Mechanik, Relativität, Gravitation : ein Lehrbuch
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Mechanik, Relativität, Gravitation : ein Lehrbuch
（Die Physik des Naturwissenschaftlers）
Springer-Verlag, 1983
3., verb. Aufl
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内容説明・目次
内容説明
Aus den Besprechungen: "Dieses Buch ist ein Lehrbuch, das Experimentalphysik und theoretische Physik als Einheit auffasst. Es begreift die Physik nicht als Sammlung von Einzelheiten, sondern stellt die Begriffe in den Vordergrund, die fur die gesamte Physik wesentlich sind, wie Energie, Impuls, Drehimpuls. Mit ihnen wird ein Konzept entwickelt, das fur alle Teile der Physik tragfahig ist. Ohne auf Strenge zu verzichten, werden nur elementare mathematische Kenntnisse der Analysis und Vektorrechnung benoetigt. Dennoch werden ausfuhrlich Probleme und Resultate auch der aktuellen Forschung dargestellt. Das Buch soll den Studenten wahrend seines ganzen Studiums begleiten. Daruber hinaus bietet es auch dem erfahrenen Lehrer und forschenden Naturwissenschaftler neue Einsichten in den begrifflichen Aufbau der Physik." Physikalische Berichte#1
目次
I Einleitende Orientierung.- 1 Physikalische Groessen.- Groessen als Mittel des quantitativen Vergleichens.- Anwendung auf die Welt als ganze.- Theorie und Wirklichkeit.- 2 Physik und Mathematik.- Die physikalische Messung.- Mittelwert und quadratische Streuung.- Statistik der Einzelmessungen und Wahrscheinlichkeit.- Bessere und schlechtere Messverfahren.- Der Fehler einer Messung.- Streuung und Fehler in der klassischen Physik.- Streuung und Fehler in der Quantenmechanik.- Das Instrument "Mathematik".- Richtig und Falsch in der Physik.- Theorie und Mathematik.- 3 Kinematik und Dynamik.- Die kinematische Beschreibung der Bewegung.- Unphysikalische Bewegungen.- Bewegung als Transport.- 4 Die Begriffe Impuls und Energie in ihrer historischen Entwicklung.- Huygens' Untersuchungen zum elastischen Stoss.- Newtons Bewegungsgleichungen.- Newtons Prinzip der Gleichheit von actio und reactio.- Kinetische und potentielle Energie.- Ausdehnung des Energiebegriffs auf nicht-mechanische Vorgange und Systeme.- Ausdehnung des Impulsbegriffs auf nicht-mechanische Systeme.- Bewegung als Energie-Impuls-Transport.- Heisenbergs Unscharferelationen.- II Impuls und Energie.- 5 Der Transport von Energie und Impuls.- Transporte durch den leeren Raum.- Innere Energie, Ruhenergie.- Kinetische Energie.- Grenzgeschwindigkeit von Transporten.- 6 Der Begriff des Teilchens.- Energie-Impuls-Zusammenhang eines Transports.- Die Funktion E(P) fur Transporte durch den leeren Raum bei beliebiger Geschwindigkeit.- Newtonsche Teilchen.- Extrem relativistische Teilchen.- 7 Die Messung des Impulses.- Impulsmessung als Operation des Vergleichens.- Das Prinzip der Impulsmessung.- Impulsmessung bei v ? c.- Impulsaustausch eines Pendels.- Impulsmessung bei v = c.- Einheiten des Impulses.- 8 Die Messung der Energie.- Energiemessung als Operation des Vergleichens.- Verschiebungen.- Verschiebungsenergie im homogenen Gravitationsfeld.- Freier Fall im homogenen Gravitationsfeld.- Verschiebungsenergie beim Spannen einer elastischen Feder.