Physik Von Ampere bis Zentripetalkraft – alles, was Sie über Physik wissen müssen Lässt Thermodynamik Sie kalt? Stößt Magnetismus Sie ab? Oder springt der Funke der Elektrizität einfach nicht auf Sie über? Kein Problem, Physik für Dummies entführt auch die, die damit eigentlich nichts am Hut haben, in die faszinierende Welt der Physik. Steven Holzner stellt Ihnen physikalische Phänomene vor und erklärt die dahinterstehenden Naturgesetzte samt der notwendigen mathematischen Grundlagen. Egal ob Energie, Wärme oder Licht, alles wird mit ausführlichen Beispielen und anschaulichen Abbildungen erläutert. Sie erfahren Wie Sie mit potenzieller Energie, Reibungskoeffizient und Widerstand richtig rechnen Was Newton, Coulomb und Hooke herausgefunden haben Was Sie über elektrischen Strom, Spannung und Magnetismus wissen sollten

Table of Contents:
Über den Autor 9 Einführung 23 Über dieses Buch 23 Konventionen in diesem Buch 23 Was Sie nicht lesen müssen 24 Törichte Annahmen über den Leser 24 Wie dieses Buch aufgebaut ist 24 Teil I: Die Grundlagen 24 Teil II: Mögen die Kräfte der Physik mit Ihnen sein 25 Teil III: Energie und Arbeit 25 Teil IV: Alles über Wärme 25 Teil V: Elektrischer Strom und Magnete 25 Teil VI: Der Top-Ten-Teil 25 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 26 Wie es weitergeht 26 Teil I Die Grundlagen 27 Kapitel 1 Mit Physik die Welt verstehen 29 Womit sich die Physik beschäftigt 29 Mit Bewegung fängt es an 30 Überall ist Energie 31 Warm und gemütlich 32 Vom Blitzschlag zum Laserstrahl 32 Verrückt, verrückter … Physik! 33 Kapitel 2 Die Grundlagen verstehen 35 Nicht erschrecken, es ist nur Physik 36 Messen und Voraussagen 37 Die Einheiten im Auge behalten 38 Von Meter zu Ellen und zurück: Einheiten umrechnen 39 Nieder mit den Nullen: Die wissenschaftliche Schreibweise 41 Die Genauigkeit von Messwerten 42 Ziffern, die zählen 42 Fehler zugeben 43 Etwas einfache Algebra 44 … und noch ein bisschen Trigonometrie 45 Kapitel 3 Geschwindigkeit ist keine Hexerei 47 Strecken und Entfernungen 48 Achsen gliedern die Welt 49 Von der Strecke zur Geschwindigkeit 50 Was ist eigentlich Geschwindigkeit? 51 Ein Blick auf den Tacho: Momentangeschwindigkeit 52 Gleichmäßig voran: Konstante Geschwindigkeit 52 Stop-and-go: Wechselnde Geschwindigkeit 52 Mittelmaß: Durchschnittsgeschwindigkeit 52 Mittlere gegen konstante Geschwindigkeit 53 Schneller oder langsamer: Beschleunigung 54 Die Definition der Beschleunigung 55 Die Einheit der Beschleunigung 55 Positive und negative Beschleunigungen 57 Mittlere und momentane Beschleunigung 57 Konstante und variable Beschleunigung 57 Die Beziehung zwischen Beschleunigung, Zeit und Strecke 58 Eine nahe liegende Beziehung 58 Noch mehr Geschwindigkeit 59 Die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Strecke 61 Kapitel 4 Richtungsweisend: Wo geht es lang? 63 Vektoren verstehen 63 Orientierungshilfe: Das Vektorprinzip 64 Von A nach B: Vektoren addieren 65 Neue Wege gehen: Vektoren subtrahieren 66 Zahlenspiele mit Vektoren 67 Vektoren und ihre Komponenten 69 Komponenten von Vektoren aus Beträgen und Winkeln bestimmen 69 Beträge und Winkel aus