Übungsbuch Physik für Dummies (E-Book) von Steven Holzner

Über den Autoren9

Widmung 9

Danksagung 9

Über die Übersetzer 9

Einleitung 19

Über dieses Buch 19

Konventionen in diesem Buch 19

Falsche Voraussetzungen 20

Wie dieses Buch aufgebaut ist 20

Teil I: Physik in Bewegung 20

Teil II: Mit voller Kraft 20

Teil III: Voller Energie an die Arbeit 20

Teil IV: Warme Lehre 21

Teil V: Ständig unter Strom: Elektrizität 21

Teil VI: Der Top-Ten-Teil 21

Die Symbole in diesem Buch 21

Los gehts 22

Teil I: Physik in Bewegung 23

Kapitel 1 Einstieg in die Physik25

Das Weltall vermessen 25

Vereinfachung durch wissenschaftliche Schreibweise 27

Umrechnung von Einheiten 29

Mehrstufige Umrechnungen 31

Umrechnung von Zeitangaben 32

Beschränkung auf signifikante Stellen 33

Auffrischung einiger Algebra-Kenntnisse 34

Ihre Trigonometrie-Kenntnisse auffrischen 36

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 37

Kapitel 2 Die großen Drei: Beschleunigung, Weg und Zeit 43

Von A nach B: Wege 43

Den Tacho ablesen 45

Bleifuß oder ganz sachte: Beschleunigung 46

Die Verbindung von Beschleunigung, Zeit und Weg 48

Die Verbindung von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Weg 51

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 52

Kapitel 3 Vektoren: Die Richtung muss stimmen59

Was Vektoren sind 59

Noch eine Darstellung: Vektorkomponenten 61

Von Länge und Winkel zu den Komponenten 63

und wieder zurück 64

Das Addieren von Vektoren 66

Bewegung als Vektor 70

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 72

Teil II: Mit voller Kraft 79

Kapitel 4 Kraft anwenden81

Das erste newtonsche Gesetz 81

Das zweite newtonsche Gesetz 82

Kraft ist ein Vektor 85

Wie Sie Gesamtkraft und Beschleunigung ausrechnen 87

Gewicht und Masse unterscheiden 89

Das dritte newtonsche Gesetz 91

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 92

Kapitel 5 Mit schiefen Ebenen arbeiten103

Schiefe Vektoren 103

Beschleunigung auf der Rampe 106

Die Rampe herunterrutschen: Geschwindigkeit 107

Macht viel Mühe: Der Reibungskoeffizient 108

Wenn sich gar nichts bewegt: Haftreibung 110

Immer in Bewegung bleiben: Gleitreibung 111

Haftreibung entlang einer Rampe 112

Gleitreibung entlang einer Rampe 113

Beschleunigung mit Reibung 115

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 116

Kapitel 6 Immer rundherum: Kreisbewegung125

Winkel umrechnen 125

Umlaufzeit und Frequenz 127

Das andere Tempo: Die Winkelgeschwindigkeit 128

Rasende Rotation: Winkelbeschleunigung 131

Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung und Winkel 132

Mehr Rechnungen mit Winkelbeschleunigung, Winkel und Winkelgeschwindigkeit 134

Was die Sache zusammenhält: Die Zentripetalbeschleunigung 135

Was dahintersteckt: Die Zentripetalkraft 137

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 138

Teil III: Voller Energie an die Arbeit 145

Kapitel 7 Arbeit, nichts als Arbeit147

Der physikalische Blick auf die Arbeit 148

Keine Kraft bleibt außen vor 149

Jetzt wirds dynamisch: Die kinetische Energie 151

Von der Arbeit zur kinetischen Energie und zurück 153

Alle Möglichkeiten offen: Die potenzielle Energie 155

Leistung lohnt sich 157

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 159

Kapitel 8 Bewegende Anstöße: Der Impuls und die kinetische Energie169

Kräftig gestoßen 169

Eine impulsive Größe 171

Der Zusammenhang von Kraftstoß und Impuls 172

Impulserhaltung 173

Erhaltung der kinetischen Energie oder nicht 175

Stöße in der zweiten Dimension 177

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 181

