Physik für Dummies
5. Auflage
Erschienen am 5. Februar 2020
Buch
Softcover
396 Seiten
978-3-527-71736-1 (ISBN)
Beschreibung
"Physik für Dummies" entführt auch die, die damit eigentlich nichts am Hut haben, in die faszinierende Welt der Physik. Steve Holzner stellt Ihnen physikalische Phänomene vor und erklärt die dahinterstehenden Naturgesetze samt der notwendigen mathematischen Grundlagen. Egal ob Elektrizität, Magnetismus oder Optik, alles wird mit ausführlichen Beispielen und anschaulichen Abbildungen erläutert. Nach jedem Kapitel gibt es Übungsaufgaben und Lösungen, mit denen man das Gelernte festigen kann.
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Vorauflage
Steven Holzner
Physik für Dummies
Buch
03/2015
4. Auflage
Wiley-VCH
19,99 €
Artikel ist vergriffen; siehe Neuauflage
Personen
Steven Holzner hat bereits zahlreiche Bücher geschrieben, darunter "Quantenphysik für Dummies". Er lehrt seit über zehn Jahren Physik an der Cornell University und unterrichtet außerdem am Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Inhalt
UEber den Autor 9
Einfuehrung 23
UEber dieses Buch 23
Konventionen in diesem Buch 23
Was Sie nicht lesen muessen 24
Toerichte Annahmen ueber den Leser 24
Wie dieses Buch aufgebaut ist 24
Teil I: Die Grundlagen 24
Teil II: Moegen die Kraefte der Physik mit Ihnen sein 25
Teil III: Energie und Arbeit 25
Teil IV: Alles ueber Waerme 25
Teil V: Elektrischer Strom und Magnete 25
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 25
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26
Wie es weitergeht 26
Teil I Die Grundlagen 27
Kapitel 1 Mit Physik die Welt verstehen 29
Womit sich die Physik beschaeftigt 29
Mit Bewegung faengt es an 30
UEberall ist Energie 31
Warm und gemuetlich 32
Vom Blitzschlag zum Laserstrahl 32
Verrueckt, verrueckter ... Physik! 33
Kapitel 2 Die Grundlagen verstehen 35
Nicht erschrecken, es ist nur Physik 36
Messen und Voraussagen 37
Die Einheiten im Auge behalten 38
Von Meter zu Ellen und zurueck: Einheiten umrechnen 39
Nieder mit den Nullen: Die wissenschaftliche Schreibweise 41
Die Genauigkeit von Messwerten 42
Ziffern, die zaehlen 42
Fehler zugeben 43
Etwas einfache Algebra 44
... und noch ein bisschen Trigonometrie 45
Kapitel 3 Geschwindigkeit ist keine Hexerei 47
Strecken und Entfernungen 48
Achsen gliedern die Welt 49
Von der Strecke zur Geschwindigkeit 50
Was ist eigentlich Geschwindigkeit? 51
Ein Blick auf den Tacho: Momentangeschwindigkeit 52
Gleichmaessig voran: Konstante Geschwindigkeit 52
Stop-and-go: Wechselnde Geschwindigkeit 52
Mittelmass: Durchschnittsgeschwindigkeit 52
Mittlere gegen konstante Geschwindigkeit 53
Schneller oder langsamer: Beschleunigung 54
Die Definition der Beschleunigung 55
Die Einheit der Beschleunigung 55
Positive und negative Beschleunigungen 57
Mittlere und momentane Beschleunigung 57
Konstante und variable Beschleunigung 57
Die Beziehung zwischen Beschleunigung, Zeit und Strecke 58
Eine nahe liegende Beziehung 58
Noch mehr Geschwindigkeit 59
Die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Strecke 61
Kapitel 4 Richtungsweisend: Wo geht es lang? 63
Vektoren verstehen 63
Orientierungshilfe: Das Vektorprinzip 64
Von A nach B: Vektoren addieren 65
