Inhalt Physik 1

Vorlesungen

1: Mechanik der Massenpunkte

Ortsvektor, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bahnkurve

2: Kreisbewegung

Polarkoordinaten, Winkelgeschwindigkeit, Bahngeschwindigkeit, Beschleunigungen, Dynamik, Newton: Axiome, Träge Masse

3: Zerlegung der Kräfte

Kraftkomponenten, Gleichgewicht, Elastisches Pendel, Arbeit und Leistung, Kinetische und Potentielle Energie, Energieerhaltung, Kraftfeld und Potential

4: Mathematisches Pendel

Pendel, Impuls, Impulserhaltung, Schwerpunkt, Erhaltung des Schwerpunkts, Rückstoßantrieb, Schubkraft

5: Elastischer Stoß

Elastischer Stoß, Unelastischer Stoß, Labor- und Schwerpunktsystem, Impulsübertrag, Energieübertrag

6: Bezugssysteme und Trägheitskräfte

Trägheitskräfte, Gleichförmig Passatwinde bewegtes Bezugssystem, Galilei Invarianz, Relativitätsprinzip, Gleichförmig beschleunigte Bezugssysteme, Pseudokraft, Rotierende Bezugssysteme, Scheinkräfte, Coriolis Kraft, Zentrifugalkraft, Satellit auf der Umlaufbahn, Erde als rotierendes System

7: Mechanik des starren Körpers

Starrer Körper, Translation und Rotation, Rotationsenergie und Trägheitsmoment, Drehimpuls und Drehmoment, Beispiele für Trägheitsmomente, Steinerscher Satz, Energieumwandlung, Gleichgewicht des starren Körpers, Drehschwingungen, Physikalisches Pendel

8: Freie Achsen

Achsen, Freie Hauptträgheitsachsen, Figurenachse, Momentane Drehachse, Drehimpulsachse, Mathematische Beschreibung, Präzession, Unwucht, Gyroskop, Kinderkreisel

9: Reibungskräfte

Reibungskräfte, Stokes Reibung, Newton Reibung

10: Gravitation

Gravitation, Planetenbahnen, Messung der Gravitationskonstante, Cavendish, Gravitationsfeld, Mond-Erde, Keplersche Gesetze, Zweiteilchensystem mit inneren Kräften, Gravitation zwischen zwei Himmelskörpern

11: System Erde-Mond

Diskussion Planetenbewegung, Ebbe und Flut

12: Lorentztransformationen

Lorentz- Transformationen, Unterschied zur Galilei Transformation, Kontraktion im Raum, Dilatation in der Zeit, Relativistische Mechanik, Umwandlung von Masse in Energie, Euklidische Geometrie, Minkowski Geometrie, Zwillingsparadoxon

13: Mechanik deformierbarer Körper

Mechanik deformierbarer Körper, Hooksches Gesetz, Scherung, Biegung eines Balkens, Druck in ruhenden Flüssigkeiten, Schweredruck, Hydrostatisches Paradoxon, Archimedisches Prinzip, Druck und Volumen ruhender Gase, Ideales Gas, Barometrische Höhenformel

14: Oberflächenspannung Kapillarität

Oberflächenspannung und Kapillarität, Seifenlamelle, Minimalflächen, Grenzflächen, hydrophil, hydrophob, Bewegungen von Flüssigkeiten und Gasen, Gleichung von Bernoulli, Magnuseffekt, Tragflügel, laminare oder schlichte Strömung, Gleichung von Hagen-Poseuille

15: Turbulente Strömung realer Flüssigkeiten

Turbulente Strömungen, ideale – und zähe Flüssigkeiten, Navier – Stokes Gleichungen, große Scherkräfte, Wirbelstraßen

16: Ähnlichkeitsgesetze und Reynoldsche Zahl

Ähnlichkeitsgesetze und Reynoldsche Zahl, Schwingungen und Wellen, freie Schwingungen, gedämpfte Schwingungen, Lösung mit komplexen Zahlen, Energie im gedämpften Oszillator, Gütefaktor, Grenzfälle, erzwungene Schwingungen,

17: Überlagerung von Schwingungen

Überlagerung von Schwingungen, gekoppelte Oszillatoren, Schwebungen, Wellen, Transversalschwingung, Wellengleichung, Reflexion einer Seilwelle,

Schallwellen in Gasen

18: Schwingung/Wellen

Harmonische Wellen, stehende Wellen, im Wellenleiter, Resonanzen, Klangfarbe, Oberwellen, Fourieranalyse, Musikinstrumente, Kreis des Pytagoras, Empfindungen des menschlichen Ohrs, Energie der Wellen, Intensität, Lautstärke, Dezibel, Phon, Dopplereffekt, Kopfwellen, Machscher Kegel

19: Kinetische Gastheorie

Zustandsgrößen, Freiheitsgrade, Kinetische Gastheorie, Druck, Grundgleichung der kinetischen Gastheorie, Zusammenhang von Temperatur und kinetischer Energie, Spezifische Wärme

20: Spezifische Wärme mit Translation/Rotation

Dulong-Petitsches Gesetz, Wärmekapazität, mechanisches Wärmeäquivalent, Temperaturabhängigkeit der Dichte, Zustandsgrößen idealer Gase, Wärmeausdehnung, 1. Hauptsatz der Thermodynamik,Adiabatische Zustandsänderungen, Vergleich Adiabaten – Isotherme, Dampfmaschine

21: Wärmekraftmaschinen

Wärmekraftmaschinen, Ottomotor, Heißluftmotor, Stirlingscher Kreisprozess

22: Heißluftmotor als Kältemaschine

Heißluftmotor als Kältemaschine und als Wärmepumpe, Thermodynamische Arbeit, der Carnot Zyklus, Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik, Entropie, Clausius, Entropie und Wahrscheinlichkeit, Boltzmann, Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

23: Reale Gase

Eigenvolumen, van der Waals Kovolumen, Binnendruck, Gleichung realer Gase, Phasenübergänge, Verdampfung, Sublimation, Clausius- Clapeyron

Gleichung, Verdampfungswärme, Tripelpunkt, Phasenkoexistenz

24: Latente Wärmemengen

Spezifische Schmelz - , Verdampfungs- und Sublimationswärme, Sieden, Kondensation, Joule- Thomsen – Effekt, Gasverflüssigung, Inversionstemperatur

25: Transportphänomene

Diffusion, „Barometrische Höhenformel“ für Teilchenzahldichten, Partialdrucke, Dalton Regel, Ficksche Gesetze, Diffusionsgleichung, Osmose,

Pfeffersche Zelle, Wärmetransport, Wärmeleitung, Wärmeströmung, Wärmestrahlung, Addendum: Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung