Description
Book SynopsisPhysik für alle – das schließt neben Naturwissenschaftlern und Lehramtskandidaten auch Geisteswissenschaftler ein. Dieses Buch richtet sich an Leser, die ganz ohne Mathematik die Konzepte der Physik sowie Struktur und grundlegende Aussagen physikalischer Formeln verstehen wollen.
Beschrieben wird in leicht verständlicher Form die Physik in der Folge ihrer historischen Entwicklung. Der Schwerpunkt liegt auf der Verwendung von Konzepten und, unter Verwendung einfacher Mathematik, ihrer Formulierung in physikalischen Formeln. Ein weiteres Thema sind die Methoden der Wahrheitsfindung
in der Physik. Konzeptionelle Fragen an den Leser sowie Übungsaufgaben am Ende der einzelnen Kapitel bieten Gelegenheit für eine Reflexion und die Festigung der Methoden und Inhalte.
Aufgrund des intuitiven Zugangs zu physikalischen Themen und der Diskussion der grundlegenden Konzepte der Physik eignet sich dieses Buch besonders als Einführung in die Physik für alle Nicht-Naturwissenschaftler. Es ist aus der gleichnamigen, sehr erfolgreichen Vorlesung entstanden, die der Autor seit dem Jahr 2010 an der Universität Potsdam hält. Die einzelnen Kapitel sind mit Ausnahme des ersten als in sich abgeschlossene Themenblöcke konzipiert.
Trade Review"In verständlicher Form wird die Physik in der Folge ihrer historischen Entwicklung beschrieben. Zur Information über interessante physikalische Aspekte eignet es sich sehr gut."
Materials and Corrosion (2015/66/Nr.3)
Table of ContentsVorwort XI
Abkürzungen XIII
1 Aufgabe und historische Entwicklung der Physik 1
1.1 Physik, Philosophie und Religion 1
1.2 Messung und Vorhersage 3
1.3 Wahrheit 6
1.4 Grundlegende Methodik der Physik 9
2 Koordinaten, Geschwindigkeit und Beschleunigung 11
2.1 Koordinaten 11
2.2 Bewegungsgesetze 14
2.3 Galileis Fallexperimente 15
2.4 Messunsicherheit 17
2.5 Wissen testen 21
3 Erhaltungssätze, Masse und Impuls 23
3.1 Galileis Prinzipien 23
3.2 Masse und Impuls 27
3.3 Newton’sche Bewegungsgesetze 28
3.4 Relativität und Erhaltungssätze 31
3.5 Schwerpunkt und Relativbewegung 32
3.6 Wissen testen 34
4 Das Gravitationsgesetz und der Aufbau des Sonnensystems 35
4.1 Das Sonnensystem 35
4.2 Von Brahe zu Kepler 40
4.3 Isaac Newton und das Gravitationsgesetz 43
4.4 Anwendung des Gravitationsgesetzes 45
4.5 Drehimpuls 48
4.6 Wissen testen 50
5 Arbeit, Energie und Leistung 51
5.1 Induktive Logik und Bias 51
5.2 Arbeit, Energie und Leistung 53
5.3 Abhängigkeit vom Bezugssystem 57
5.4 Potenzielle Energie und Energieerhaltung 58
5.5 Wärme und Bindungsenergie 61
5.6 Energie und Impuls 65
5.7 Wissen testen 67
6 Elektrizität und Magnetismus 69
6.1 Ladung und elektrische Kraft 69
6.2 Van-der-Waals’sche Kräfte 73
6.3 Elektrischer Strom und Magnetismus 76
6.4 Wie wird Kraft übertragen? 79
6.5 Elektrische Energie und Spannung 83
6.6 Induktion und Radiowellen 84
6.7 Wissen testen 86
7 Die Magie großer Zahlen: Flüssigkeiten und Gase 87
7.1 Statistik 87
7.2 Kinetische Gastheorie 89
7.3 Wärme und Druck 92
7.4 Strömungslehre 95
7.5 Determinismus und Chaos 99
7.6 Wissen testen 102
8 Wellen 103
8.1 Oszillationen 103
8.2 Störungen in kontinuierlichenMedien 107
8.3 Wellenüberlagerung 109
8.3.1 Stehende Wellen 109
8.3.2 Wellenpakete 110
8.3.3 Interferenz und Beugung 111
8.4 Wissen testen 117
9 Der Weg zur speziellen Relativitätstheorie 119
9.1 Wellenausbreitung im Medium 119
9.2 Dopplereffekt 123
9.3 Die Lichtgeschwindigkeit 126
9.4 Das Michelson-Morley-Experiment 129
9.5 Die Grundprinzipien der speziellen Relativität 131
9.6 Wissen testen 132
10 Einsteins spezielle Relativitätstheorie 133
10.1 Albert Einstein 133
10.2 Die Lorentz-Transformation 135
10.3 Geschwindigkeit und Ausbreitungsrichtung 140
10.4 Lichtlaufzeit 142
10.5 Impuls und Energie 145
10.6 Wissen testen 149
11 Die allgemeine Relativitätstheorie 151
11.1 Das Äquivalenzprinzip 151
11.2 Rotverschiebung und Lichtablenkung 156
11.3 Schwarze Löcher 160
11.4 Kosmologie 162
11.5 Wissen testen 167
12 Atome und ihr Aufbau 169
12.1 Die Atomhypothese 169
12.2 Das Elektron 171
12.3 Radioaktivität 175
12.4 Die Struktur der Atome 180
12.5 Wissen testen 183
13 Auf dem Weg zur Quantenphysik 185
13.1 Atomspektren 185
13.2 Schwarzkörperstrahlung 189
13.3 Die Bestätigung der Quantenhypothese 192
13.3.1 Der Fotoeffekt 192
13.3.2 Der Comptoneffekt 193
13.4 Welle-Teilchen-Dualismus 195
13.5 Das Bohr’sche Atommodell 196
13.6 Wissen testen 199
14 Quantenmechanik 201
14.1 De Broglies Teilchenwellen 201
14.1.1 Elektronenstreuung 205
14.2 Teilchenoptik 206
14.2.1 Tunneleffekt 210
14.3 Spin und Quantenstatistik 212
14.4 Wissen testen 215
15 Wahrscheinlichkeit und Unschärfe 217
15.1 Die Wellenfunktion 217
15.1.1 Streuung 219
15.1.2 Wahrscheinlichkeitsinterpretation 221
15.2 Die Unschärferelation 222
15.3 Interpretation 226
15.4 Verschränkte Teilchen 227
15.5 Wissen testen 229
16 Vom Standardmodell zu heutigen Entwicklungen der Physik 231
16.1 Antiteilchen 231
16.2 Quantisierung von Feldern 233
16.3 Virtuelle Teilchen 234
16.4 Struktur des Atomkerns 237
16.5 Schwache Wechselwirkung 240
16.6 Das Standardmodell und weitergehende Fragen 242
16.7 Wissen testen 244
17 Ausklang 245
Richtig gelöst 247
Literaturnachweis 263
Stichwortverzeichnis 265