Neue Wege gehen: Vektoren subtrahieren 66
Zahlenspiele mit Vektoren 67
Vektoren und ihre Komponenten 69
Komponenten von Vektoren aus Betraegen und Winkeln bestimmen 69
Betraege und Winkel aus Vektorkomponenten bestimmen 71
Vektoren entraetseln 73
Strecken sind auch Vektoren 74
Noch ein Vektor: Geschwindigkeit 75
Einer geht noch: Beschleunigung 75
Im Bann der Schwerkraft: Der freie Fall 77
Teil II Moegen Die Kraefte Der Physik Mit Ihnen Sein 81
Kapitel 5 Ziehen und Schieben: Kraefte 83
Kraefte walten ueberall 83
Buehne frei fuer das erste newtonsche Gesetz 84
In Schwung kommen: Masse und Traegheit 85
Masse fuer Masse 86
Darf ich vorstellen: Das zweite newtonsche Gesetz 86
Krafteinheit 87
Resultierende Kraefte 87
Das grosse Finale: Das dritte newtonsche Gesetz 92
Reibung und das dritte newtonsche Gesetz 93
Winkel und Kraefte im dritten newtonschen Gesetz 95
Im Gleichgewicht 97
Kapitel 6 Auf der schiefen Bahn: Geneigte Ebenen und Reibung 101
Nur nicht runterziehen lassen: Gravitation 101
Rolltreppe abwaerts: Die schiefe Ebene 102
Winkelzuege 103
Beschleunigung macht Spass 105
Reibereien 105
Reibung und Normalkraft 106
Der Reibungskoeffizient 106
Haften und Gleiten 108
Mit Reibung bergauf 109
Schwerkraft und Flugbahnen 114
Hoch hinaus: Die Maximalhoehe 114
In hoechste Hoehen: Flugzeit 115
Hin und zurueck: Die gesamte Flugdauer 115
Ein Schuss in einem beliebigen Winkel 116
Kapitel 7 Ringelreihen und Kettenkarussell: Kreisbewegungen 119
Immer rundherum: Gleichfoermige Kreisbewegung 120
Richtungsaenderung: Die Zentripetalbeschleunigung 121
Unter dem Einfluss der Zentripetalbeschleunigung 122
Der Betrag der Zentripetalbeschleunigung 122
Wie am Schnuerchen: Zentripetalkraft 122
Mit Vollgas durch die Kurve: Die Zentripetalkraft hilft 124
Winkelkoordinaten: Entfernung, Geschwindigkeit, Beschleunigung 126
Der Apfel faellt nicht weit vom Stamm: Das newtonsche Gravitationsgesetz 128
Gravitation an der Erdoberflaeche: Die Erdbeschleunigung 129
Kreisbahnen und das Gravitationsgesetz 130
Rundherum: Vertikale Kreisbewegung 134
Teil III Energie Und Arbeit 137
Kapitel 8 Physik in Aktion 139
Es ist nicht so, wie Sie denken ... 139
Arbeit messen 140
Gewichte stemmen 140
Zug um Zug 141
Negative Arbeit 142
Mit Schwung voran: Kinetische Energie 143
Eine Formel fuer die kinetische Energie 144
Kinetische Energie in der Praxis 145
Das wahre Leben: Resultierende Kraefte 147
Energievorrat: Potenzielle Energie 148
Der Kampf gegen die Schwerkraft 149
Baeumchen, wechsle dich! Die Umwandlung von kinetischer in potenzielle Energie 150
Am Scheideweg: Konservative und nicht-konservative Kraefte 150
Vorwaerts, rueckwaerts, rundherum: Energieerhaltung 152
Wie im freien Fall 153
Hoch hinaus 154
Arbeite schneller, die Leistung zaehlt! 154
Leistung messen 155
Was Leistung sonst noch bedeutet 156
Kapitel 9 Schwungvoll: Impuls und Kraftstoss 157
Rempelei: Der Kraftstoss 157
Impulse geben 159
Der Zusammenhang zwischen Impuls und Kraftstoss 160
Noch einmal Poolbillard: Kraftstoss und Impuls 161
Kraftvoll durch den Regen 162
Impulserhaltung 163
Geschwindigkeit im Griff: Impulserhaltung in der Praxis 164
Impulserhaltung und Schussgeschwindigkeit 165
Auto gegen Auto: Elastische und inelastische Stoesse 167
