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Description
(Text)
An der Physik kommen Sie nicht vorbei: Sei es nun in der Schule oder wenn Sie Natur- oder Ingenieurswissenschaften studieren. Dieses Buch hilft Ihnen, wenn Sie sich einen schnellen Überblick über die Physik verschaffen wollen. Steven Holzner erklärt Ihnen leicht verständlich, was Sie über Kräfte und Bewegungen, Energie, Wärme, Licht, elektrische Felder und Kernphysik unbedingt wissen sollten. So ist dies Ihr perfekter Nachhilfelehrer für die Tasche: freundlich, kompetent, günstig.
(Table of content)
Inhaltsverzeichnis
Einführung 17
Über dieses Buch 17
Konventionen in diesem Buch 17
Törichte Annahmen über den Leser 18
Wie dieses Buch aufgebaut ist 18
Teil I: Die Grundlagen 18
Teil II: Mögen die Kräfte der Physik mit Ihnen sein 18
Teil III: Energie und Arbeit 18
Teil IV: Alles über Wärme 18
Teil V: Elektrischer Strom und Magneten 19
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 19
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 19
Wie es weitergeht 19
Teil I
Die Grundlagen 21
Kapitel 1
Mit Physik die Welt verstehen 23
Womit sich die Physik beschäftigt 23
Mit Bewegung fängt es an 24
Überall ist Energie 25
Warm und gemütlich 26
Vom Blitzschlag zum Laserstrahl 26
Kapitel 2
Die Grundlagen verstehen 27
Nicht erschrecken, es ist nur Physik 27
Messen und Voraussagen 28
Behalten Sie die Einheiten im Auge 29
Von Meter zu Ellen und zurück: Einheiten umrechnen 30
Nieder mit den Nullen: Die wissenschaftliche Schreibweise 32
Etwas einfache Algebra 32
... und noch ein bisschen Trigonometrie 33
Kapitel 3
Geschwindigkeit ist keine Hexerei 35
Strecken und Entfernungen 35
Achsen gliedern die Welt 36
Von der Strecke zur Geschwindigkeit 38
Was ist eigentlich Geschwindigkeit? 38
Ein Blick auf den Tacho: Die Momentangeschwindigkeit 39
Gleichmäßig voran: konstante Geschwindigkeit 39
Stop and Go: wechselnde Geschwindigkeit 39
Mittelmaß: Durchschnittsgeschwindigkeit 40
Schneller oder langsamer: Beschleunigung 40
Die Definition der Beschleunigung 40
Die Einheit der Beschleunigung 41
Die Beziehung zwischen Beschleunigung, Zeit und Strecke 43
Eine nahe liegende Beziehung 43
Die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Strecke 44
Kapitel 4
Richtungsweisend: Wo geht's lang? 47
Vektoren verstehen 47
Orientierungshilfe: Das Prinzip von Vektoren 48
Von A nach B: Vektoren addieren 49
Strecken sind auch Vektoren 50
Noch ein Vektor: Geschwindigkeit 51
Im Bann der Schwerkraft: Der freie Fall 52
Teil II
Mögen die Kräfte der Physik mit Ihnen sein 55
Kapitel 5
Ziehen und Schieben: Kräfte 57
Kräfte walten überall 57
Bühne frei für das erste Newtonsche Gesetz 58
In Schwung kommen: Masse und Trägheit 58
Darf ich vorstellen: Das zweite Newtonsche Gesetz 59
Krafteinheit 60
Resultierende Kräfte 60
Das große Finale: Das dritte Newtonsche Gesetz 62
Reibung und das dritte Newtonsche Gesetz 63
Kapitel 6
Auf der schiefen Bahn: Schiefe Ebenen und Reibung 65
Lassen Sie sich nicht runterziehen: Gravitation 65
Es geht aufwärts: Die schiefe Ebene 66
Winkelzüge 67
Reibereien 68
Reibung und Normalkraft 69
Der Reibungskoeffizient 69
Haften und Gleiten 70
Schwerkraft und Flugbahnen 72
Hoch hinaus: Die Maximalhöhe 72
Luftikus: Flugzeit 73
