Einleitung 25

Teil I: Grundlagen

1 Einführung in die Physik 31

Was ist Physik? 31

Physik: Experiment und Theorie 33

Wenn eine exakte Lösung nicht möglich ist, muss man sich ihr annähern 35

Größen und ihre Einheiten 36

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 40

Teil II: Mechanik

2 Stillstand verboten: Bewegungen 41

Sie machen Geschwindigkeit aus: Meter und Sekunden 42

Geschwindigkeit ist keine Hexerei 44

Das Gaspedal durchdrücken: Die Beschleunigung 46

Zusammengesetzte Bewegungen 48

Runde um Runde: Kreisbewegungen 50

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 55

3 Sie bestimmen das Geschehen: Kräfte 57

Das Konzept des Massenpunkts 57

Der Begriff Kraft 58

Die Grundlage der Mechanik: Die Newtonschen Gesetze 59

Sie zieht nach unten: Die Gravitation 62

Träge und schwer zugleich: Die Masse 64

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 68

4 Arbeit und Energie 69

Physikalische Arbeit ist Kraft mal Weg 69

Sie geht nicht verloren: Die Energie 72

Unscheinbar, aber wichtig: Der Impuls 76

Die Zeit ist entscheidend: Die Leistung 79

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 80

5 Rotationsbewegungen 81

Größen zur Beschreibung von Rotationsbewegungen 81

Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung bei Rotationsbewegungen 83

Auf den Abstand zur Drehachse kommt es an: Das Drehmoment 83

Wie ist die Masse verteilt? Das Trägheitsmoment 85

Vergleich der Beschreibung von Translations- und Rotationsbewegungen 88

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 92

Teil III: Thermodynamik

6 Körper aus kleinen Flitzern: Gase 95

Beschreibung von Gasen 95

Das ideale Gasgesetz 97

Energetische Betrachtungen 104

Nicht alle Teilchen sind gleich schnell: Die Maxwell-Verteilung 106

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 109

7 Heiß und kalt: Wärmephänomene 111

Ein Maß für die Wärme: Die Temperatur 111

Mit der Temperatur wachsen: Die Wärmeausdehnung 116

Jeder Körper kann Wärme speichern: Die Wärmekapazität 118

Wärme kann auch übertragen werden: Der Wärmetransport 123

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 127

8 Die Hauptsätze der Thermodynamik 129

Sie fassen die Thermodynamik zusammen: Die vier Hauptsätze 129

Thermodynamische Prozesse 132

Eine etwas suspekte Größe: Die Entropie 139

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 141

Teil IV: Elektromagnetismus

9 Ladungen und Felder 143

Anziehend oder abstoßend: Ladungen 143

Wissenswertes über Ladungen 144

Erzeugung bzw. Trennung von Ladungen 146

Die Kraft zwischen zwei Ladungen: Die Coulombkraft 148

Eine zunächst abstrakte, aber ziemlich wichtige Größe: Das elektrische Feld 149

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 154

10 Weitere Größen der Elektrostatik: Arbeit, Energie und Spannung 155

Ein elektrisches Feld ist voller Energie: Elektrische Energie 155

Elektrische Verschiebearbeit 157

Eine zunächst abstrakte Größe: Das elektrische Potential 158

Eine wohlbekannte Größe: Die Spannung 159

Sie dienen der Speicherung von Ladung: Kondensatoren 161

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 167

11 Elektrizität und Magnetismus hängen eng zusammen: Der Elektromagnetismus 169

Magnetismus pur:Permanentmagnete 169

Elektrische Ströme erzeugen Magnetfelder 171

Mathematische Beschreibung von Magnetfeldern 174

Alle Materialien sind magnetisch 179

Sich ändernde Magnetfelder erzeugen Spannungen: Die Induktion 184

Selbstinduktion 187

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 193

12 Gleich- und Wechselstromkreise 195

In Metallen bewegen sich Elektronen: Der elektrische Strom 195

Von nichts kommt nichts: Energiequellen 197

Nicht widerstandsfrei: Das Ohm'sche Gesetz 197

Berechnung von Strom und Spannung: Die Kirchhoff'schen Regeln 200

Auch ein Stromkreis verbraucht Leistung 202

Ständige Änderungen: Wechselströme 203

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 209

13 Harmonische Schwingungen 211

Beispiele harmonischer Schwingungen 211

Eine Differentialgleichung: Die Schwingungsgleichung 217

Größen zur Beschreibung von Schwingungen 218

Überlagerung von Schwingungen 222

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 226

14 Der Idealfall wird selten erreicht:Reale Schwingungen 227

Sie währen nicht unendlich lange: Gedämpfte Schwingungen 227

Sich gemeinsam bewegen: Gekoppelte Schwingungen 235

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 239

15 Sie schwingen in Raum und Zeit: Wellen 241

Sowohl zeit- als auch ortsabhängig: Definition von Wellen 241

Wellen können in einer Vielzahl von Formen auftreten:

Typen von Wellen 242

Sie regelt das Verhalten von Wellen: Die Wellengleichung 244

Größen zur Beschreibung von Wellen 246

Die Überlagerung von Wellen 248

Wellen können um die Ecke gehen: Die Beugung 253

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 257

16 Wasser, Schall und Licht 259

Der Namensgeber: Wasserwellen 259

Der Ton macht die Musik: Schallwellen 261

Es kommt in mehreren Gestalten daher: Das Licht 266

Unendlich weit: Das elektromagnetische Spektrum 273

Übungsaufgaben zu diesem Kapitel 274

Glossar 275

Lösungen 289

Index 313