Kapitel 10 Wie man's dreht und wendet: Rotationsbewegungen 173
Von der geradlinigen Bewegung zur Rotation 173
Die Tangentialbewegung 174
Die Tangentialgeschwindigkeit 174
Die Tangentialbeschleunigung 176
Die Zentripetalbeschleunigung 177
Vektoren und Rotationsbewegungen 178
Der Vektor der Winkelgeschwindigkeit 178
Der Vektor der Winkelbeschleunigung 179
Drehen und Wenden: Das Drehmoment 180
Die Drehmomentgleichung 181
Hebelarme verstehen 183
Drehmomente bestimmen 183
Das Drehmoment als Vektor 185
Nicht wackeln: Rotationsgleichgewicht 186
Flagge zeigen: Immer schoen im Gleichgewicht 186
Ein Rotationsgleichgewicht mit Reibung 188
Kapitel 11 Immer rundherum: Dynamik von Rotationsbewegungen 191
Das zweite newtonsche Gesetz in Rotation 191
Tangentialbeschleunigung und Winkelbeschleunigung 193
Das Traegheitsmoment 193
Das Traegheitsmoment unter der Lupe 194
Angewandte Traegheit: Drehmomente im CD-Player 195
Winkelbeschleunigung und Drehmoment: Noch ein Beispiel 197
Arbeit und kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 198
In der Tretmuehle: Arbeit bei Rotationen 198
Kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 200
Die kinetische Energie der Rotation auf einer Rampe 201
Nicht zu bremsen: Der Drehimpuls 203
Die Drehimpulserhaltung 204
Satellitenbahnen: Die Drehimpulserhaltung in der Praxis 204
Kapitel 12 Hin und her, hin und her: Harmonische Bewegungen 207
Federkraft: Das hookesche Gesetz 207
Immer schoen nachfedern 208
Das hookesche Gesetz und die Richtung der Kraft 209
Die einfache harmonische Bewegung 209
Senkrecht und waagerecht 210
Ein genauerer Blick auf die harmonische Bewegung 211
Die Kreisfrequenz einer Masse an einer Feder 217
Die Energie in einfachen harmonischen Bewegungen 219
Schwingende Pendel 221
Teil IV Alles UEber Waerme 223
Kapitel 13 Heiss auf Thermodynamik 225
Der Sprung ins warme Wasser 225
Das Thermometer sagt Celsius 226
US-Thermometer sagen Fahrenheit 226
Das Thermometer sagt Kelvin 226
Es wird warm: Laengenausdehnung 227
Noch ein Koeffizient 228
Ein Beispiel fuer Gleisarbeiter 229
Es bleibt warm: Volumenausdehnung 230
Mit dem (Waerme-)Strom schwimmen 230
Die Phase aendert sich, die Temperatur nicht 233
Phasenumwandlung: Das Eis ist gebrochen! 233
Gut versteckt: Latente Waerme 234
Kapitel 14 Hier, nimm meine Jacke: Waermeuebertragung 237
In Wallung versetzt: Konvektion 237
Autsch, das war heiss! Waermeleitung 239
Wovon die Waermeleitung abhaengt 239
Die Gleichung fuer die Waermeleitung anwenden 241
Warme Strahlung 242
Die Strahlung ist da, auch wenn man sie nicht sieht 242
Schwarze Koerper 244
Das Geheimnis der Avogadro-Zahl 245
Das Gasgesetz wird geschmiedet 246
Ein Beispiel: Der Druck eines idealen Gases 248
Alternativen: Die Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac 248
Gasmolekuele haben's eilig 249
Die Geschwindigkeit von Luftmolekuelen 250
Die kinetische Energie eines idealen Gases 250
Kapitel 15 Waerme trifft Arbeit: Die Hauptsaetze der Thermodynamik 253
Das thermische Gleichgewicht erreichen: Nullter Hauptsatz 253
Waerme und Arbeit erhalten: Der erste Hauptsatz 254
Energieerhaltung mit Zahlen 255
Die Zustaende aendern sich 256
Vom Umgang mit spezifischen Waermekapazitaeten 262