- Einheiten der Energie.- III Stossprozesse.- 9 Allgemeine Charakterisierung von Stossprozessen.- Wechselwirkung von Energie-Impuls-Transporten.- Impuls- und Energiebilanz zwischen Anfangs- und Endzustand.- 10 Schwerpunktssystem.- Schwerpunktssystem eines Teilchens.- Schwerpunktssystem mehrerer Teilchen.- Stossinvarianten.- 11 Der elastische Stoss.- Impuls- und Energiebilanz.- Elastischer Stoss zwischen Newtonschen Teilchen.- Zentral-elastischer Stoss.- Beispiele elastischer Stossprozesse.- Compton-Effekt.- Weiche und harte Photonen beim Compton-Effekt.- Beobachtung der Compton-Streuung an gebundenen Elektronen.- Compton-Effekt am bewegten Elektron.- Reflexion von Licht am ruhenden Spiegel.- Reflexion von Licht am bewegten Spiegel.- 12 Der inelastische Stoss.- Energiebilanz.- Modell eines inelastischen Stosses.- Der total inelastische Stoss.- Franck-Hertz-Versuch.- Paarerzeugung und Paarzerstrahlung.- Absorptionsprozesse fur hochenergetische Photonen.- Emission eines Photons. Moessbauer-Effekt.- 13 Teilchenreaktionen.- Mikroskopische Reversibilitat.- Reaktionsenergie und Schwellenergie.- Aktivierungsenergie.- Beispiel einer chemischen Reaktion.- Kernfusionsreaktionen.- Proton-Proton-Stoss.- 14 Dissipative Energie-Impuls-Transporte.- Energie-Impuls-Transport in Materie.- Modell eines Stossmechanismus mit Energiedissipation.- Teilchen und Quasiteilchen.- IV Felder.- 15 Koerper und Feld als Grenzfalle des Teilchenbegriffs.- Das Problem der Lokalisierbarkeit eines Teilchens.- Die klassische Einteilung der Transporte in korpuskulare und feldartige.- 16 Verschiebungsenergie.- Energieanderungen und ihre mathematische Beschreibung. Kraft.- Die Energieformen Bewegungs- und Verschiebungsenergie.- Vorgange mit Austausch allein von Bewegungs- und Verschiebungsenergie.- Das Modell des statischen Feldes.- 17 Die mathematische Beschreibung statischer Felder.- Einteilung der statischen Felder in zwei Typen.- Statische Felder vom ersten Typ.- Statische Felder vom zweiten Typ.- Physikalische Felder.- Mathematische Felder.- Gradientenfelder.- AEquipotentialflachen.- Konservative und nicht-konservative Kraftfelder.- 18 Beispiele statischer Felder.- Das homogene Gravitationsfeld.- Gravitationsfeld eines punktartigen Koerpers.- Coulomb-Feld.- Die elastische Feder als Feld.- 19 Die Bewegung von Koerpern in statischen Feldern.- Bewegungen.- Energiebilanz bei Bewegungen.- Impulsbilanz bei Bewegungen.- Bewegungsgleichungen.- Hamiltonsche Gleichungen.- Integrale der Bewegung.- 20 Spezielle Bewegungsgleichungen und ihre Loesungen.- Bewegungsgleichungen eines Newtonschen Koerpers im homogenen Kraftfeld.- Bahnen eines Newtonschen Koerpers im homogenen Kraftfeld.- Relativistische Bewegung im homogenen Kraftfeld.- Kepler-Problem.- Kreisbahnen des Kepler-Problems.- Allgemeine Bahnkurven eines Newtonschen Koerpers beim Kepler-Problem.- Der lineare harmonische Oszillator.- Der 3-dimensionale harmonische Oszillator.- Anwendungen des harmonischen Oszillators.- Allgemeine Bedeutung des harmonischen Oszillators.- Beispiele harmonischer Oszillatoren.- 21 Bewegung eines elektrisch geladenen Koerpers im Magnetfeld.- Beschleunigung eines elektrisch geladenen Koerpers in einem Magnetfeld.