Kapitel 9 Total verdreht: Rotationsbewegungen191

Berechnung der Tangentialgeschwindigkeit 191

Bestimmung der Tangentialbeschleunigung 193

Winkelgeschwindigkeit als Vektor 195

Winkelbeschleunigung als Vektor 196

Der richtige Dreh: Das Drehmoment 197

Wenn sich nichts dreht: Rotationsgleichgewicht 200

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 203

Kapitel 10 Ein Moment der Trägheit209

Newton dreht durch 209

Verschiedene Trägheitsmomente 211

Drehen ist Arbeit! 214

Die Energie ist rund 215

Rampen runterrollen 217

Drollig oder drallig? Der Drehimpuls 219

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 220

Kapitel 11 Hin und zurück: Die harmonische Schwingung227

Das hookesche Gesetz 227

Mathematisch korrekt: Die Schwingungsgleichung 229

Eine wichtige Periode 231

Wie schnell ist das denn? 232

Beschwingte Beschleunigung 234

Die Federkonstante als Materialeigenschaft 235

Die Energiefrage 237

Locker auspendeln 238

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 239

Teil IV: Warme Lehre 247

Kapitel 12 Manche mögens heiß: Thermodynamik249

Die verschiedenen Temperaturskalen 249

In die Länge gezogen: lineare Wärmeausdehnung 251

In alle Richtungen: Volumenausdehnung 254

Wie man Wärme speichert 255

Im Geheimversteck: Die latente Wärme 257

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 259

Kapitel 13 Wärmeausbreitung und Gastheorie 267

Wärme unterwegs, Teil 1: Konvektion 267

Wärme unterwegs, Teil 2: Wärmeleitung 268

Wärme unterwegs, Teil 3: Wärmestrahlung 271

Eine ganz große Nummer: Die Avogadro-Zahl 273

Besser gehts nicht: Das ideale Gasgesetz 275

Moleküle in Bewegung 276

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 277

Kapitel 14 Alles über Wärme und Arbeit285

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik 285

Konstanter Druck: Isobare Prozesse 286

Konstantes Volumen: Isochore Prozesse 289

Konstante Temperatur: Isotherme Prozesse 290

Bei konstanter Wärme: Adiabatische Prozesse 292

Wo die Wärme hingeht: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 295

Wärme arbeiten lassen: Wärme-Kraft-Maschinen 296

Besser gehts nicht: Die Carnot-Maschine 299

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 300

Teil V: Ständig unter Strom: Elektrizität 307

Kapitel 15 Statische Elektrizität: Wenn Elektronen ruhen309

Elektrische Ladungen betrachten 309

Kraftvoll durch Ladung 310

Elektrische Kräfte als Vektoren 312

Wirkung in der Ferne: Elektrische Felder 313

Ein Beispiel aus der Praxis: Der Plattenkondensator 315

Jetzt wirds spannend 317

Das elektrische Potenzial von Punktladungen 319

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 321

Kapitel 16 Leitende Aufgaben: Stromkreise329

Die elektrische Stromstärke 329

URIg: Das ohmsche Gesetz 330

Leistung unter Strom 332

Einer nach dem anderen: Reihenschaltungen 333

Viele Wege führen nach Rom: Parallelschaltungen 335

Knoten und Maschen: Die kirchhoffschen Regeln 337

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 340

Teil VI: Der Top-Ten-Teil 351

Kapitel 17 Zehn häufige Fehler beim Lösen von Physikaufgaben 353

Vermischung von Einheiten 353

Angabe von Lösungen in falschen Einheiten 353

Verwechseln von Radiant und Grad 354

Sinus und Kosinus durcheinanderbringen 354

Vektoren müssen als Vektoren behandelt werden 354

Vernachlässigung der latenten Wärme 355

Keine Zwischenergebnisse runden! 355

Falsche Vorzeichen bei Anwendung der kirchhoffschen Regeln 355

Falsche Addition von Widerständen 355

Messungenauigkeit ignorieren 356

Stichwortverzeichnis 357