Wohin die Waerme fliesst: Der zweite Hauptsatz 263
Arbeit aus Waerme mit Waermekraftmaschinen 264
Vom Wirkungsgrad einer Dampfmaschine 264
Man kann nicht alles haben, sagt Carnot 265
Kaelter geht's nicht: Der dritte (und absolut letzte) Hauptsatz 267
Teil V Elektrischer Strom Und Magnete 269
Kapitel 16 Wie elektrisiert 271
Plus oder minus? Die Ladung von Elektron und Proton 271
Ziehen und Schieben: Elektrische Kraefte 272
Das coulombsche Gesetz 272
Abstand halten 273
Die Geschwindigkeit von Elektronen 274
Kraefte zwischen mehreren Ladungen 274
Wirkung aus der Ferne: Elektrische Felder 276
Aus allen Richtungen: Felder von Punktladungen 277
Ganz schoen geladen: Das elektrische Feld im Plattenkondensator 278
Die Spannung hochdrehen 280
Berechnung der elektrischen potenziellen Energie 280
Spannung ist Potenzial 282
Das elektrische Potenzial bleibt erhalten 283
Das elektrische Potenzial von Punktladungen 284
Aufladen, was die Kapazitaet hergibt 285
Kapitel 17 Staendig unter Strom 289
Der lange Marsch der Elektronen: Strom 289
Strom definieren 290
Strom in Batterien berechnen 290
Widerstandsfaehig: Das ohmsche Gesetz 291
Der Strom durch einen Widerstand 291
Ganz spezifische Widerstaende 292
Leistung lohnt sich 293
Schoen der Reihe nach: Reihenschaltungen 293
Alles auf einmal: Parallelschaltungen 294
Maschendraht und Knoten: Die kirchhoffschen Regeln 295
Anwendung der Maschenregel 296
Rechnen mit vielen Maschen 297
Kondensatoren im Kreis 299
Kondensatoren in Parallelschaltung 299
Kondensatoren in Reihenschaltung 300
Kondensator plus Widerstand gleich RC-Schaltkreis 302
Kapitel 18 UEberaus anziehend: Magnetismus 305
Anziehen und Abstossen 305
Die Wirkung auf bewegte Ladungen 307
Die Staerke magnetischer Kraefte 308
Gebogene Bahnen: Ladungen im Magnetfeld 309
Magnetfelder arbeiten nicht ... 310
... aber sie wirken trotzdem! 310
Stroeme verbiegen 312
Kraefte auf Stroeme 312
Rotierende Schleifen 313
Das Magnetfeld eines Drahts 315
Magnetfelder in Leiterschleifen 317
Schoen gleichmaessig: Magnetfelder von Spulen 319
Kapitel 19 Spannende Stroeme 321
Eine Spannung wird induziert 321
Spannende Bewegung im Magnetfeld 322
Induktionsspannung und Flaeche 323
Faraday und der Fluss 324
Richtige Vorzeichen: Die lenzsche Regel 326
Induktivitaeten 328
Auf und ab: Wechselstromkreise 329
Harmonische Sinusspannung 330
Im Gleichschritt durch den Widerstand 330
Am Kondensator eilt der Strom voraus 331
An der Spule troedelt der Strom 334
Dreifache Herausforderung: RCL-Stromkreise 336
Kapitel 20 Linsen und Spiegel im Rampenlicht 339
Alles ueber Spiegel - legeipS rebue sellA 339
Licht wird abgelenkt 340
Licht brechen mit Snellius 340
Gemessene und gefuehlte Tiefe 341
Spieglein, Spieglein an der Wand 343
Hohlspiegel wirken vergroessernd 343
Konvexe Spiegel wirken verkleinernd 348
Mit Linsen sieht man besser 349
Sammellinsen wirken vergroessernd 349
Zerstreuungslinsen wirken verkleinernd 353
Teil VI Der Top-Ten-Teil 355
Kapitel 21 Alles ist relativ(istisch) 357
Die Natur behandelt alle gleich 357
Licht ist immer gleich schnell 358
Bei hoher Geschwindigkeit dehnt sich die Zeit 359
Raumfahrer altern langsamer 359
Bei hoher Geschwindigkeit schrumpft die Laenge 360
Materie ist gleich Energie 360
