Physik ohne Albträume : Für biowissenschaftliche Studiengänge （1. Auflage）

Schoebel, Harald

Wiley-VCH（2026/12発売）

• 製本 Paperback:紙装版/ペーパーバック版
• 商品コード 9783527414659

Full Description

Physik speziell für Life-Sciences-Studierende: kompakt, praxisnah und verständlich

Studierende der Life Sciences benötigen fundierte Physikkenntnisse, ohne den Umfang klassischer Physiklehrbücher bewältigen zu müssen. Physik ohne Albträume: Für biowissenschaftliche Studiengänge bietet eine didaktisch maßgeschneiderte und vorlesungserprobte Einführung, die konsequent auf biowissenschaftliche Anwendungen ausgerichtet ist. Jedes Kapitel verknüpft physikalische Grundlagen direkt mit konkreten Beispielen aus Biotechnologie, Medizintechnik und Lebensmitteltechnologie und fördert so ein nachhaltiges Verständnis physikalischer Zusammenhänge.

Das Lehrbuch gliedert sich in vier Hauptteile: Mechanik, Schwingungen und Wellen, Elektrizität und Magnetismus sowie Optik. Mathematische Grundlagen werden gezielt dort eingeführt, wo sie für das Verständnis notwendig sind. Ein integriertes Mathe-Bootcamp erklärt Differenzieren, Integrieren und Vektorrechnung. Kompakte Fact-Boxen fassen zentrale Konzepte zusammen, während Übungsaufgaben mit gestaffeltem Schwierigkeitsgrad das Gelernte vertiefen.

Weitere Merkmale des Buches:

Praxisnahe Anwendungsbeispiele wie Zuckergehaltsbestimmung mit dem Polarimeter, Leistungsmessung am Fahrradergometer und Proteinbestimmung mittels Bradford-Assay
Ausführlich erklärte Musterbeispiele mit vollständigen Lösungswegen, die den Weg von der physikalischen Fragestellung zur quantitativen Antwort nachvollziehbar machen
Vorlesungserprobtes Konzept, das auf jahrelanger Lehrerfahrung in biowissenschaftlichen Studiengängen an einer Fachhochschule basiert
Konsequente Beschränkung auf den Mathematikumfang, der für das physikalische Verständnis in den Life Sciences tatsächlich benötigt wird
Enge Verknüpfung zwischen physikalischen Prinzipien und biologischen Anwendungen wie Lichtabsorption in der Spektroskopie und Kräfteanalyse in Bewegungsprozessen

Physik ohne Albträume richtet sich an Bachelor-Studierende der Lebenswissenschaften, die Physik als Nebenfach belegen, sowie an Dozierende, die ein auf Life-Sciences-Studiengänge zugeschnittenes Lehrbuch suchen. Das vorlesungserprobte Konzept erleichtert den Einstieg in physikalische Zusammenhänge und deren Anwendung im biowissenschaftlichen Kontext.

Contents

Lösungen Übungsaufgaben xi
Symbolverzeichnis xx
Abbildungsverzeichnis xxviii
Tabellenverzeichnis xxviii
Literaturverzeichnis xxx

I Mechanik 1

1 Physikalische Basiswissen 5
1.1 Physikalische Größen 5
1.2 Dimension und Einheiten 9
1.3 Darstellung von physikalischen Größen 10
1.4 Physikalisches Basiswissen - Aufgaben 15
Fact-Box: Physikalisches Basiswissen 18

2 Kinematik 19
2.1 Grundlegendes zur Kinematik 19
2.2 Gleichförmig geradlinige Bewegung 29
2.3 Gleichmäßig beschleunigte Bewegung 31
2.4 Bewegung in einer und zwei Dimensionen 32
2.5 Kinematik - Aufgaben 35
Fact-Box: Kinematik 42

3 Kräfte 45
3.1 Grundlegendes zu Kräften 45
3.2 Newtonsche Axiome 46
3.3 Kräfte im Überblick 48
3.4 Kräfte - Aufgaben 53
Fact-Box: Kräfte 59

4 Mechanische Arbeit, Leistung und Energie 61
4.1 Mechanische Arbeit 61
4.2 Leistung und Wirkungsgrad 67
4.3 Energie 67
4.4 Arbeit, Leistung und Energie - Aufgaben 71
Fact-Box: Arbeit, Leistung und Energie 76

