Übungsbuch Physik für Dummies. Steven Holzner

Einleitung

      Physik beschäftigt sich mit der Welt und all ihren Bestandteilen. Sie beschreibt die Welt und alles, was in ihr vorhanden ist und was in ihr vorgeht. Trotzdem haben manche Menschen den Eindruck, dass die Physik eine ihnen von außen auferlegte Last ist – etwas, durch das man irgendwie durchmuss.

      Das ist eigentlich eine Schande, denn es ist Ihre Welt, die die Physik beschreibt. Natürlich können physikalische Aufgaben auch manchmal schwierig sein. Aber dafür ist dieses Buch gedacht: Es soll Ihnen helfen, solche Aufgaben mit Leichtigkeit anzugehen.

      Die kirchhoffschen Gesetze? Kein Problem! Die Carnot-Maschine? Kein Grund zur Beunruhigung! Das finden Sie alles in diesem Buch. Wenn Sie es gelesen haben, sind Sie ein Profi in der Lösung von Physikaufgaben.

Über dieses Buch

      Dieses Buch ist voll von physikalischen Aufgaben (das ist seine Zielsetzung); es beabsichtigt, Ihnen Lösungswege für die vielen Aufgaben aufzuzeigen, die Ihnen im Physikunterricht begegnen.

      In diesem Buch finden Sie Lösungen von Aufgaben, die denen im Physikunterricht ähneln. Wenn Sie lernen, wie man es macht, sollte die Lösung anderer Aufgaben ein Klacks sein.

      Sie können dieses Buch in jeder beliebigen Reihenfolge lesen; Sie müssen es nicht unbedingt von vorne nach hinten durcharbeiten. Wie alle … für Dummies-Bücher ist es so aufgebaut, dass Sie weitgehend frei darin umherschweifen können. Sie müssen nicht ein Kapitel nach dem anderen lesen, wenn Sie es nicht wollen. Dies ist Ihr Buch, und die Physik gehört Ihnen.

Konventionen in diesem Buch

      In vielen Büchern werden zahlreiche Schreibweisen festgelegt, die man erst lernen muss, bevor man mit dem Lesen anfangen kann. In diesem Buch nicht. Alles, was Sie wissen müssen, ist, dass neue Begriffe in kursiver Schrift eingeführt werden. Darüber hinaus sollten Sie wissen, dass Vektoren, also die Größen, die sowohl einen Betrag als auch eine Richtung besitzen, fett gedruckt sind, wie zum Beispiel B.

      Dies sind alle Konventionen, die Sie kennen müssen; andere sind nicht notwendig.

Falsche Voraussetzungen

Ich gehe davon aus, dass Sie dieses Buch zusammen mit einem Physik-Lehrbuch benutzen, denn die Herleitungen physikalischer Gleichungen sind äußerst knapp gehalten. Der Schwerpunkt liegt auf der Lösung von Aufgaben, nicht in der Ableitung von Formeln. Daher sind einige Grundkenntnisse der Physik, die Sie hier benutzen werden, sehr hilfreich. Dieses Buch will Ihnen beim Wesentlichen helfen, es soll die Themen nicht von Grund auf entwickeln.

      Sie sollten auch etwas rechnen können. Sie müssen kein Algebraprofi sein, aber Sie sollten in der Lage sein, Terme von einer Seite einer Gleichung auf die andere zu bringen und Gleichungen mit Zahlen zu lösen. Werfen Sie einen Blick auf die Darstellung in Kapitel 1, wenn Sie sich unsicher sind.

      Sie brauchen auch ein paar Grundbegriffe der Trigonometrie, aber nicht sehr tief gehend. Außerdem wird in Kapitel 1 alles, was notwendig ist – etwa Sinus und Kosinus –, noch einmal kurz wiederholt.

Wie dieses Buch aufgebaut ist

      Um die Arbeit mit diesem Buch zu erleichtern, ist es in sechs Teile gegliedert. Der folgende Abriss gibt einen Überblick, wie jeder Teil dazu beitragen wird, Ihnen bei Ihren Physikaufgaben zu helfen.

      Teil I: Physik in Bewegung

      Dieser einführende Teil macht Sie mit den Grundlagen vertraut, die Sie für den Rest des Buchs benötigen. Alles Wesentliche wird erläutert, Maßsysteme, Umrechnungen zwischen Einheiten und vieles mehr.

      Teil II: Mit voller Kraft

      In diesem Teil wird ein sehr wichtiges Thema der Physik behandelt: Kräfte. Unter anderem finden Sie in diesem Abschnitt, wie Kräfte mit Beschleunigung und Impulsänderung zusammenhängen. Außerdem lernen Sie alles über Reibung und wie Reibungskräfte gegen Sie arbeiten, wenn Sie etwas anschieben wollen.

      Teil III: Voller Energie an die Arbeit

      Dieser Teil handelt von Energie und Arbeit, zwei Themen, die jedem Physiker lieb und teuer sind. Wenn man eine Kraft anwendet und etwas bewegt, verrichtet man Arbeit; wie viel, wird in diesem Teil genau ausgerechnet. Wenn man einen Gegenstand hochhebt, verleiht man ihm potenzielle Energie. Wenn man ihn auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, erhält er kinetische Energie. Sie erwerben in diesem Teil also alle Kenntnisse, die Sie für Aufgaben im Zusammenhang mit Arbeit und Energie benötigen.

      Teil IV: Warme Lehre

Wie heiß wird Kaffee noch sein, wenn man einen Eiswürfel hineingibt? Wie viel Wärme muss man zufügen, wenn man laues Wasser zum Kochen bringen will? Wie viel Wärme muss man entziehen, um Wasser zum Gefrieren zu bringen? Diese Art von Fragen behandeln wir in diesem Teil, der sich mit der Thermodynamik (Wärmelehre)