Materie plus Antimaterie gleich ... bumm 361
Die Sonne verliert an Masse 361
Es geht nicht schneller 362
Und Newton hat trotzdem recht! 362
Kapitel 22 Zehn wilde Theorien 365
Ganz klein ... und ganz anders 365
Hier und da zugleich 366
Gravitation kruemmt den Raum 367
Schwarze Loecher halten Licht fest 367
Geht's noch kleiner? 368
Explosive Mischung: Materie und Antimaterie 368
Auch nicht schlecht: Supernovae 369
Vom Urknall zum Endknall 369
Dunkle Bedrohung 369
Zukunftsphysik 370
Anhang: Loesungen 371
Glossar 387
Stichwortverzeichnis 391
Einfuehrung 23
UEber dieses Buch 23
Konventionen in diesem Buch 23
Was Sie nicht lesen muessen 24
Toerichte Annahmen ueber den Leser 24
Wie dieses Buch aufgebaut ist 24
Teil I: Die Grundlagen 24
Teil II: Moegen die Kraefte der Physik mit Ihnen sein 25
Teil III: Energie und Arbeit 25
Teil IV: Alles ueber Waerme 25
Teil V: Elektrischer Strom und Magnete 25
Teil VI: Der Top-Ten-Teil 25
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26
Wie es weitergeht 26
Teil I Die Grundlagen 27
Kapitel 1 Mit Physik die Welt verstehen 29
Womit sich die Physik beschaeftigt 29
Mit Bewegung faengt es an 30
UEberall ist Energie 31
Warm und gemuetlich 32
Vom Blitzschlag zum Laserstrahl 32
Verrueckt, verrueckter ... Physik! 33
Kapitel 2 Die Grundlagen verstehen 35
Nicht erschrecken, es ist nur Physik 36
Messen und Voraussagen 37
Die Einheiten im Auge behalten 38
Von Meter zu Ellen und zurueck: Einheiten umrechnen 39
Nieder mit den Nullen: Die wissenschaftliche Schreibweise 41
Die Genauigkeit von Messwerten 42
Ziffern, die zaehlen 42
Fehler zugeben 43
Etwas einfache Algebra 44
... und noch ein bisschen Trigonometrie 45
Kapitel 3 Geschwindigkeit ist keine Hexerei 47
Strecken und Entfernungen 48
Achsen gliedern die Welt 49
Von der Strecke zur Geschwindigkeit 50
Was ist eigentlich Geschwindigkeit? 51
Ein Blick auf den Tacho: Momentangeschwindigkeit 52
Gleichmaessig voran: Konstante Geschwindigkeit 52
Stop-and-go: Wechselnde Geschwindigkeit 52
Mittelmass: Durchschnittsgeschwindigkeit 52
Mittlere gegen konstante Geschwindigkeit 53
Schneller oder langsamer: Beschleunigung 54
Die Definition der Beschleunigung 55
Die Einheit der Beschleunigung 55
Positive und negative Beschleunigungen 57
Mittlere und momentane Beschleunigung 57
Konstante und variable Beschleunigung 57
Die Beziehung zwischen Beschleunigung, Zeit und Strecke 58
Eine nahe liegende Beziehung 58
Noch mehr Geschwindigkeit 59
Die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Strecke 61
Kapitel 4 Richtungsweisend: Wo geht es lang? 63
Vektoren verstehen 63
Orientierungshilfe: Das Vektorprinzip 64
Von A nach B: Vektoren addieren 65
Neue Wege gehen: Vektoren subtrahieren 66
Zahlenspiele mit Vektoren 67
Vektoren und ihre Komponenten 69
Komponenten von Vektoren aus Betraegen und Winkeln bestimmen 69
Betraege und Winkel aus Vektorkomponenten bestimmen 71
Vektoren entraetseln 73
Strecken sind auch Vektoren 74
Noch ein Vektor: Geschwindigkeit 75
Einer geht noch: Beschleunigung 75
Im Bann der Schwerkraft: Der freie Fall 77
Teil II Moegen Die Kraefte Der Physik Mit Ihnen Sein 81
Kapitel 5 Ziehen und Schieben: Kraefte 83
Kraefte walten ueberall 83
Buehne frei fuer das erste newtonsche Gesetz 84
