Das dritte Newton’sche Axiom 60/4.6 Gewicht - Die Gravitationskraft 62/4.7 Das Lösen von Aufgaben mit den Newton'schen Axiomen: Kräfteparallelogramme 64/4.8 Problemlösung – Allgemeine Herangehensweise 64/4.9 Anwendungen der Newton'schen Axiome-Reibung 65/4.10 Dynamik der gleichförmigen Kreisbewegung 71/4.11 Erhöhte und nicht erhöhte Straßenkurven 75/Zusammenfassung 79/Verständnisfragen 80 /5 Gravitation und das Newton’sche Gravitationsgesetz /5.1 Das Newton'sche Gravitationsgesetz 86/5.2 Gravitation in der Nähe der Erdoberfläche - Geophysikalische Anwendungen 89/5.3 Satelliten und „Schwerelosigkeit" 90/5.4 Die Kepler'schen Gesetze und das Newton'sche Gravitationsgesetz 93/5.5 Fundamentale Wechselwirkungen 98/5.6 Schwere Masse - Träge Masse - Äquivalenzprinzip 98/Zusammenfassung 101/Verständnisfragen 101 /6 Arbeit und Energie, Energieerhaltung X? /6.1 Durch eine konstante Kraft verrichtete Arbeit 10/6.2 Arbeit und kinetische Energie 109/6.3 Potentielle Energie 114/6.4 Mechanische Energie und ihre Erhaltung 117/6.5 Anwendungen des Energieerhaltungssatzes der Mechanik 119/6.6 Der Energieerhaltungssatz 123/6.7 Leistung 125/Zusammenfassung 130/Verständnisfragen 130 /7 Impuls und Stöße /7.1 Impuls und seine Beziehung zur Kraft 134/7.2 Impulserhaltung 135/7.3 Stöße und Kraftstoß 138/7.4 Energie- und Impulserhaltung bei Stößen 141/7.5 Elastische Stöße in einer Raumrichtung 142/7.6 Inelastische Stöße 146/7.7 Massenmittelpunkt 148/Zusammenfassung 151/Verständnisfragen 151 /8 Drehbewegung um eine feste Achse /8.1 Winkelgrößen 154/8.2 Bewegungsgleichungen für gleichförmig beschleunigte Drehbewegungen 158/8.3 Rollbewegung (ohne Gleiten) 159/8.4 Vektorielle Beschaffenheit von Winkelgrößen 161/8.5 Drehmoment 162/8.6 Drehdynamik; Drehmoment und Trägheitsmoment 164/8.7 Drehimpuls und Drehimpulserhaltung 166/8.8 Kinetische Energie der Drehbewegung 168/8.9 Rotierende Bezugssysteme; Trägheitskräfte 170/8.10 Die Coriolis-Kraft 171/Zusammenfassung 175/Verständnisfragen 175 /9Schwingungen /9.1 Schwingungen einer Feder 180/9.2 Harmonische Schwingung 182/9.3 Energie in einem harmonischen Oszillator 187/9.4 Zusammenhang zwischen harmonischer Schwingung und gleichförmiger Kreisbewegung 190/9.5 Das Fadenpendel 191/9.6 Gedämpfte harmonische Schwingung 192/9.7 Erzwungene Schwingungen und Resonanz 196/Zusammenfassung 200/Verständnisfragen 200 /10 Wellen und Wellenausbreitung /10.1 Eigenschaften von Wellen 205/10.2 Wellenarten 207/10.3 Energietransport in Wellen 208/10.4 Mathematische Beschreibung der Wellenausbreitung 210/10.5 Das Superpositionsprinzip 212/10.6 Reflexion und Transmission 213/10.7 Interferenz 215/10.8 Stehende Wellen; Resonanz 220/10.9 Klangqualität und Geräusche 228/10.10 Brechung 229/10.11 Beugung 230/10.12 Doppler-Effekt 231/10.13 Anwendungen: Sonar, Ultraschall und Ultraschall-Abbildung 235/Zusammenfassung 239/Verständnisfragen 240 /11 Temperatur, Wärmeausdehnung und ideales Gasgesetz /11.1 Die Atomtheorie der Materie 244/11.2 Thermisches Gleichgewicht und der nullte Hauptsatz der Wärmelehre 246/11.3 Die Gasgesetze und die absolute Temperatur 247/11.4 Das ideale Gasgesetz 250/11.5 Problemlösung mit dem idealen Gasgesetz 251/11.6 Ideales