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Verständliche Einführung in die (Schul-)Physik mit ausführlichen Beispielen, anschaulichen Abbildungen und den mathematischen Grundlagen.

 

 

Aus dem Inhalt:

Über den Autor 9 / Einführung 23 / Über dieses Buch 23 / Konventionen in diesem Buch 23 / Was Sie nicht lesen müssen 24 / Törichte Annahmen über den Leser 24 / Wie dieses Buch aufgebaut ist 24 / Teil I: Die Grundlagen 24 / Teil II: Mögen die Kräfte der Physik mit Ihnen sein 25 / Teil III: Energie und Arbeit 25 / Teil IV: Alles über Wärme 25 / Teil V: Elektrischer Strom und Magnete 25 / Teil VI: Der Top-Ten-Teil 25 / Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26 / Wie es weitergeht 26 // TEIL I / DIE GRUNDLAGEN 27 / Kapitel 1 / Mit Physik die Welt verstehen 29 / Womit sich die Physik beschäftigt 29 / Mit Bewegung fängt es an 30 / Überall ist Energie 31 / Warm und gemütlich 32 / Vom Blitzschlag zum Laserstrahl 32 / Verrückt, verrückter Physik! 33 // Kapitel 2 / Die Grundlagen verstehen 35 / Nicht erschrecken, es ist nur Physik 36 / Messen und Voraussagen 37 / Die Einheiten im Auge behalten 38 / Von Meter zu Ellen und zurück: Einheiten umrechnen 39 / Nieder mit den Nullen: Die wissenschaftliche Schreibweise 41 / Die Genauigkeit von Messwerten 42 / Ziffern, die zählen 42 / Fehler zugeben 43 / Etwas einfache Algebra 44 / und noch ein bisschen Trigonometrie 45 // Kapitel 3 / Geschwindigkeit ist keine Hexerei 47 / Strecken und Entfernungen 48 / Achsen gliedern die Welt 49 / Von der Strecke zur Geschwindigkeit 50 / Was ist eigentlich Geschwindigkeit? 51 / Ein Blick auf den Tacho: Momentangeschwindigkeit 52 / Gleichmäßig voran: Konstante Geschwindigkeit 52 / Stop-and-go: Wechselnde Geschwindigkeit 52 / Mittelmaß: Durchschnittsgeschwindigkeit 52 / Mittlere gegen konstante Geschwindigkeit 53 / Schneller oder langsamer: Beschleunigung 54 / Die Definition der Beschleunigung 55 / Die Einheit der Beschleunigung 55 / Positive und negative Beschleunigungen 57 / Mittlere und momentane Beschleunigung 57 / Konstante und variable Beschleunigung 57 / Die Beziehung zwischen Beschleunigung, Zeit und Strecke 58 / Eine nahe liegende Beziehung 58 / Noch mehr Geschwindigkeit 59 / Die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Strecke 61 // Kapitel 4 / Richtungsweisend: Wo geht es lang? 63 / Vektoren verstehen 63 / Orientierungshilfe: Das Vektorprinzip 64 / Von A nach B: Vektoren addieren 65 / Neue Wege gehen: Vektoren subtrahieren 66 / Zahlenspiele mit Vektoren 67 / Vektoren und ihre Komponenten 69 / Komponenten von Vektoren aus Beträgen und Winkeln bestimmen 69 / Beträge und Winkel aus Vektorkomponenten bestimmen 71 / Vektoren enträtseln 73 / Strecken sind auch Vektoren 74 / Noch ein Vektor: Geschwindigkeit 75 / Einer geht noch: Beschleunigung 75 / Im Bann der Schwerkraft: Der freie Fall 77 / TEIL II / MÖGEN DIE KRÄFTE DER PHYSIK MIT IHNEN SEIN 81 / Kapitel 5 / Ziehen und Schieben: Kräfte 83 / Kräfte walten überall 83 / Bühne frei für das erste newtonsche Gesetz 84 / In Schwung kommen: Masse und Trägheit 85 / Maße für Masse 86 // Darf ich vorstellen; Das zweite newtonsche Gesetz 86 / Krafteinheit 87 / Resultierende Kräfte 87 / Das große Finale: Das dritte newtonsche Gesetz 92 / Reibung und das dritte