Gliederung der Vorlesung und Literatur
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D. Kip: Experimentalphysik 1 (Wintersemester 2005/06) 1. Physikalische Größen und Einheiten 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2. Kinematik von Massepunkten 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3. Keplersche Gesetze Newtonsches Gravitationsgesetz Messmethoden: Gravitationswaage Satellitenbewegung Energie und Arbeit 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 6. Wechselwirkungen und Kräfte Newtonsche Axiome: Trägheitsprinzip, Grundgleichung der Dynamik, Reaktionsprinzip Äquivalenzprinzip Veränderliche Massen Messung von Kräften Zerlegung von Kräften Impulserhaltung Raketenantrieb Lösen von Bewegungsgleichungen Drehimpuls und Drehmoment Drehimpulserhaltung Gravitation 4.1 4.2 4.3 4.4 5. Massepunkte Ort und Verschiebung Geschwindigkeit Beschleunigung Mehrdimensionale Bewegung: Schräger Wurf Kreisbewegung Dynamik vom Massepunkten 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 4. Unterteilung physikalischer Größen Basisgrößen und Einheiten Einheitennormale: Sekunde, Meter, Kilogramm Abgeleitete physikalische Größen Grundlagen der Vektorrechnung Bezugssysteme Kartesische, Zylinder- und Kugelkoordinaten Flächen- und Volumenelemente Definition der Arbeit, Integraldarstellung Potentielle Energie Wegunabhängigkeit der potentiellen Energie: Konservative Kräfte Kinetische Energie Energieerhaltung Mathematisches Pendel im Energiebild Mechanische Leistung Federkraft und Energie Inhomogene Kraftfelder: Arbeit im Gravitationsfeld Kraftfeld und Potential Effektives Potential am Beispiel der Planetenbewegung Bewegte Bezugssysteme 6.1 6.2 6.2 6.3 6.4 6.5 Gleichförmig bewegte Bezugsysteme Galilei-Transformation Geradlinig beschleunigte Bezugsysteme Rotierende Bezugssysteme Trägheitskräfte: Zentrifugal- und Coriolis-Kraft Foucault-Pendel 7. Massepunktsyteme und Stöße 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 8. Dynamik starrer Körper 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 9. Starre Körper Schwerpunkt Relativkoordinaten Reduzierte Masse Elastische Stöße Inelastische Stöße Mehrdimensionale Stöße Ballistisches Pendel Massenschwerpunkt Rotation um feste Achsen Trägheitsmoment und Rotationsenergie Steinerscher Satz Torsionsschwingungen Trägheitstensor Hauptträgheitsachsen und -momente Rotation um freie Achsen: Eulersche Gleichungen Kräftefreier Kreisel: Präzession und Nutation Erde als Kreisel Deformierbare feste Körper 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 Atomares Modell der Kräfte zwischen Körpern Hooksches Gesetz Querkontraktion Kompression Scherung und Torsion Deformationsenergie Plastische Verformung, Hysterese Reibungskräfte: Haft- und Gleitreibung, Rollreibung 10. Mechanische Schwingungen 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 Harmonische Kräfte Freier ungedämpfter Oszillator Darstellung von Schwingungen Gedämpfter Oszillator Erzwungene Schwingung: Resonanzverhalten 11. Hydrostatik 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 Statischer Druck Barometrische Höhenformel (I) Schweredruck Kompressibilität, Volumenausdehnung Auftrieb Ideale und reale Flüssigkeiten Oberflächenspannung und -energie Grenzflächen und Haftspannung Kapillarität 12. Hydrodynamik 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 Strömungen Ideale Strömung: Kontinuitätsgleichung Bernoulli-Gleichung Venturi-Rohr, Prandlesches Staurohr Laminare Strömung Druckabfall in Rohren: Hagen-Poiseuillsches Gesetz Stokessches Gesetz und Viskosität Turbulente Strömung, Luftwiderstand, dynamischer Auftrieb 13. Temperatur und Wärme 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10 13.11 13.12 13.13 13.14 13.15 13.16 13.17 13.18 Begriffe System, Phase, Gleichgewicht Zustandsgrößen Temperatur und Temperaturmessung Brownsche Molekularbewegung Kinetische Gastheorie Maxwell-Boltzmannsche Geschwindigkeitsverteilung Barometrische Höhenformel (II) Boyle-Mariottsches Gesetz Gesetz von Gay-Lussac Zustandsgleichung des idealen Gases Stoffmenge und Avogadro-Zahl Reale Gase: Van-der-Waals-Gleichung Wärme als Energieform Wärmekapazität Wärmekapazität von Gasen: cp und cV Mikroskopisches Bild der spezifischen Wärme Freiheitsgrade und Gleichverteilungssatz Schmelzwärme und Erstarrungswärme 14. Hauptsätze der Wärmelehre 14.1 14.2 14.3 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 14.10 14.11 14.12 14.13 Innere Energie Druckarbeit 1. Hauptsatz der Wärmelehre Entropie als Zustandsgröße Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Entropie 2. Hauptsatz der Wärmelehre 3. Hauptsatz der Wärmelehre Reversible und irreversible Prozesse Zustandsänderungen: isochore, isobare, isotherme Prozesse Adiabatische Prozesse Carnotscher Kreisprozess Wirkungsgrad von Kreisprozessen Kältemaschine und Wärmepumpe Stirling-Motor