Gasgesetz und Avogadro-Konstante 252/Zusammenfassung 255/Verständnisfragen 255 /12 Kinetische Gastheorie und der erste Hauptsatz /12.1 Das ideale Gasgesetz und die molekulare Interpretation der Temperatur 258/12.2 Molekulare Geschwindigkeitsverteilung 262/12.3 Mittlere freie Weglänge 263/12.4 Wärme und innere Energie 266/12.5 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik 269/12.6 Anwendungen des ersten Hauptsatzes; Arbeitsberechnung 270/12.7 Wärmekapazität für Gase und die Gleichverteilung der Energie 275/12.8 Adiabatische Expansion eines Gases 278/Zusammenfassung 281/Verständnisfragen 282 /13 Der zweite Hauptsatz /13.1 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik-Einführung 286/13.2 Wärmekraftmaschinen 287/13.3 Reversible und irreversible Prozesse; der Carnot-Prozess 290/13.4 Kältemaschinen, Klimaanlagen und Wärmepumpen 295/13.5 Entropie 297/13.6 Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 298/13.7 Aus Ordnung wird Unordnung 302/13.8 Energieverfügbarkeit; Wärmetod 303/13.9 Statistische Interpretation der Entropie und des zweiten Hauptsatzes 304/13.10 Thermodynamische Temperaturskala; absoluter Nullpunkt und der dritte Hauptsatz der Thermodynamik 306/Zusammenfassung 311/Verständnisfragen 311 /14 Elektrische Ladung und elektrisches Feld /14.1 Statische Elektrizität; elektrische Ladung und ihre Erhaltung 314/14.2 Elektrische Ladung im Atom 315/14.3 Isolatoren und metallische Leiter 316/14.4 Influenz; das Elektrometer 317/14.5 Das Coulomb'sche Gesetz 318/14.6 Das elektrische Feld 322/14.7 Feldlinien 324/14.8 Elektrische Felder und metallische Leiter. 326/14.9 Bewegung einer Punktladung in einem elektrischen Feld 327/14.10 Das Gauß’sche Gesetz 329/14.11 Das elektrische Potential 334/14.12 Beziehung zwischen elektrischem Potential und elektrischem Feld 339/14.13 Das elektrische Potential einer Punktladung 341/14.14 Äquipotentialflächen 342/14.15 Die elektrostatische potentielle Energie und das Elektronenvolt 344/14.16 Die Kathodenstrahlröhre: Oszilloskop 345/14.17 Elektrische Dipole 348/Zusammenfassung 351/Verständnisfragen 352 /15 Kapazität, Dielektrika und elektrische Energiespeicher /15.1 Kondensatoren 356/15.2 Bestimmung der Kapazität 357/15.3 Kondensatoren in Reihen- und Parallelschaltungen 359/15.4 Speicherung elektrischer Energie 362/15.5 Dielektrika 363/15.6 Molekulare Beschreibung von Dielektrika 366/15.7 Schaltkreise mit Widerstand und Kondensator (RC-Schaltkreise) 370/Zusammenfassung 377/Verständnisfragen 377 /16 Magnetismus /16.1 Magnete und Magnetfelder 380/16.2 Elektrische Ströme erzeugen Magnetfelder 383/16.3 Die Kraft auf einen elektrischen Strom im Magnetfeld; Definition von B 384/16.4 Die Kraft auf eine bewegte elektrische Ladung in einem Magnetfeld: die Lorentz-Kraft 387/16.5 Das auf eine Leiterschleife wirkende Drehmoment 391/16.6 Anwendungen: Elektromotoren und Lautsprecher 393/16.7 Das Elektron: Entdeckung und Eigenschaften 394/16.8 Der Hall-Effekt 397/16.9 Massenspektrometer 398/Zusammenfassung 401/Verständnisfragen 401 /17 Erzeugung von Magnetfeldern /17.1 Das Magnetfeld eines geraden Leiters 404/17.2 Die Kraft zwischen zwei parallelen Drähten 405/17.3 Das Ampere'sche Gesetz 