5 Impuls und zentraler Stoß 77
5.1 Impuls 77
5.2 Impulserhaltung 79
5.3 Zentraler Stoß 82
5.4 Impuls und zentraler Stoß - Aufgaben 84
Fact-Box: Impuls 90

6 Drehbewegung 91
6.1 Kinematik der Kreisbewegung 93
6.2 Dynamik der Drehbewegung 99
6.3 Vom Massenpunkt zum starren Körper 102
6.4 Drehbewegung - Aufgaben 108
Fact-Box: Drehbewegung 117

II Schwingungen undWellen 121

7 Harmonische Schwingungen 125
7.1 Grundlegendes zu Schwingungen 125
7.2 Freie ungedämpfte harmonische Schwingung 129
7.3 Freie gedämpfte harmonische Schwingung 131
7.4 Erzwungene harmonische Schwingung 132
7.5 Lineare Schwingungen - Aufgaben 135
Fact-Box: Harmonische Schwingungen 140

8 Mechanische Wellen 143
8.1 Harmonische Wellen 145
8.2 Überlagerung mechanischer Wellen 147
8.3 Stehende Wellen 150
8.4 Ideale, fest eingespannte Saite 151
8.5 Mechanische Wellen - Aufgaben 154
Fact-Box: Mechanische Wellen 158

9 Schallwellen 161
9.1 Grundlegendes zu Schallwellen 161
9.2 Schallintensität und Schallpegel 163
9.3 Der Doppler-Effekt 166
9.4 Schallwellen - Aufgaben 169
Fact-Box: Schallwellen 173

III Elektrizität und Magnetismus 175

10 Elektrizität 179
10.1 Elektrostatik 179
10.2 Elektrischer Strom und Ohmsches Gesetz 184
10.3 Elektrische Schaltung 188
10.4 Elektrizität - Aufgaben 191
Fact-Box: Elektrizität 197

11 Magnetismus 201
11.1 Einführung in Magnetfelder 201
11.2 Magnetfelder ausgewählter Elektromagnetformen 203
11.3 Magnetismus in Materie 205
11.4 Induktion 207
11.5 Magnetismus - Aufgaben 209
Fact-Box: Magnetismus 214

12 Elektrische und Magnetische Kräfte 217
12.1 Elektrostatische Kraft 217
12.2 Lorentzkraft 219
12.3 Analysatoren Massenspektrometer 221
12.4 Elektrische und Magnetische Kräfte - Aufgaben 225
Fact-Box: Elektrische und Magnetische Kräfte 229

IV Optik 231

13 Geometrische Optik 235
13.1 Fermatsches Prinzip 236
13.2 Reflexion und Brechung 237
13.3 Optische Abbildung 242
13.4 Geometrische Optik - Aufgaben 250
Fact-Box: Geometrische Optik 258

14 Wellenoptik 261
14.1 Grundlagen elektromagnetischer Wellen 261
14.2 Polarisation 265
14.3 Huygenssches Prinzip 268
14.4 Interferenz 269
14.5 Beugung 274
14.6 Wellenoptik - Aufgaben 278
Fact-Box: Wellenoptik 285

15 Optische Geräte 289
15.1 Vergrößerung 289
15.2 Menschliches Auge 291
15.3 Lupe 297
15.4 Teleskop 297
15.5 Lichtleiter 299
15.6 Geometrische Optik - Aufgaben 300
Fact-Box: Optische Geräte 306

16 Lichtmikroskop 309
16.1 Strahlengang und Vergrößerung 309
16.2 Auflösungsgrenze 311
16.3 Mikroskopieverfahren und Kontrast 315
16.4 Aufbau klassisches Lichtmikroskop 317
16.5 Lichtmikroskop - Aufgaben 319
Fact-Box: Lichtmikroskop 325

17 Licht in Materie 327
17.1 Brechung, Dispersion und Streuung 328
17.2 Transmission, Absorption, Lambert-Beersches-Gesetz 330
17.3 Optische Aktivität 334
17.4 Anwendung im Labor 335
17.5 Licht in Materie - Aufgaben 338
Fact-Box: Licht in Materie 346

18 Licht als Teilchen: Photonen 349
18.1 Photonen 350
18.2 Der photoelektrische Effekt 351
18.3 Emission und Absorption von Licht 353
18.4 Fluoreszenzmikroskop 357
18.5 Licht als Teilchen: Photonen - Aufgaben 361
Fact-Box: Licht als Teilchen: Photonen 366