00b) Inhalt

04.03.2015
Inhaltsverzeichnis Experimentalphysik I
1 Trimester: 6-stündig (Vorlesung + Übung)
I.
II.
GRUNDLEGENDES
1.
Geschichte der Physik
2.
Wesen der Physik
3.
Einheiten und Maße
3.1
Skalar
3.2
Vektor
3.3
Felder
3.4
Grundgrößen
3.5
Einheiten
3.6
Abgeleitete Größen
3.7
Dimensionsanalyse
3.8
Größenordnungsanalyse
3.9
Genauigkeit, signifikante Stellen
MECHANIK
4.
Kinematik
4.1
Bewegung in einer Dimension
4.1.1 Durchschnittsgeschwindigkeit
4.1.2 Momentangeschwindigkeit
4.1.3 Beschleunigung
4.2
Bewegung in mehreren Dimensionen
4.2.1 Vektoren
4.2.2 Geschwindigkeit
4.2.3 Beschleunigung
4.2.4 Sonderfall: Wurfbewegung
4.3
Kreisbewegung
4.3.1 Das Vektor- oder Kreuzprodukt
4.3.2 Zylinderkoordinaten
4.3.3 Winkelgeschwindigkeit
4.3.4 Winkelbeschleunigung
5.
Dynamik: Kräfte, Newtonsche Gesetze
5.1
1. Newtonsche Gesetz: Trägheitsgesetz
5.2
2. Newtonsche Gesetz: Kraft und Masse
5.3
3. Newtonsche Gesetz: Actio = Reactio
5.4
Fundamentale Kräfte
5.4.1 Newtonsches Gravitationsgesetz
5.4.2 Erdbeschleunigung, Gewichtskraft
5.5
Bezugssysteme und Scheinkräfte
5.5.1 Inertialsysteme
5.5.2 Zentrifugalkraft
5.5.3 Corioliskraft
5.6
Kontaktkräfte
5.6.1 Federkraft
5.6.2 Reibungskraft
Inhalt -1
3
4
11
20
20
04.03.2015
III.
6.
Arbeit, Energie und Leistung
6.1
Arbeit bei konstanter Kraft in einer Dimension
6.2
Arbeit bei veränderlicher Kraft in einer Dimension
6.3
Energie der Bewegung (kinetische Energie)
6.4
Arbeit und Energie in 3 Dimensionen
6.4.1 Skalarprodukt
6.4.2 Allgemeine Defination oder Arbeit
6.5
Potentielle Energie
6.6
Fluchtgeschwindigkeit
6.7
Energieerhaltung
6.7.1 Nur konservative Kräfte
6.7.2 Alle mechanischen Kräfte
6.7.3 Allgemeiner Fall
6.8
Ableitung der Kraft aus Wpot
6.9
Leistung
16
7.
Impuls
7.1
Definition und Impulserhaltung
7.2
Elastischer Stoß
7.3
Inelastischer Stoß
7.4
Stöße in mehreren Dimensionen
7.5
Kraftstoß
7.6
Raketenantrieb
10
8.
Dynamik der Drehbewegung
8.1
Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung
8.2
Drehmoment und Trägheitsmoment
8.2.1 Massepunkt
8.2.2 Verteilte Masse
8.2.3 Steinersche Satz
8.2.4 Trägheitsmomente flacher Körper
8.3
Rotationsenergie und -leistung
8.4
Drehimpuls
8.4.1 Kreisbewegung
8.4.2 Beliebige Bewegung
8.4.3 Drehimpulserhaltung
8.4.4 Hauptträgheitsachsen
8.5
Kreiselbewegung
8.6
Keplersche Gesetze
8.7
Vergleich Translation – Rotation
23
WELLENLEHRE
9.
Schwingungen
9.1
Harmonische Schwingungen
9.2
Energiebilanz
9.3
Mathematisches Pendel
9.4
Physikalisches Pendel
9.5
Gedämpfte Schwingung
9.6
Erzwungene Schwingung und Resonanz
Inhalt -2
12
04.03.2015
IV.
V.
10.
Wellen
10.1 Ausbreitungsgeschwindigkeit
10.2 Harmonische Welle
10.3 Superposition und Interferenz
10.4 Stehende Wellen
10.5 Schwebung
10.6 Wellengleichung
10.7 Kugelwelle
13
11.
Lichtwellen
11.1 Natur des Lichts
11.2 Lichtgeschwindigkeit
11.3 Huygensche Prinzip
11.4 Reflexion
11.5 Brechung
11.6 Beugung
11.6.1 Kohärenz
11.6.2 Inferenz am Doppelspalt für sehr kleine Spaltöffnung
11.6.3 Beugung am Einzelspalt mit endlicher Ausdehnung
11.6.4 Interferenz am Doppelspalt mit endlicher Ausdehnung
17
12.
Geometrische Optik
12.1 Durch Brechung erzeugte Bilder
12.2 Dünne Linsen
12.3 Lupe
12.4 Mikroskop
12.5 Fernrohr
12.6 Auflösung
RELATIVITÄTSTHEORIE
13.
Relativitätstheorie
13.1 Newtonsche Relativitätsprinzip
13.2 Michelson – Morley Experiment
13.3 Spezielle Einsteinsche Relativitätstheorie
13.4 Lorentz – Transformation
13.4.1 Zeitdehnung
13.4.2 Längenkontraktion
13.4.3 Gleichzeitigkeit
13.4.4 Geschwindigkeitstransformation
13.5 Allgemeine Relativitätstheorie
THERMODYNAMIK
15.
Thermodynamische Größen
15.1 Thermodynamische Systeme
15.2 Druck
15.3 Stoffmenge
15.4 Temperatur
15.4.1 Empirische Temperaturskala
15.4.2 Thermodynamische Temperaturskala
Inhalt -3
12
13
9
04.03.2015
16.
Kinetische Gastheorie und ideales Gasgesetz
16.1 Kinetische Gastheorie
16.2. Geschwindigkeitsverteilung (Maxwell-Boltzmann)
16.3 Ideales Gasgesetz
16.4 Reales Gas und Van der Waalssche Zustandsgleichung
16.4.1 Reales Gas
16.4.2 Van der Waalssche Zustandsgleichung
16.5 Dampdruck und Relative Luftfeuchte
16.6 Diffusion
14
17.
Wärme und erster Hauptsatz
17.1 Wärmekapazität
17.2 Latente Wärme
17.3 Innere Energie
17.4 Erste Hauptsatz
17.5 Volumenarbeit
17.6 Adiabatische Zustandsänderung
17.7 Kreisprozesse
17.8 Wärmetransport
17.8.1 Wärmeleitung
17.8.2 Konvektion
17.8.3 Wärmestrahlung
20
18.
Entropie, zweiter und dritter Hauptsatz
18.1 Reversible und irreversible Prozesse
18.2 Entropie und zweiter Hauptsatz
18.2.1 Thermodynamische Interpretation
18.2.2 Statistische Interpretation
18.2.3 Energieverfügbarkeit und Wärmetod
18.3 Entropie und Information
18.4 Dritter Hauptsatz
XX
Inhalt -4