- Die Funktion E(P, r) eines geladenen Koerpers im Magnetfeld.- Bewegungsgleichungen.- Das Vektorpotential als Beschreibung des Magnetfeldes.- Bahnen eines geladenen Koerpers im homogenen Magnetfeld.- Relativistische Bewegung im Magnetfeld.- 22 Austausch und Transport von Energie und Impuls durch Felder.- Energie- und Impulsbilanz eines statischen Feldes.- Die elastische Feder als Modell fur den Impulsaustausch und Impulstransport eines Feldes.- Die statische Naherung eines Feldes.- Der leere Raum als Zustand eines Feldes. Tragheitsfeld.- 23 Zwei- und Mehrkoerper-Probleme in statischer Naherung.- Bewegungsgleichungen.- Reduktion eines 2-Koerper-Problems auf ein 1-Koerper-Problem. Schwerpunkts- und Relativvariablen.- 2-Koerper-Probleme mit Feldern vom ersten Typ.- Modell eines 2-atomigen Molekuls.- Modell eines gestreckten 3-atomigen Molekuls.- Hauptachsentransformation.- Loesung des Hauptachsenproblems.- Eigenschwingungen.- Virial-Theorem.- Einige Folgerungen aus dem Virial-Theorem.- V Drehimpuls.- 24 "Naturliche" Bewegungen. Translation und Rotation.- Kinematik der Translation und Rotation.- Polare und axiale Vektoren.- 25 Der Drehimpuls.- Allgemeine Eigenschaften des Drehimpulses.- Bahndrehimpuls eines Koerpers.- Dynamische Auszeichnung eines Bezugspunkts. Rotationssymmetrische Felder.- Bahndrehimpuls eines n-Koerper-Systems.- Bahndrehimpuls eines 2-Koerper-Systems.- Bahndrehimpuls eines n-Koerper-Systems mit 2-Koerper-Wechselwirkungen.- Der gesamte Drehimpuls eines n-Koerper-Systems.- Austausch von Drehimpuls zwischen den Partnern eines 2-Koerper-Systems.- Der Spin.- 26 Energie und Drehimpuls.- Zerlegung einer Bewegung in Rotation und 1-dimensionale Bewegung (Schwingung).- Energie als Funktion des Drehimpulses.- Energie eines rotierenden starren n-Koerper-Systems.- Die Komponenten des Tragheitstensors.- Steinerscher Satz.- Haupttragheitsachsen.- 27 Rotationsbewegungen eines starren Koerpers.- Rotation um eine vorgegebene Achse.- Rollende Bewegung.- Gehemmte Rotation. Rotationsschwingungen.- Freie Rotation eines starren Koerpers. Kreisel.- Der Kreisel unter dem Einfluss eines Drehmomentes.- VI Relativitatstheorie.- 28 Bezugssysteme und Geometrie.- 29 Der absolute Raum und die absolute Zeit Newtons.- 30 Inertialsysteme und Relativitatsprinzip.- Inertialsysteme.- Relativitatsprinzip.- Galilei-Transformation.- 31 Nicht-inertiale Bezugssysteme.- Newtons Unterscheidung zwischen "wahren" Kraften und Tragheitskraften.- Rotierende Bezugssysteme.- Resume der Newtonschen Auffassung.- Historische Notiz zum Begriff des absoluten Raumes.- Die dynamische Auffassung inertialer und nicht-inertialer Bezugssysteme.- Das Foucault-Pendel.- Kreiselkompass.- Die Funktion E(P, r) im rotierenden Bezugssystem.- Larmor-Theorem.- Atom im Magnetfeld. Zeeman-Effekt.- 32 Tragheitsfeld und AEquivalenzprinzip.- Beschleunigungsfelder.- AEquivalenzprinzip.- Lichtablenkung im Gravitationsfeld.- Rotverschiebung im Gravitationsfeld.- 33 Dynamische Beschreibung von Energietransporten in Beschleunigungsfeldern.- Energiebilanz in Beschleunigungsfeldern.- Der Newtonsche Grenzfall.- Extrem relativistischer Grenzfall.