In Schwung kommen: Masse und Traegheit 85
Masse fuer Masse 86
Darf ich vorstellen: Das zweite newtonsche Gesetz 86
Krafteinheit 87
Resultierende Kraefte 87
Das grosse Finale: Das dritte newtonsche Gesetz 92
Reibung und das dritte newtonsche Gesetz 93
Winkel und Kraefte im dritten newtonschen Gesetz 95
Im Gleichgewicht 97
Kapitel 6 Auf der schiefen Bahn: Geneigte Ebenen und Reibung 101
Nur nicht runterziehen lassen: Gravitation 101
Rolltreppe abwaerts: Die schiefe Ebene 102
Winkelzuege 103
Beschleunigung macht Spass 105
Reibereien 105
Reibung und Normalkraft 106
Der Reibungskoeffizient 106
Haften und Gleiten 108
Mit Reibung bergauf 109
Schwerkraft und Flugbahnen 114
Hoch hinaus: Die Maximalhoehe 114
In hoechste Hoehen: Flugzeit 115
Hin und zurueck: Die gesamte Flugdauer 115
Ein Schuss in einem beliebigen Winkel 116
Kapitel 7 Ringelreihen und Kettenkarussell: Kreisbewegungen 119
Immer rundherum: Gleichfoermige Kreisbewegung 120
Richtungsaenderung: Die Zentripetalbeschleunigung 121
Unter dem Einfluss der Zentripetalbeschleunigung 122
Der Betrag der Zentripetalbeschleunigung 122
Wie am Schnuerchen: Zentripetalkraft 122
Mit Vollgas durch die Kurve: Die Zentripetalkraft hilft 124
Winkelkoordinaten: Entfernung, Geschwindigkeit, Beschleunigung 126
Der Apfel faellt nicht weit vom Stamm: Das newtonsche Gravitationsgesetz 128
Gravitation an der Erdoberflaeche: Die Erdbeschleunigung 129
Kreisbahnen und das Gravitationsgesetz 130
Rundherum: Vertikale Kreisbewegung 134
Teil III Energie Und Arbeit 137
Kapitel 8 Physik in Aktion 139
Es ist nicht so, wie Sie denken ... 139
Arbeit messen 140
Gewichte stemmen 140
Zug um Zug 141
Negative Arbeit 142
Mit Schwung voran: Kinetische Energie 143
Eine Formel fuer die kinetische Energie 144
Kinetische Energie in der Praxis 145
Das wahre Leben: Resultierende Kraefte 147
Energievorrat: Potenzielle Energie 148
Der Kampf gegen die Schwerkraft 149
Baeumchen, wechsle dich! Die Umwandlung von kinetischer in potenzielle Energie 150
Am Scheideweg: Konservative und nicht-konservative Kraefte 150
Vorwaerts, rueckwaerts, rundherum: Energieerhaltung 152
Wie im freien Fall 153
Hoch hinaus 154
Arbeite schneller, die Leistung zaehlt! 154
Leistung messen 155
Was Leistung sonst noch bedeutet 156
Kapitel 9 Schwungvoll: Impuls und Kraftstoss 157
Rempelei: Der Kraftstoss 157
Impulse geben 159
Der Zusammenhang zwischen Impuls und Kraftstoss 160
Noch einmal Poolbillard: Kraftstoss und Impuls 161
Kraftvoll durch den Regen 162
Impulserhaltung 163
Geschwindigkeit im Griff: Impulserhaltung in der Praxis 164
Impulserhaltung und Schussgeschwindigkeit 165
Auto gegen Auto: Elastische und inelastische Stoesse 167
Kapitel 10 Wie man's dreht und wendet: Rotationsbewegungen 173
Von der geradlinigen Bewegung zur Rotation 173
Die Tangentialbewegung 174
Die Tangentialgeschwindigkeit 174
Die Tangentialbeschleunigung 176
Die Zentripetalbeschleunigung 177
Vektoren und Rotationsbewegungen 178
Der Vektor der Winkelgeschwindigkeit 178
Der Vektor der Winkelbeschleunigung 179
Drehen und Wenden: Das Drehmoment 180
Die Drehmomentgleichung 181
Hebelarme verstehen 183
Drehmomente bestimmen 183
Das Drehmoment als Vektor 185
Nicht wackeln: Rotationsgleichgewicht 186
