Aufgabensammlung Physik für Dummies

Einleitung 15

Was finden Sie in diesem Buch? 15

Aufbau des Buches 15

Teil I: Die Aufgaben 15

Teil II: Die Lösungen 16

Zusätzliche Hilfe 16

Teil I Die Aufgaben 17

Kapitel 1 Rechnen mit Einheiten 19

Themenfelder der Aufgaben 19

Wichtige Lerninhalte 19

Haben Sie die Grundrechenarten im Griff? 20

Ein bisschen Trigonometrie fürs Volk 20

Umrechnen zwischen Einheiten 20

Zehnerpotenzdarstellung von Zahlen 21

Umrechnungen im metrischen Masssystem 21

Jetzt wird's signifikant 21

Machen Sie es rund 22

Kapitel 2 Los geht's mit der Kinematik 23

Themenfelder der Aufgaben 23

Wichtige Lerninhalte 23

Translationen in einer Dimension 24

Die zweite Dimension 24

Voll auf Speed: Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeiten 25

Schneller und immer schneller: Beschleunigung 26

Aus Beschleunigung und Zeit mach Translation 26

Aus Beschleunigung und Geschwindigkeit mach Translation 26

Aus Translation und Zeit mach Beschleunigung 27

Aus Translation und Geschwindigkeit mach Beschleunigung 27

Aus Beschleunigung und Translation mach Geschwindigkeit 28

Kapitel 3 Bewegungen in zwei Dimensionen 29

Themenfelder der Aufgaben 29

Wichtige Lerninhalte 29

Das kleine Einmaleins der Vektoren 30

Vektoren addieren und subtrahieren 30

Vektoraddition in Komponentendarstellung 30

Vektoren fachgerecht zerlegen 30

So basteln Sie Vektoren aus Komponenten zusammen 31

Bewegungen in zwei Dimensionen 31

Die wunderbare Welt der Schwerkraft 32

Komplexere Würfe 33

Kapitel 4 Mit allen Kräften 35

Themenfelder der Aufgaben 35

Wichtige Lerninhalte 35

Zu faul zum Bewegen - Das erste Newtonsche Axiom 36

Volle Kraft voraus! 36

Freikörperbilder 36

Kräfteaddition und resultierende Gesamtkraft 37

Wo rohe Kräfte sinnvoll walten 37

Welche Kraft für welchen Speed? 38

Gleich- und entgegengerichtete Kräfte 38

So gewinnen Sie gegen die Reibung 39

Kräfte um die Ecke bringen 39

Kräfte ausbalancieren 41

Kapitel 5 Rutschen, fallen, reiben: Bewegungen unter Krafteinwirkung 43

Themenfelder der Aufgaben 43

Wichtige Lerninhalte 43

Erdanziehung auf einer schiefen Ebene 44

Schlittenspass dank Erdanziehung 44

Der Reibungskoeffizient mischt immer mit 44

Anfahrbewegungen mit Haftreibung 45

In Fahrt bleiben trotz Gleitreibung 45

Schieben und ziehen am Hang mit Reibung 46

Wegstrecken am Hang mit Reibung 46

Die maximale Wurfhöhe 47

Wie lange fliegt ein Ball durch die Luft? 48

Ziemlich schräge Würfe 48

Wie lang und wie weit? 50

Kapitel 6 Wie im Karussell: Drehbewegungen 51

Themenfelder der Aufgaben 51

Wichtige Lerninhalte 51

Ganz gleichmässig rotieren 52

Winkel in Radiant 52

Mit Winkelgeschwindigkeit im Kreis 52

Ungleichförmige Kreisbewegungen 53

Die Zentripetalbeschleunigung hält Sie in der Kurve - oder auch nicht 53

Zentripetalkräfte berechnen 54

Kapitel 7 Kraftgesetze für Drehbewegungen 55

Themenfelder der Aufgaben 55

Wichtige Lerninhalte 55

Ohne Reibung keine Kurvenfahrt 56

In die Kurve gelegt 56

Gravitationsgesetz und Sterne 57

Gravitationsbeschleunigung auf Planetenoberflächen 58

Umlaufgeschwindigkeit auf Kreisbahnen 58

Umlaufzeiten um Himmelskörper herum 59

Mit Schmackes durch den Looping 59

Kapitel 8 Voll im Flow: Fluide 61

Themenfelder der Aufgaben 61

Wichtige Lerninhalte 61

Je mehr Masse, desto dichter 62

Dichtenvergleich über die relative Dichte 62

Eine Kraft macht Druck 62