newtonsche Gesetz 93 / Winkel und Kräfte im dritten newtonschen Gesetz 95 / Im Gleichgewicht 97 // Kapitel 6 / Auf der schiefen Bahn: Geneigte Ebenen und Reibung 101 / Nur nicht runterziehen lassen: Gravitation 101 / Rolltreppe abwärts: Die schiefe Ebene 102 / Winkelzüge 103 / Beschleunigung macht Spaß 105 / Reibereien 105 / Reibung und Normalkraft 106 / Der Reibungskoeffizient 106 / Haften und Gleiten 108 / Mit Reibung bergauf 109 / Schwerkraft und Flugbahnen 114 / Hoch hinaus: Die Maximalhöhe 114 / In höchste Höhen: Flugzeit 115 / Hin und zurück: Die gesamte Flugdauer 115 / Ein Schuss in einem beliebigen Winkel 116 // Kapitel 7 / Ringelreihen und Kettenkarussell: Kreisbewegungen.119 / Immer rundherum: Gleichförmige Kreisbewegung 120 / Richtungsänderung: Die Zentripetalbeschleunigung 121 / Unter dem Einfluss der Zentripetalbeschleunigung 122 / Der Betrag der Zentripetalbeschleunigung 122 / Wie am Schnürchen: Zentripetalkraft 122 / Mit Vollgas durch die Kurve: Die Zentripetalkraft hilft 124 / Winkelkoordinaten: Entfernung, Geschwindigkeit, Beschleunigung 126 / Der Apfel fällt nicht weit vom Stamm: Das newtonsche Gravitationsgesetz 128 / Gravitation an der Erdoberfläche: Die Erdbeschleunigung 129 / Kreisbahnen und das Gravitationsgesetz 130 / Rundherum: Vertikale Kreisbewegung 134 // TEIL III / ENERGIE UND ARBEIT 137 / Kapitel 8 / Physik in Aktion 139 / Es ist nicht so, wie Sie denken 139 / Arbeit messen 140 / Gewichte stemmen 140 / Zug um Zug 141 / Negative Arbeit 142 / Mit Schwung voran: Kinetische Energie 143 / Eine Formel für die kinetische Energie 144 / Kinetische Energie in der Praxis 145 / Das wahre Leben: Resultierende Kräfte 147 / Energievorrat: Potenzielle Energie 148 / Der Kampf gegen die Schwerkraft 149 / Bäumchen, wechsle dichl Die Umwandlung von kinetischer in / potenzielle Energie 150 / Am Scheideweg: Konservative und nicht-konservative Kräfte 150 / Vorwärts, rückwärts, rundherum: Energieerhaltung 152 / Wie im freien Fall 153 / Hoch hinaus 154 / Arbeite schneller, die Leistung zählt! 154 / Leistung messen 155 / Was Leistung sonst noch bedeutet 156 // Kapitel 9 / Schwungvoll: Impuls und Kraftstoß.157 / Rempelei: Der Kraftstoß 157 / Impulse geben 159 / Der Zusammenhang zwischen Impuls und Kraftstoß 160 / Noch einmal Poolbillard: Kraftstoß und Impuls 161 / Kraftvoll durch den Regen 162 / Impulserhaltung 163 / Geschwindigkeit im Griff: Impulserhaltung in der Praxis 164 / Impulserhaltung und Schussgeschwindigkeit 165 / Auto gegen Auto: Elastische und inelastische Stöße 167 // Kapitel 10 / Wie man's dreht und wendet: Rotationsbewegungen.173 / Von der geradlinigen Bewegung zur Rotation 173 / Die Tangentialbewegung 174 / Die Tangentialgeschwindigkeit 174 / Die Tangentialbeschleunigung 176 / Die Zentripetalbeschleunigung 177 / Vektoren und Rotationsbewegungen 178 / Der Vektor der Winkelgeschwindigkeit 178 / Der Vektor der Winkelbeschleunigung 179 / Drehen und Wenden: Das Drehmoment 180 / Die Drehmomentgleichung 181 / Hebelarme verstehen 183 / Drehmomente bestimmen 183 / Das Drehmoment als Vektor 185 / Nicht wackeln: Rotationsgleichgewicht 186 / Flagge zeigen: Immerschön im Gleichgewicht 186 / Ein Rotationsgleichgewicht mit Reibung 188 // Kapitel 11 / Immer rundherum: Dynamik von Rotationsbewegungen.191 / Das zweite newtonsche Gesetz in Rotation 191 / Tangentialbeschleunigung und Winkelbeschleunigung 193 / Das Trägheitsmoment 193 / Das Trägheitsmoment unter der Lupe 194 / Angewandte Trägheit: Drehmomente im CD-Player 195 / Winkelbeschleunigung und Drehmoment: Noch ein Beispiel 197 / Arbeit und kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 198 / In der Tretmühle: Arbeit bei Rotationen 198 / Kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 200 / Die kinetische Energie der Rotation auf einer Rampe 201 / Nicht zu bremsen: Der Drehimpuls 203 / Die Drehimpulserhaltung 204 / Satellitenbahnen: Die Drehimpulserhaltung in der Praxis 204 // Kapitel 12 / Hin und her, hin und her: Harmonische Bewegungen 207 / Federkraft: Das hookesche Gesetz 207 / Immer schön nachfedern 208 / Das hookesche Gesetz und die Richtung der Kraft 209 / Die einfache harmonische Bewegung 209 / Senkrecht und waagerecht 210 / Ein genauerer Blick auf die harmonische Bewegung 211 / Die Kreisfrequenz einer Masse an einer Feder 217 / Die Energie in einfachen harmonischen Bewegungen 219 / Schwingende Pendel 221 // TEIL IV / ALLES ÜBER WÄRME 223 / Kapitel 13 / Heiß auf Thermodynamik.225 / Der Sprung ins warme Wasser 225 / Das Thermometer sagt Celsius 226 / US-Thermometer sagen Fahrenheit 226 / Das Thermometer sagt Kelvin 226 / Es wird warm: Längenausdehnung 227 / Noch ein Koeffizient 228 / Ein Beispiel für Gleisarbeiter 229 / Es bleibt warm: Volumenausdehnung 230 / Mit dem (Wärme-)Strom schwimmen 230 / Die Phase ändert sich, die Temperatur nicht 233 / Phasenumwandlung: Das Eis ist gebrochenl 233 / Gut versteckt: Latente Wärme 234 / Kapitel 14 / Hier, nimm meine Jacke: Wärmeübertragung 237 / ln Wallung versetzt: Konvektion 237 / Autsch, das war heiß! Wärmeleitung 239 / Wovon die Wärmeleitung abhängt 239 / Die Gleichung für die Wärmeleitung anwenden 241 / Wärmestrahlung 242 / Die Strahlung ist da, auch wenn man sie nicht sieht 242 / Schwarze Körper 244 / Das Geheimnis der Avogadro-Zahl 245 / Das Gasgesetz wird geschmiedet 246 / Ein Beispiel: Der Druck eines idealen Gases 248 / Alternativen: Die Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac 248 / Gasmoleküle haben's eilig 249 / Die Geschwindigkeit von Luftmolekülen 250 / Die kinetische Energie eines idealen Gases 250 // Kapitel 15 / Wärme trifft Arbeit: Die Hauptsätze der Thermodynamik 253 / Das thermische Gleichgewicht erreichen: Nullter Hauptsatz 253 / Wärme und Arbeit erhalten: Der erste Hauptsatz 254 / Energieerhaltung mit Zahlen 255 / Die Zustände ändern sich 256 / Vom Umgang mit spezifischen Wärmekapazitäten 262 / Wohin die Wärme fließt: Der zweite Hauptsatz 263 / Arbeit aus Wärme mit Wärmekraftmaschinen 264 / Vom Wirkungsgrad einer Dampfmaschine 264 / Man kann nicht alles haben, sagt Carnot 265 / Kälter geht's nicht: Der dritte (und absolut letzte) Hauptsatz 267 // TEIL V / ELEKTRISCHER STROM UND MAGNETE.269 / Kapitel 16 / Wie elektrisiert.271 / Plus oder minus? Die Ladung von Elektron und Proton 271 / Ziehen und Schieben: Elektrische Kräfte 272 / Das coulombsche Gesetz 272 / Abstand halten 273 / Die Geschwindigkeit von Elektronen 274 / Kräfte zwischen mehreren Ladungen 274 / Wirkung aus der Ferne: Elektrische Felder 276 / Aus allen Richtungen: Felder von Punktladungen 