Flagge zeigen: Immer schoen im Gleichgewicht 186
Ein Rotationsgleichgewicht mit Reibung 188
Kapitel 11 Immer rundherum: Dynamik von Rotationsbewegungen 191
Das zweite newtonsche Gesetz in Rotation 191
Tangentialbeschleunigung und Winkelbeschleunigung 193
Das Traegheitsmoment 193
Das Traegheitsmoment unter der Lupe 194
Angewandte Traegheit: Drehmomente im CD-Player 195
Winkelbeschleunigung und Drehmoment: Noch ein Beispiel 197
Arbeit und kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 198
In der Tretmuehle: Arbeit bei Rotationen 198
Kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 200
Die kinetische Energie der Rotation auf einer Rampe 201
Nicht zu bremsen: Der Drehimpuls 203
Die Drehimpulserhaltung 204
Satellitenbahnen: Die Drehimpulserhaltung in der Praxis 204
Kapitel 12 Hin und her, hin und her: Harmonische Bewegungen 207
Federkraft: Das hookesche Gesetz 207
Immer schoen nachfedern 208
Das hookesche Gesetz und die Richtung der Kraft 209
Die einfache harmonische Bewegung 209
Senkrecht und waagerecht 210
Ein genauerer Blick auf die harmonische Bewegung 211
Die Kreisfrequenz einer Masse an einer Feder 217
Die Energie in einfachen harmonischen Bewegungen 219
Schwingende Pendel 221
Teil IV Alles UEber Waerme 223
Kapitel 13 Heiss auf Thermodynamik 225
Der Sprung ins warme Wasser 225
Das Thermometer sagt Celsius 226
US-Thermometer sagen Fahrenheit 226
Das Thermometer sagt Kelvin 226
Es wird warm: Laengenausdehnung 227
Noch ein Koeffizient 228
Ein Beispiel fuer Gleisarbeiter 229
Es bleibt warm: Volumenausdehnung 230
Mit dem (Waerme-)Strom schwimmen 230
Die Phase aendert sich, die Temperatur nicht 233
Phasenumwandlung: Das Eis ist gebrochen! 233
Gut versteckt: Latente Waerme 234
Kapitel 14 Hier, nimm meine Jacke: Waermeuebertragung 237
In Wallung versetzt: Konvektion 237
Autsch, das war heiss! Waermeleitung 239
Wovon die Waermeleitung abhaengt 239
Die Gleichung fuer die Waermeleitung anwenden 241
Warme Strahlung 242
Die Strahlung ist da, auch wenn man sie nicht sieht 242
Schwarze Koerper 244
Das Geheimnis der Avogadro-Zahl 245
Das Gasgesetz wird geschmiedet 246
Ein Beispiel: Der Druck eines idealen Gases 248
Alternativen: Die Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac 248
Gasmolekuele haben's eilig 249
Die Geschwindigkeit von Luftmolekuelen 250
Die kinetische Energie eines idealen Gases 250
Kapitel 15 Waerme trifft Arbeit: Die Hauptsaetze der Thermodynamik 253
Das thermische Gleichgewicht erreichen: Nullter Hauptsatz 253
Waerme und Arbeit erhalten: Der erste Hauptsatz 254
Energieerhaltung mit Zahlen 255
Die Zustaende aendern sich 256
Vom Umgang mit spezifischen Waermekapazitaeten 262
Wohin die Waerme fliesst: Der zweite Hauptsatz 263
Arbeit aus Waerme mit Waermekraftmaschinen 264
Vom Wirkungsgrad einer Dampfmaschine 264
Man kann nicht alles haben, sagt Carnot 265
Kaelter geht's nicht: Der dritte (und absolut letzte) Hauptsatz 267
Teil V Elektrischer Strom Und Magnete 269
Kapitel 16 Wie elektrisiert 271
Plus oder minus? Die Ladung von Elektron und Proton 271
Ziehen und Schieben: Elektrische Kraefte 272
Das coulombsche Gesetz 272
Abstand halten 273
Die Geschwindigkeit von Elektronen 274
Kraefte zwischen mehreren Ladungen 274