Druckunterschiede in der Tiefe 62

Das Pascalsche Prinzip 63

Köpfchen übers Wasser - dank Archimedes 63

Strömungen 63

Je dünner, desto spritz 64

Der Zusammenhang zwischen Druck und Fliessgeschwindigkeit 64

Komplexere Rohrsysteme 65

Kapitel 9 An die Arbeit! 67

Themenfelder der Aufgaben 67

Wichtige Lerninhalte 67

Kräfte in Bewegungsrichtung 68

Kräfte, die in Winkeln wirken 68

Schräge Kräfte 69

Die Energie der Bewegung 70

Aus Arbeit wird Bewegungsenergie 70

Wie man sich Lageenergie zunutze macht 71

Nutzen Sie Ihr Potenzial! 72

Die Gesamtenergie bleibt erhalten 73

Mehr Leistung durch schnelleres Arbeiten 73

Volle Power! 74

Kapitel 10 Neue Impulse geben 75

Themenfelder der Aufgaben 75

Wichtige Lerninhalte 75

Kraftstösse führen zu Bewegung 76

Impulse aus allen Richtungen 76

Aus Kraftstoss wird Impuls 76

Kraftstoss und Impuls geben Kraft 77

Impulserhaltung bei Kollisionen 77

Für immer vereint: Geschwindigkeiten nach inelastischen Stössen 77

Geschwindigkeiten bei Stossprozessen 78

Elastische Stösse in einer Dimension 79

Elastische Stösse in zwei Dimensionen 80

Kapitel 11 Die Dynamik der Drehbewegungen 81

Themenfelder der Aufgaben 81

Wichtige Lerninhalte 81

Von der translatorischen zur Tangentialbewegung 82

Rund um die Zentripetalbeschleunigung 82

Wie man Winkelgeschwindigkeit und -beschleunigung bestimmt 82

Voll verdreht vom Drehmoment 83

Rotierendes Gleichgewicht 84

Hängt das Bild schief? 85

Sicherer Halt dank Reibung 86

Von der Tangential- zur Winkelbeschleunigung 87

Wo sitzen die Pfunde? 88

Der Dreh mit der Bewegungsgleichung 88

Den Spin einspannen 89

Rumrollen mit kinetischer Rotationsenergie 91

Rotationsenergie auf der schiefen Ebene 91

Die wunderbare Welt der Drehimpulserhaltung 92

Kapitel 12 Beschwingt und harmonisch durchs Leben 95

Themenfelder der Aufgaben 95

Wichtige Lerninhalte 95

Immer dagegen: Rückstellkräfte 96

Das Gleichgewicht finden 96

Auf der Sinuswelle reiten 96

Periodendauer und Frequenz 97

Im Gleichtakt: Auslenkung, Geschwindigkeit und Beschleunigung 97

Die Periode des Federpendels 97

Die Energie schwingt mit 98

Das Pendel schwingt beschwingt 98

Kapitel 13 Ein heisses Thema: Thermodynamik 99

Themenfelder der Aufgaben 99

Wichtige Lerninhalte 99

Temperaturen auf unterschiedlichen Skalen 100

Jetzt wird es eisig 100

Wärmer wird länger 100

Jetzt wird's voluminös 100

Wärmeübertrag und Temperaturänderung 101

Energiebilanz bei Phasenübergängen 101

Konvektion in Aktion 102

Wärmeleitung übernimmt die Leitung 102

Die Wärmeleitfähigkeit kommt ins Spiel 103

Die Strahlung Schwarzer Körper 103

Kapitel 14 Ideale Zustände mit idealen Gasen 105

Themenfelder der Aufgaben 105

Wichtige Lerninhalte 105

Molekülzahlen finden mit Avogadros grosser Zahl 106

Die Herren Boyle und Mariotte im Einsatz 106

Herr Gay-Lussac lässt grüssen 106

Die ideale Gasgleichung schlägt zu 107

Die ungerichtete Bewegungsenergie des idealen Gases 107

Kapitel 15 In ihrer ganzen Pracht: Die Hauptsätze der Thermodynamik 109

Themenfelder der Aufgaben 109

Wichtige Lerninhalte 109

Energieerhaltung und der erste Hauptsatz 110

Wenn die Bars sich nicht ändern: Isobare Prozesse 110

Konstante Temperatur bei isothermen Prozessen 110

Nichts für Sänger: Isochore Prozesse 111

Konstant warm beim adiabatischen Prozess 111

Lassen Sie Ihre Wärme arbeiten 112

Besser geht's nicht! 112

Gegen den Strom: Wärmepumpen 112