Hin und zurück: Die gesamte Flugdauer 73
Kapitel 7
Ringelreihen und Kettenkarussell: Kreisbewegungen 75
Immer rundherum: Gleichförmige Kreisbewegung 75
Richtungsänderung: Die Zentripetalbeschleunigung 76
Unter dem Einfluss der Zentripetalbeschleunigung 77
Der Betrag der Zentripetalbeschleunigung 78
Wie am Schnürchen: Zentripetalkraft 78
Der Apfel fällt nicht weit vom Stamm: Das Newtonsche Gravitationsgesetz 79
Gravitation an der Erdoberfläche: Die Erdbeschleunigung 80
Kreisbahnen und das Gravitationsgesetz 81
Teil III
Energie und Arbeit 85
Kapitel 8
Physik in Aktion 87
Es ist nicht so, wie Sie denken ... 87
Arbeit messen 87
Gewichte stemmen 88
Zug um Zug 89
Mit Schwung voran: Kinetische Energie 90
Eine Formel für die kinetische Energie 91
Kinetische Energie in der Praxis 92
Energievorrat: Potentielle Energie 93
Der Kampf gegen die Schwerkraft 94
Bäumchen wechsel dich! Die Umwandlung von kinetischer
in potentielle Energie 94
Vorwärts, rückwärts, rundherum: Energieerhaltung 95
Wie im freien Fall 97
Hoch h
Contents
Inhaltsverzeichnis Einfuhrung 17 Uber dieses Buch 17 Konventionen in diesem Buch 17 Torichte Annahmen uber den Leser 18 Wie dieses Buch aufgebaut ist 18 Teil I: Die Grundlagen 18 Teil II: Mogen die Krafte der Physik mit Ihnen sein 18 Teil III: Energie und Arbeit 18 Teil IV: Alles uber Warme 18 Teil V: Elektrischer Strom und Magneten 19 Teil VI: Der Top-Ten-Teil 19 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 19 Wie es weitergeht 19 Teil I Die Grundlagen 21 Kapitel 1 Mit Physik die Welt verstehen 23 Womit sich die Physik beschaftigt 23 Mit Bewegung fangt es an 24 Uberall ist Energie 25 Warm und gemutlich 26 Vom Blitzschlag zum Laserstrahl 26 Kapitel 2 Die Grundlagen verstehen 27 Nicht erschrecken, es ist nur Physik 27 Messen und Voraussagen 28 Behalten Sie die Einheiten im Auge 29 Von Meter zu Ellen und zuruck: Einheiten umrechnen 30 Nieder mit den Nullen: Die wissenschaftliche Schreibweise 32 Etwas einfache Algebra 32 ... und noch ein bisschen Trigonometrie 33 Kapitel 3 Geschwindigkeit ist keine Hexerei 35 Strecken und Entfernungen 35 Achsen gliedern die Welt 36 Von der Strecke zur Geschwindigkeit 38 Was ist eigentlich Geschwindigkeit? 38 Ein Blick auf den Tacho: Die Momentangeschwindigkeit 39 Gleichmassig voran: konstante Geschwindigkeit 39 Stop and Go: wechselnde Geschwindigkeit 39 Mittelmass: Durchschnittsgeschwindigkeit 40 Schneller oder langsamer: Beschleunigung 40 Die Definition der Beschleunigung 40 Die Einheit der Beschleunigung 41 Die Beziehung zwischen Beschleunigung, Zeit und Strecke 43 Eine nahe liegende Beziehung 43 Die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Strecke 44 Kapitel 4 Richtungsweisend: Wo geht s lang? 47 Vektoren verstehen 47 Orientierungshilfe: Das Prinzip von Vektoren 48 Von A nach B: Vektoren addieren 49 Strecken sind auch Vektoren 50 Noch ein Vektor: Geschwindigkeit 51 Im Bann der Schwerkraft: Der freie Fall 52 Teil II Mogen die Krafte der Physik mit Ihnen sein 55 Kapitel 5 Ziehen und Schieben: Krafte 57 Krafte walten uberall 57 Buhne frei fur das erste Newtonsche Gesetz 58 In Schwung kommen: Masse und Tragheit 58 Darf ich vorstellen: Das zweite Newtonsche Gesetz 59 Krafteinheit 60 Resultierende Krafte 60 Das grosse Finale: Das