407/17.4 Das Magnetfeld einer Spule und eines Toroids 409/17.5 Magnetische Materialien - Ferromagnetismus 411/17.6 Elektromagnete und Spulen 413/17.7 Magnetfelder in magnetischen Materialien; Hysterese 414/17.8 Paramagnetismus und Diamagnetismus 416/Zusammenfassung 419/Verständnisfragen 419 /18 Elektromagnetische Induktion und das Faraday'sche Gesetz /18.1 Die Induktionsspannung 422/18.2 Das Faraday'sche Induktionsgesetz und die Lenz'sche Regel 423/18.3 Induktion einer Spannung in einem bewegten Leiter 428/18.4 Elektrische Generatoren 430/18.5 Gegenspannung und Gegendrehmoment; Wirbelströme 432/18.6 Transformatoren und Stromübertragung 435/18.7 Ein sich ändernder magnetischer Fluss erzeugt ein elektrisches Feld 439/18.8 Anwendungen des Induktionsgesetzes: Tonsysteme, Datenspeicher und Seismografen 441/Zusammenfassung 445/Verständnisfragen 445 /19 Induktivität und elektromagnetische Schwingungen/19.1 Gegeninduktivität 448/19.2 Selbstinduktivität 450/19.3 Energiespeicherung im Magnetfeld 452/19.4 Ein- und Ausschaltvorgang einer Spule 453/19.5 Elektrischer Schwingkreis 455/19.6 Gedämpfter elektrischer Schwingkreis 458/19.7 Ungedämpfte Schwingung, Rückkopplung 459/Zusammenfassung 462/Verständnisfragen 462 /20 Wechselstromkreise /20.1 Einleitung: Wechselstromkreise 466/20.2 Widerstand im Wechselstromkreis 466/20.3 Induktionsspule im Wechselstromkreis 467/20.4 Kondensator im Wechselstromkreis 469/20.5 LRC-Wechselstromkreise in Reihenschaltung 472/20.6 Resonanz im Wechselstromkreis 475/20.7 Drehstrom 476/Zusammenfassung 481/Verständnisfragen 481 /21 Die Maxwell'schen Gleichungen /2.1 und elektromagnetische Wellen “Pie/21.1 Ein sich änderndes elektrisches Feld erzeugt ein Magnetfeld - eine allgemeine Form für das Ampere'sche Gesetz 484/21.2 Das Gauß'sche Gesetz für den Magnetismus 486/21.3 Die Maxwell'schen Gleichungen 487/21.4 Erzeugung elektromagnetischer Wellen 488/21.5 Licht als elektromagnetische Welle und das elektromagnetische Spektrum 491/21.6 Radio und Fernsehen 493/Zusammenfassung 497/Verständnisfragen 497 /22 Die Wellennatur des Lichts; Interferenz /22.1 Lichtgeschwindigkeit und Brechungsindex 500/22.2 Huygens-Prinzip und Beugung 502/22.3 Sichtbares Spektrum und Dispersion 503/22.4 Huygens-Prinzip und Brechungsgesetz 504/22.5 Interferenz - Das Young'sche Doppelspaltexperiment 506/22.6 Kohärenz 510/22.7 Die Intensität im Interferenzmuster des Doppelspalts 511/22.8 Interferenz in dünnen Schichten 514/22.9 Das Michelson-Interferometer 519/Zusammenfassung 523/Verständnisfragen 524 /23 Beugung und Polarisation /23.1 Beugung am Einfachspalt 527/23.2 Intensität im Beugungsmuster des Einfachspalts 529/23.3 Beugung am Doppelspalt 532/23.4 Beschränkung der Auflösung; kreisförmige Öffnungen 534/23.5 Auflösung von Teleskopen und Mikroskopen 536/23.6 Auflösungsvermögen des menschlichen Auges und sinnvolle Vergrößerung 538/23.7 Beugungsgitter 539/23.8 Spektrometer und Spektroskopie 541/23.9 Linienbreite und Auflösungsvermögen eines Beugungsgitters 542/23.10 Röntgenstrahlen und Röntgenbeugung 545/23.11 Polarisation 547/23.12 Die Streuung des Lichts an der Atmosphäre 551/Zusammenfassung 555/Verständnisfragen 556 /24 Spezielle Relativitätstheorie /24.1 Galilei-Newton'sches Relativitätsprinzip 558/24.2 Das Michelson-Morley-Experiment 562/24.3 Die Postulate der speziellen Relativitätstheorie 565/24.4 Gleichzeitigkeit 566/24.5 Zeitdilatation und das Zwillingsparadoxon 569/24.6 Längenkontraktion 573/24.7 Die vierdimensionale Raumzeit 576/24.8 Relativistischer Impuls und relativistische Masse 577/24.9 Grenzgeschwindigkeit 580/24.10 Energie und Masse; E = mc2 580/24.11 Doppler-Verschiebung des Lichts 585/24.12 Die Auswirkungen der speziellen Relativitätstheorie. 586/Zusammenfassung 589/Verständnisfragen 589 /25 Frühe Quantentheorie und Atommodelle /25.1 Die Planck’sche Quantenhypothese 592/25.2 Photonentheorie des Lichts und der fotoelektrische Effekt 594/25.3 Photonen und der Compton-Effekt 599/25.4 Photonenwechselwirkungen; Paarerzeugung 602/25.5 Welle-Teilchen-Dualismus; das Komplementaritätsprinzip 603/25.6 Die Wellennatur der Materie 604/25.7 Elektronenmikroskope 607/25.8 Frühe Atommodelle 608/25.9 Atomspektren: Schlüssel zur Struktur des Atoms 609/25.10 Das Bohr'sche Atommodell 611/25.11 Die Anwendung der De-Broglie'schen Hypothese auf Atome 619/Zusammenfassung 623/Verständnisfragen 624 /26 Quantenmechanik /26.1 Die Quantenmechanik: Eine neue Theorie 628/26.2 Die Wellenfunktion und ihre Interpretation; das Doppelspaltexperiment 629/26.3 Die Heisenberg'sche Unschärferelation 632/26.4 Philosophische Konsequenzen; Wahrscheinlichkeit und Determinismus 636/26.5 Die Schrödinger-Gleichung in einer Dimension 638/26.6 Freie Teilchen; Ebene Wellen und Wellenpakete 640/26.7 Teilchen in einem unendlich tiefen Potentialtopf 642/26.8 Endlicher Potentialtopf 646/26.9 Tunneln durch eine Potentialbarriere 648/Zusammenfassung 654/Verständnisfragen 655 /27 Quantenmechanik von Atomen /27.1 QuantenmechanischeSicht auf Atome 658/27.2 Das Wasserstoffatom: Schrödinger-Gleichung und Quantenzahlen 659/27.3 Die Wellenfunktionen des Wasserstoffatoms 663/27.4 Komplexe Atome, das Pauli-Prinzip 666/27.5 Das Periodensystem der Elemente. 668/27.6 Röntgenspektren und Ordnungszahl 670/27.7 Fluoreszenz und Phosphoreszenz. 672/27.8 Laser 673/Zusammenfassung 679/Verständnisfragen 680 /28 Kernphysik und Radioaktivität /28.1 Struktur und Eigenschaften des Atomkerns 682/28.2 Bindungsenergie und Kernkräfte 685/28.3 Radioaktivität 687/28.4 Alphazerfall 688/28.5 Betazerfall 690/28.6 Gammazerfall 692/28.7 Erhaltung der Nukleonenzahl und weitere Erhaltungssätze 693/28.8 Halbwertszeit und Zerfallsrate 693/28.9 Zerfallsreihen 696/28.10 Die Radiokarbonmethode 698/28.11 Strahlungsmessung 699/Zusammenfassung 702/Verständnisfragen 702 /29 Kernenergie: Auswirkungen und Anwendungsmöglichkeiten der - Strahlung /29.1 Kernreaktionen und Transmutation von Elementen 706/29.2 Kernspaltung; Kernreaktoren 707/29.3 Fusion 713/29.4 Durchgang der Strahlung durch Materie; Strahlungsschäden 718/29.5 Strahlungsmessung-Dosimetrie 719/29.6 Strahlentherapie 722/29.7 Indikatoren 722/29.8 Bildgebung durch Tomografie 723/Zusammenfassung 728/Verständnisfragen 728 /Anhang/A Mathematische Formeln 732/B Ableitungen und Integrale 732/C Ausgewählte Isotope 733/D Physikalische Größen: Verwendete Symbole und ihre Einheiten 736/E Index 741