Physik für Hochschulanfänger by Horst Wegener
By Horst Wegener
An der Universitat Erlangen-Niirnberg wird fiir Studienanfanger die zweisemestrige Vorlesung "Einfiihrung in die Physik (Experimentalphysik)" angeboten. Sie wen det sich an Horer, die spater physikalische Praktika absolvieren oder weiterfiihrende Vorlesungen iiber Festkorper-, Atom-, Kern- und Teilchenphysik besuchen. Ahnli che Lehrveranstaltungen finden auch an den meisten anderen deutschen Hochschu len statt. Dieses Buch ist aus meinem Erlanger Vorlesungsmanuskript hervorgegan gen. Die Stoffauswahl erfolgte so, daB guy die Diplomvorpriifung oder die Zwi schenpriifung zum Staatsexamen in "Experimentalphysik" bestehen miiBte, wenn guy den Stoff beherrscht und das Anfangerpraktikum hinter sich gebracht hat. Zu shape und Inhalt der Erlanger Vorlesungen: Trotz des Titels "Experimentalphy sik," der durch verschiedene Priifungsordnungen vorgegeben ist, werden nur wenige Experimente vorgefiihrt. Aufwendige Versuche miiBten sorgfaltig vorbereitet werden, used to be in den iiberlasteten Horsalen kaum noch moglich ist. Und einfache Versuche sind im Anfangerpraktikum aufgebaut. Die Vorlesungen beginnen mit einem divulge iiber Materie, Antimaterie und Symmetrien. Es folgt die Mechanik, die verhaltnismaBig bald relativistisch formuliert wird. Schwingungen und Wellen werden nicht in der Me chanik (1. Semester) behandelt, sondern im Zusammenhang mit dem Wechselstrom wt (2. Semester), weil Studenten des 1. Semesters den Ausdruck e. noch nicht kennen.
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X . 12) Pate gestanden. windigkeit w = dcpldt ermittelt. Wir wollen dieselbe Kreisbewegung noch einmal mit Hilfe der Vektorrechnung behandeln. 5. 9 Ein Massenpunkt P am Ort r auf einer Kreisbahn. Seine Geschwindigkeit if weist in Richtung der Kreistangente. Abb. 9 zeigt einen Massenpunkt P auf einer Kreisbahn mit dem Radius r. Der Ortsvektor r von P und die daraus abgeleitete Geschwindigkeit if = it und Beschleunigung it = j liegen in der Zeichenebene. Auf der Kreisbahn ist r· r = r2 = const und daher die Zeitableitung d(r.
22) kiirzer ist als die rechte, sparen wir in der Tat Schreibarbeit, wenn wir die Bewegung mit Hilfe von Vektoren anstelle der Ortskoordinaten 34 KAPITEL 4. EINFOGUNG OBER VEKTORRECHNUNG x(t), y(t) und z(t) beschreiben. Vor allem dieser SchreibOkonomie wegen bedienen wir uns der Vektorrechnung. 23) Llt ~t-O dt it(t):= lim {v(t + Llt) - v(t)} ~t_O Llt =: dv(t) . 23) an der geschwungenen Klammer. Dort wird die Differenz zweier Ortsvektoren, ein Vektor also, mit dem Skalar II Llt multipliziert. Das Resultat ist ein Vektor.
V 2. In jedem Inertialsystem gilt das Einsteinsche Prinzip von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c = const. 3. Die Erde bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 30 km/s auf einer nahezu kreisfOrmigen Bahn urn die Sonne. Ein irdisches Laboratorium kann naherungsweise als ein Inertialsystem betrachtet werden, das in Richtung der an die Erdumlaufbahn angelegten Tangente gleichformig durch den Weltraum gleitet. Das Inertialsystem S am 21. Juni unterscheidet sich allerdings vom Inertialsystem S' am 22.