dritte Newtonsche Gesetz 62 Reibung und das dritte Newtonsche Gesetz 63 Kapitel 6 Auf der schiefen Bahn: Schiefe Ebenen und Reibung 65 Lassen Sie sich nicht runterziehen: Gravitation 65 Es geht aufwarts: Die schiefe Ebene 66 Winkelzuge 67 Reibereien 68 Reibung und Normalkraft 69 Der Reibungskoeffizient 69 Haften und Gleiten 70 Schwerkraft und Flugbahnen 72 Hoch hinaus: Die Maximalhohe 72 Luftikus: Flugzeit 73 Hin und zuruck: Die gesamte Flugdauer 73 Kapitel 7 Ringelreihen und Kettenkarussell: Kreisbewegungen 75 Immer rundherum: Gleichformige Kreisbewegung 75 Richtungsanderung: Die Zentripetalbeschleunigung 76 Unter dem Einfluss der Zentripetalbeschleunigung 77 Der Betrag der Zentripetalbeschleunigung 78 Wie am Schnurchen: Zentripetalkraft 78 Der Apfel fallt nicht weit vom Stamm: Das Newtonsche Gravitationsgesetz 79 Gravitation an der Erdoberflache: Die Erdbeschleunigung 80 Kreisbahnen und das Gravitationsgesetz 81 Teil III Energie und Arbeit 85 Kapitel 8 Physik in Aktion 87 Es ist nicht so, wie Sie denken ... 87 Arbeit messen 87 Gewichte stemmen 88 Zug um Zug 89 Mit Schwung voran: Kinetische Energie 90 Eine Formel fur die kinetische Energie 91 Kinetische Energie in der Praxis 92 Energievorrat: Potentielle Energie 93 Der Kampf gegen die Schwerkraft 94 Baumchen wechsel dich! Die Umwandlung von kinetischer in potentielle Energie 94 Vorwarts, ruckwarts, rundherum: Energieerhaltung 95 Wie im freien Fall 97 Hoch hinaus 97 Arbeite schneller, Leistung zahlt! 98 Leistung messen 98 Kapitel 9 Schwungvoll: Impuls und Kraftstoss 101 Rempelei: Der Kraftstoss 101 Impulse geben 102 Der Zusammenhang zwischen Impuls und Kraftstoss 103 Noch einmal Poolbillard: Kraftstoss und Impuls 104 Kraftvoll durch den Regen 105 Impulserhaltung 106 Geschwindigkeit imGriff: Impulserhaltung in der Praxis 107 Kapitel 10 Hin und her, hin und her: Harmonische Bewegungen 109 Federkraft: Das Hookesche Gesetz 109 Immer schon nachfedern 110 Das Hookesche Gesetz und die Richtung der Kraft 110 Die einfache harmonische Bewegung 111 Senkrecht und waagerecht 111 Ein genauerer Blick auf die harmonische Bewegung 113 Die Kreisfrequenz einer Masse an einer Feder 116 Teil IV Alles uber Warme 119 Kapitel 11 Einheizen mit Thermodynamik 121 Der Sprung ins heisse Wasser 121 Das Thermometer sagt Celsius 121 Das Thermometer sagt Kelvin 122 Es wird warm: Langenausdehnung 122 Mit dem (Warme-)Strom schwimmen 123 Die Phase andert sich, die Temperatur nicht 124 Phasenumwandlung: Das Eis ist gebrochen! 124 Kapitel 12 Warme trifft Arbeit: Die Hauptsatze der Thermodynamik 127 Das thermische Gleichgewicht erreichen: Nullter Hauptsatz 127 Warme und Arbeit erhalten: Der Erste Hauptsatz 128 Energieerhaltung mit Zahlen 128 Warme fliessen lassen: Der Zweite Hauptsatz 129 Arbeit aus Warme mit Warmekraftmaschinen 129 VomWirkungsgrad einer Dampfmaschine 130 Man kann nicht alles haben, sagt Carnot 131 Jetzt wird s kalt: Der Dritte (und absolut letzte) Hauptsatz 132 Teil V Wenn es noch etwas mehr sein soll: Elektrizitat bis Kernphysik 133 Kapitel 13 Die Luft mit Elektrostatik knistern lassen 135 Plus oder minus? Die Ladung von Elektron und Proton 135 Ziehen und schieben: Elektrische Krafte 136 Das Coulombsche Gesetz 136 Balle auf Distanz halten 137 Die