- 34 Zeitablauf gleicher physikalischer Vorgange an verschiedenen Stellen im Gravitationsfeld.- Uhren im Gravitationsfeld.- Uhren bei beschleunigten Bewegungen. Zwillingsparadoxon.- 35 Grenzgeschwindigkeit und Relativitatsprinzip.- 36 Transformation von Energie, Impuls und Geschwindigkeit beim UEbergang zwischen Inertialsystemen.- 37 Lorentz-Transformation.- 38 Relativitat der Gleichzeitigkeit. Invariante und nicht-invariante Zeitordnung.- 39 Zeitdehnung und Gestaltsanderung durch Bewegung.- Elimination der Retardierung. Transversaler Doppler-Effekt.- Auswirkungen des transversalen Doppler-Effekts.- Zeitdehnung infolge gradlinig-gleichfoermiger Bewegung.- Einfluss der Gleichzeitigkeit auf die geometrische Gestalt.- Der Aufbau der Relativitatstheorie. Ruckschau und Ausblick.- 40 Raum-Zeit-Geometrie der Inertialsysteme.- Die Welt der Ereignisse.- Die Metrik der Raum-Zeit-Welt.- 41 Wirkung eines Beschleunigungsfeldes auf die Raum-Zeit-Welt.- Gleichfoermig beschleunigte Bewegung im Inertialsystem.- Tragheitsbewegungen in beliebigen Bezugssystemen.- Die Weltlinien des Lichts in nicht-inertialen Bezugssystemen.- 42 Gravitationsfelder, die eine Krummung der Raum-Zeit-Welt bewirken.- Der lokale Charakter der Intertialsysteme.- Die Krummung der Raum-Zeit-Welt.- Planetenbewegung als geodatische Weltlinie.- 43 Zusammenhang zwischen Krummung und Verteilung von Energie und Impuls in der Welt.- Die Feldgleichungen des Newtonschen Gravitationsfeldes.- Die Einsteinschen Feldgleichungen.- Kosmologische Weltmodelle.- VII Gravitation.- 44 Newtons Gravitationstheorie.- Die Bewegung des Mondes als freier Fall.- Die Keplerschen Gesetze.- Kinematische Folgerungen aus den Keplerschen Gesetzen.- Newtons Gravitationsgesetz.- 2-Koerper-Problem.- Die potentielle Energie der Gravitationswechselwirkung.- Bestimmung der Masse von Himmelskoerpern.- Hyperbelbewegungen.- 45 Ausbau der Newtonschen Gravitationstheorie.- Gravitationsfeld einer gegebenen Massenverteilung.- Gravitationspotentiale einfacher Massenverteilungen.- Die Gravitationsenergie einer Massenverteilung.- Das n-Koerper-Problem.- 46 Deformationswirkung von Gravitationsfeldern auf ausgedehnte Koerper (Gezeiten).- Deformation eines Koerpers im inhomogenen Gravitationsfeld.- Drehmoment als Folge eines inhomogenen Gravitationsfeldes.- Mathematische Beschreibung der Inhomogenitat eines Gravitationsfeldes.- Gezeiten-Effekte.- 47 Einsteins Theorie der Gravitation.- Gravitation als Raum-Zeit-Struktur.- Lichtablenkung im Gravitationsfeld.- Rot- und Violettverschiebung im Gravitationsfeld.- Periheldrehung des Merkur.- Laufzeitverzoegerung elektromagnetischer Signale im Gravitationsfeld.- Gravitationsfeld eines rotierenden Koerpers.- Ereignishorizont.- Endliche und unendliche Zeitintervalle zwischen Ereignispaaren.- Der radiale freie Fall im Schwarzschild-Feld.- Die Raum-Zeit-Welt eines frei fallenden Beobachters.- Schwarzes Loch. Gravitationskollaps.- 48 Gravitationswellen.- Erzeugung.- Quellen und Nachweis.- 49 Kosmologie.- Kosmologische Postulate.- Olbers' Paradoxon.- Die Expansion des Weltalls.- Die 3K-Weltraumstrahlung.- Astrophysikalische Daten.- Naturkonstanten.- Wichtige Einheiten.
「Nielsen BookData」 より
