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2012 | Buch

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Physik für Ingenieure

verfasst von: Prof. Dr. rer. nat. Dr. rer. pol. Ekbert Hering, Prof. Dr. rer. nat.Dr. h. c. Rolf Martin, Martin Stohrer

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Springer-Lehrbuch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Das erfolgreiche Lehrbuch wendet sich in erster Linie an Studierende; es bietet aber auch dem praktizierenden Ingenieur eine kompakte Darstellung physikalischer Grundlagen. Komplizierte Zusammenhänge werden in zweifarbigen Übersichten veranschaulicht. Zahlreiche Bilder aus der Technik und Berechnungsbeispiele aus dem Arbeitsumfeld des Ingenieurs vermitteln den Praxisbezug. Der Anhang enthält ausführliche Lösungen zu den zahlreichen Übungsaufgaben sowie das Periodensystem der Elemente in zwei mehrfarbigen Falttafeln.

Für die 11. Auflage wurde die Qualität einiger Abbildungen verbessert. Die Zitate der Normen wurden aktualisiert, da infolge der europäischen Harmonisierung viele DIN-Normen geändert wurden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einführung
Zusammenfassung
Die Physik ist ein Teilgebiet der Naturwissenschaften. Sie beschäftigt sich im Gegensatz zur Medizin oder Biologie mit der leblosen Umwelt. Dieser eingeengte Betrachtungsbereich muss beachtet werden, wenn es um die Frage geht, ob die Methoden der physikalischen Erkenntnis auch auf andere Wissenschaftsgebiete direkt übertragbar sind.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
2. Mechanik
Zusammenfassung
Die Mechanik ist der Teil der Physik, der sich mit der Zusammensetzung und dem Gleichgewicht von Kräften, die auf einen ruhenden Körper wirken (Statik), mit Bewegungsvorgängen (Kinematik) und den Kräften als Ursache der Bewegung (Dynamik) befasst. Die Dynamik wird auch als Kinetik bezeichnet oder dient als Sammelbegriff für Statik und Kinetik.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
3. Thermodynamik
Zusammenfassung
Die Thermodynamik beschreibt die Zustände und deren Änderung infolge der Wechselwirkung mit der Umgebung von kompliziert zusammengesetzten makroskopischen Systemen durch eine geringe Anzahl makroskopischer Variablen, wie z. B. Druck oder Temperatur, sowie durch thermodynamische Potentiale.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
4. Elektrizität und Magnetismus
Zusammenfassung
Die Eigenschaften der Elektrizität und des Magnetismus lassen sich nicht – wie in der Thermodynamik – aus der Mechanik ableiten. Ein Grund hierfür ist, dass eine neue Eigenschaft der Materie mit einbezogen werden muss: die Ladung. Sie ist materiegebunden, als Elementarladung e quantisiert und hat zwei Ausprägungen: positive und negative Ladungen. Abbildung 4.1 zeigt, wie die Gebiete Elektrizität und Magnetismus zusammenhängen.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
5. Schwingungen und Wellen
Zusammenfassung
Bei Schwingungen und Wellen finden periodische Zustandsänderungen statt, die mechanische Systeme (im festen, flüssigen und gasförmigen Zustand) und elektromagnetische Systeme erfassen können. Imallgemeinen Fall wird Energie zwischen Energiereservoirs periodisch hin- und herbewegt. Systeme, die zu einem solchen periodischen Energieaustausch fähig sind, werden Oszillatoren genannt. Bei mechanischen Schwingungen eines Feder-Masse-Systems (Federpendel oder mechanischer Oszillator) betrifft dies die potentielle Energie der Feder und die kinetische Energie der Masse und beim elektromagnetischen Schwingkreis die elektrische Energie des Kondensators und die magnetische Energie der Spule. Die Periodizität des Energieaustausches wird beschrieben durch die Schwingungsdauer T für einen Energieaustauschzyklus bzw. durch die Frequenz f, d.h. die Anzahl der Zyklen je Zeiteinheit.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
6. Optik
Zusammenfassung
Die Optik ist die Lehre vom Licht und befasst sich mit den Erscheinungen, die durch unser Sinnesorgan Auge wahrgenommen werden. Die Gliederung der Optik in ihre historisch gewachsenen Teilgebiete ist in Abb. 6.1 schematisch dargestellt.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
7. Akustik
Zusammenfassung
Die Akustik beschäftigt sich mit der Ausbreitung von Longitudinalwellen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern. Abbildung 7.1 zeigt eine Übersicht über das Fachgebiet Akustik. Von besonderer Bedeutung sind die Ausbreitung von Schall in Luft und die beim Menschen ausgelöste Schallempfindung.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
8. Atom- und Kernphysik
Zusammenfassung
Aus der Übersicht Abb. 8.1 geht hervor, dass die Quantentheorie die Grundlage der quantitativen Beschreibung der Eigenschaften der Materie vom Festkörper bis zum Quark ist. Bis zum atomaren Bereich ist die Schrödinger- Gleichung (Abschn. 8.2.2), für den subatomaren Bereich die Dirac-Gleichung (Abschn. 8.9) gültig. Wie Abb. 8.1 außerdem zeigt, sind Informationen über den Aufbau von Molekülen, Atomen und subatomaren Bausteinen nur über die Wechselwirkungsprozesse zwischen Teilchen (bzw. Wellen) und dem zu untersuchenden Objekt zu erhalten.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
9. Festkörperphysik
Zusammenfassung
Die Festkörperphysik hat sich seit Mitte des 20. Jh. von der reinen Grundlagenforschung zu dem wichtigsten anwendungsorientierten Gebiet entwickelt. Abbildung 9.1 zeigt, dass die Festkörperphysik ohne die Atom- und Quantenphysik nicht verstanden werden kann, sodass des Öfteren auf die entsprechenden Abschnitte verwiesen werden muss.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
10. Spezielle Relativitätstheorie
Zusammenfassung
Die Relativitätstheorie, von A. Einstein (1879 bis 1955) entwickelt, besteht aus der Speziellen Relativitätstheorie (1905 veröffentlicht) und der Allgemeinen Relativitätstheorie (1916 veröffentlicht). Die Spezielle Relativitätstheorie befasst sich mit Fragen der Definition von Raum und Zeit in Systemen, die sich gegeneinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. In der Allgemeinen Relativitätstheorie werden relativ zueinander beschleunigte Systeme sowie der Einfluss von Gravitationsfeldern auf Maßstäbe und Uhren untersucht. So betrachtet ist die Spezielle Relativitätstheorie ein Spezialfall der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer
11. Anhang
Zusammenfassung
Ü 1.3-1: Die für die Aufgabe relevanten Gleichungen sind in Tab. 1.6 zusammengestellt. a) Der wahrscheinlichste Wert der Schwingungsdauer T ist der arithmetische Mittelwert
Martin Stohrer, Ekbert Hering, Rolf Martin
Backmatter
Metadaten
Titel
Physik für Ingenieure
verfasst von
Prof. Dr. rer. nat. Dr. rer. pol. Ekbert Hering
Prof. Dr. rer. nat.Dr. h. c. Rolf Martin
Martin Stohrer
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-22569-7
Print ISBN
978-3-642-22568-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-22569-7

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