Geschwindigkeit von Elektronen 137 Wirkung aus der Ferne: Elektrische Felder 138 Aus allen Richtungen: Felder von Punktladungen 140 Schon gleichmassig geladen: Das elektrische Feld im Plattenkondensator 141 Dreh die Spannung hoch! Das elektrische Potential 143 Berechnung der elektrischen potentiellen Energie 143 Spannung ist Potential 144 Aufladen, was die Kapazitat hergibt 145 Kapitel 14 Elektronen mit Stromkreisen schubsen 147 Der lange Marsch der Elektronen: Strom 147 Strom definieren 148 Widerstandsfahig: Das Ohmsche Gesetz 148 Der Strom durch einen Widerstand 148 Es wird was geleistet 149 Schon der Reihe nach: Reihenschaltungen 149 Alles auf einmal: Parallelschaltungen 150 Kapitel 15 Uberaus anziehend: Magnetismus 153 Anziehen und abstossen 153 Zwang auf bewegte Ladungen 155 Die Starke magnetischer Krafte 156 Jeder auf seiner Bahn: Geladene Teilchen imMagnetfeld 157 Magnetfelder arbeiten nicht 157 aber sie wirken trotzdem! 158 Das Magnetfeld eines Drahts 159 Kapitel 16 Strome mit Spannung fliessen lassen 163 Eine Spannung wird induziert 163 Spannende Bewegung imMagnetfeld 164 Induktionsspannung und Flache 165 Faraday und der Fluss 166 Auf und ab: Wechselstromkreise 168 Wie die Wechselspannung aussieht 169 Kapitel 17 Erforschung der Wellen 171 Wellen: Transport von Energie 171 Auf und ab: Transversalwellen 172 Vorwarts und wieder zuruck: Longitudinalwellen 172 Eigenschaften von Wellen: so arbeitet eine Welle 173 Bestandteile einer Welle 173 Mathematische Beschreibung einer Welle 175 Kapitel 18 Ein Lichtstrahl auf Linsen und Spiegeln 177 Alles uber Spiegel legeipS rebu sellA 177 Licht wird abgelenkt 178 Licht brechen mit Snellius 178 Gemessene und "gefuhlte" Tiefe 179 Spieglein, Spieglein an der Wand 180 Mit Linsen sieht man besser 181 Sammellinsen wirken vergrossernd 181 Kapitel 19 Feine Details: die Struktur der Atome 185 Beschreibung der Atome: das Planeten-Modell 185 Die Rutherford-Streuung: die Entdeckung des Atomkerns durch die Streuung von Alpha-Teilchen 186 Zusammensturzende Atome: Infragestellung des Rutherford schen Planetenmodells 187 Antwort auf die Infragestellung: diskret werden mit Linienspektren 187 Uberarbeitung des Planetenmodells des Wasserstoffatoms: das Bohr sche Modell 190 Darstellung im Energieniveauschema 192 Kapitel 20 Kernphysik und Radioaktivitat 193 Die Struktur des Atomkerns 193 Die Rolle der Chemie: Ordnungszahl und Massenzahl 194 Anzahl der Neutronen: Isotope eines Elementes 195 Von bis : die verschiedenen Arten des radioaktiven Zerfalls 196 Freisetzung von Helium: der Alpha-Zerfall 197 Gewinnung von Protonen: der Beta-Zerfall 198 Emission von Photonen: der Gamma-Zerfall 199 Griff zumGeiger-Zahler: die Halbwertszeit und radioaktiver Zerfall 200 Die Halbwertszeit 201 Teil VI Der Top-Ten-Teil 203 Kapitel 21 Alles ist relativ(istisch) 205 Die Natur behandelt alle gleich 205 Licht ist immer gleich schnell 206 Bei hoher Geschwindigkeit dehnt sich die Zeit 206 Raumfahrer altern langsamer 207 Bei hoher Geschwindigkeit schrumpft die Lange 207 Materie ist gleich Energie 208 Materie plus Antimaterie gleich ... bumm 208 Die Sonne verliert an Masse 209 Es geht nicht schneller als das Licht 209 Und Newton hat trotzdem Recht! 210 Glossar 211 Stichwortverzeichnis 215