Wirkung aus der Ferne: Elektrische Felder 276
Aus allen Richtungen: Felder von Punktladungen 277
Ganz schoen geladen: Das elektrische Feld im Plattenkondensator 278
Die Spannung hochdrehen 280
Berechnung der elektrischen potenziellen Energie 280
Spannung ist Potenzial 282
Das elektrische Potenzial bleibt erhalten 283
Das elektrische Potenzial von Punktladungen 284
Aufladen, was die Kapazitaet hergibt 285
Kapitel 17 Staendig unter Strom 289
Der lange Marsch der Elektronen: Strom 289
Strom definieren 290
Strom in Batterien berechnen 290
Widerstandsfaehig: Das ohmsche Gesetz 291
Der Strom durch einen Widerstand 291
Ganz spezifische Widerstaende 292
Leistung lohnt sich 293
Schoen der Reihe nach: Reihenschaltungen 293
Alles auf einmal: Parallelschaltungen 294
Maschendraht und Knoten: Die kirchhoffschen Regeln 295
Anwendung der Maschenregel 296
Rechnen mit vielen Maschen 297
Kondensatoren im Kreis 299
Kondensatoren in Parallelschaltung 299
Kondensatoren in Reihenschaltung 300
Kondensator plus Widerstand gleich RC-Schaltkreis 302
Kapitel 18 UEberaus anziehend: Magnetismus 305
Anziehen und Abstossen 305
Die Wirkung auf bewegte Ladungen 307
Die Staerke magnetischer Kraefte 308
Gebogene Bahnen: Ladungen im Magnetfeld 309
Magnetfelder arbeiten nicht ... 310
... aber sie wirken trotzdem! 310
Stroeme verbiegen 312
Kraefte auf Stroeme 312
Rotierende Schleifen 313
Das Magnetfeld eines Drahts 315
Magnetfelder in Leiterschleifen 317
Schoen gleichmaessig: Magnetfelder von Spulen 319
Kapitel 19 Spannende Stroeme 321
Eine Spannung wird induziert 321
Spannende Bewegung im Magnetfeld 322
Induktionsspannung und Flaeche 323
Faraday und der Fluss 324
Richtige Vorzeichen: Die lenzsche Regel 326
Induktivitaeten 328
Auf und ab: Wechselstromkreise 329
Harmonische Sinusspannung 330
Im Gleichschritt durch den Widerstand 330
Am Kondensator eilt der Strom voraus 331
An der Spule troedelt der Strom 334
Dreifache Herausforderung: RCL-Stromkreise 336
Kapitel 20 Linsen und Spiegel im Rampenlicht 339
Alles ueber Spiegel - legeipS rebue sellA 339
Licht wird abgelenkt 340
Licht brechen mit Snellius 340
Gemessene und gefuehlte Tiefe 341
Spieglein, Spieglein an der Wand 343
Hohlspiegel wirken vergroessernd 343
Konvexe Spiegel wirken verkleinernd 348
Mit Linsen sieht man besser 349
Sammellinsen wirken vergroessernd 349
Zerstreuungslinsen wirken verkleinernd 353
Teil VI Der Top-Ten-Teil 355
Kapitel 21 Alles ist relativ(istisch) 357
Die Natur behandelt alle gleich 357
Licht ist immer gleich schnell 358
Bei hoher Geschwindigkeit dehnt sich die Zeit 359
Raumfahrer altern langsamer 359
Bei hoher Geschwindigkeit schrumpft die Laenge 360
Materie ist gleich Energie 360
Materie plus Antimaterie gleich ... bumm 361
Die Sonne verliert an Masse 361
Es geht nicht schneller 362
Und Newton hat trotzdem recht! 362
Kapitel 22 Zehn wilde Theorien 365
Ganz klein ... und ganz anders 365
Hier und da zugleich 366
Gravitation kruemmt den Raum 367
Schwarze Loecher halten Licht fest 367
Geht's noch kleiner? 368
Explosive Mischung: Materie und Antimaterie 368
Auch nicht schlecht: Supernovae 369
Vom Urknall zum Endknall 369
Dunkle Bedrohung 369
Zukunftsphysik 370
Anhang: Loesungen 371
Glossar 387
Stichwortverzeichnis 391