277 / Ganz schön geladen: Das elektrische Feld im Plattenkondensator 278 / Die Spannung hochdrehen 280 / Berechnung der elektrischen potenziellen Energie 280 / Spannung ist Potenzial 282 / Das elektrische Potenzial bleibt erhalten 283 / Das elektrische Potenzial von Punktladungen 284 / Aufladen, was die Kapazität hergibt 285 // Kapitel 17 / Ständig unter Strom.289 / Der lange Marsch der Elektronen: Strom 289 / Strom definieren 290 / Strom in Batterien berechnen 290 / Widerstandsfähig: Das ohmsche Gesetz 291 / Der Strom durch einen Widerstand 291 / Ganz spezifische Widerstände 292 / Leistung lohnt sich 293 / Schön der Reihe nach: Reihenschaltungen 293 / Alles auf einmal: Parallelschaltungen 294 / Maschendraht und Knoten: Die kirchhoffschen Regeln 295 / Anwendung der Maschenregel 296 / Rechnen mit vielen Maschen 297 / Kondensatoren im Kreis 299 / Kondensatoren in Parallelschaltung 299 / Kondensatoren in Reihenschaltung 300 / Kondensator plus Widerstand gleich RC-Schaltkreis 302 // Kapitel 18 / Überaus anziehend: Magnetismus.305 / Anziehen und Abstoßen 305 / Die Wirkung auf bewegte Ladungen 307 / Die Stärke magnetischer Kräfte 308 / Gebogene Bahnen: Ladungen im Magnetfeld 309 / Magnetfelder arbeiten nicht 310 / aber sie wirken trotzdem! 310 / Ströme verbiegen 312 / Kräfte auf Ströme 312 / Rotierende Schleifen 313 / Das Magnetfeld eines Drahts 315 / Magnetfelder in Leiterschleifen 317 / Schön gleichmäßig: Magnetfelder von Spulen 319 / Kapitel 19 / Spannende Ströme 321 / Eine Spannung wird induziert 321 / Spannende Bewegung im Magnetfeld 322 / Induktionsspannung und Fläche 323 / Faraday und der Fluss 324 / Richtige Vorzeichen: Die lenzsche Regel 326 / Induktivitäten 328 / Auf und ab: Wechselstromkreise 329 / Harmonische Sinusspannung 330 / Im Gleichschritt durch den Widerstand 330 / Am Kondensator eilt der Strom voraus 331 / An der Spule trödelt der Strom 334 / Dreifache Herausforderung: RCL-Stromkreise 336 // Kapitel 20 / Linsen und Spiegel im Rampenlicht 339 / Alles über Spiegel - legeipS rebü sellA 339 / Licht wird abgelenkt 340 / Licht brechen mit Snellius 340 / Gemessene und gefühlte Tiefe 341 / Spieglein, Spieglein an der Wand 343 / Hohlspiegel wirken vergrößernd 343 / Konvexe Spiegel wirken verkleinernd 348 / Mit Linsen sieht man besser 349 / Sammellinsen wirken vergrößernd 349 / Zerstreuungslinsen wirken verkleinernd 353 // TEIL VI / DER TOP-TEN-TEIL 355 / Kapitel 21 / Alles ist relativ(lstisch).357 / Die Natur behandelt alle gleich 357 / Licht ist immer gleich schnell 358 / Bei hoher Geschwindigkeit dehnt sich die Zeit 359 / Raumfahrer altern langsamer 359 / Bei hoher Geschwindigkeit schrumpft die Länge 360 / Materie ist gleich Energie 360 / Materie plus Antimaterie gleich bumm 361 / Die Sonne verliert an Masse 361 / Es geht nicht schneller 362 / Und Newton hat trotzdem recht! 362 // Kapitel 22 / Zehn wilde Theorien 365 / Ganz klein und ganz anders 365 / Hier und da zugleich 366 / Gravitation krümmt den Raum 367 / Schwarze Löcher halten Licht fest 367 / Geht's noch kleiner? 368 / Explosive Mischung: Materie und Antimaterie 368 / Auch nicht schlecht: Supernovae 369 / Vom Urknall zum Endknall 369 / Dunkle Bedrohung 369 / Zukunftsphysik 370 / Anhang: Lösungen 371 / Glossar.387 / Stichwortverzeichnis 391