Vektorkomponenten bestimmen 71 Vektoren enträtseln 73 Strecken sind auch Vektoren 74 Noch ein Vektor: Geschwindigkeit 75 Einer geht noch: Beschleunigung 75 Im Bann der Schwerkraft: Der freie Fall 77 Teil II Mögen Die Kräfte Der Physik Mit Ihnen Sein 81 Kapitel 5 Ziehen und Schieben: Kräfte 83 Kräfte walten überall 83 Bühne frei für das erste newtonsche Gesetz 84 In Schwung kommen: Masse und Trägheit 85 Maße für Masse 86 Darf ich vorstellen: Das zweite newtonsche Gesetz 86 Krafteinheit 87 Resultierende Kräfte 87 Das große Finale: Das dritte newtonsche Gesetz 92 Reibung und das dritte newtonsche Gesetz 93 Winkel und Kräfte im dritten newtonschen Gesetz 95 Im Gleichgewicht 97 Kapitel 6 Auf der schiefen Bahn: Geneigte Ebenen und Reibung 101 Nur nicht runterziehen lassen: Gravitation 101 Rolltreppe abwärts: Die schiefe Ebene 102 Winkelzüge 103 Beschleunigung macht Spaß 105 Reibereien 105 Reibung und Normalkraft 106 Der Reibungskoeffizient 106 Haften und Gleiten 108 Mit Reibung bergauf 109 Schwerkraft und Flugbahnen 114 Hoch hinaus: Die Maximalhöhe 114 In höchste Höhen: Flugzeit 115 Hin und zurück: Die gesamte Flugdauer 115 Ein Schuss in einem beliebigen Winkel 116 Kapitel 7 Ringelreihen und Kettenkarussell: Kreisbewegungen 119 Immer rundherum: Gleichförmige Kreisbewegung 120 Richtungsänderung: Die Zentripetalbeschleunigung 121 Unter dem Einfluss der Zentripetalbeschleunigung 122 Der Betrag der Zentripetalbeschleunigung 122 Wie am Schnürchen: Zentripetalkraft 122 Mit Vollgas durch die Kurve: Die Zentripetalkraft hilft 124 Winkelkoordinaten: Entfernung, Geschwindigkeit, Beschleunigung 126 Der Apfel fällt nicht weit vom Stamm: Das newtonsche Gravitationsgesetz 128 Gravitation an der Erdoberfläche: Die Erdbeschleunigung 129 Kreisbahnen und das Gravitationsgesetz 130 Rundherum: Vertikale Kreisbewegung 134 Teil III Energie Und Arbeit 137 Kapitel 8 Physik in Aktion 139 Es ist nicht so, wie Sie denken … 139 Arbeit messen 140 Gewichte stemmen 140 Zug um Zug 141 Negative Arbeit 142 Mit Schwung voran: Kinetische Energie 143 Eine Formel für die kinetische Energie 144 Kinetische Energie in der Praxis 145 Das wahre Leben: Resultierende Kräfte 147 Energievorrat: Potenzielle Energie 148 Der Kampf gegen die Schwerkraft 149 Bäumchen, wechsle dich! Die Umwandlung von kinetischer in potenzielle Energie 150 Am Scheideweg: Konservative und nicht-konservative Kräfte 150 Vorwärts, rückwärts, rundherum: Energieerhaltung 152 Wie im freien Fall 153 Hoch hinaus 154 Arbeite schneller, die Leistung zählt! 154 Leistung messen 155 Was Leistung sonst noch bedeutet 156 Kapitel 9 Schwungvoll: Impuls und Kraftstoß 157 Rempelei: Der Kraftstoß 157 Impulse geben 159 Der Zusammenhang zwischen Impuls und Kraftstoß 160 Noch einmal Poolbillard: Kraftstoß und Impuls 161 Kraftvoll durch den Regen 162 Impulserhaltung 163 Geschwindigkeit im Griff: Impulserhaltung in der Praxis 164 Impulserhaltung und Schussgeschwindigkeit 165 Auto gegen Auto: Elastische und inelastische Stöße 167 Kapitel 10 Wie man’s dreht und wendet: Rotationsbewegungen 173 Von der geradlinigen Bewegung zur Rotation 173 Die Tangentialbewegung 174 Die Tangentialgeschwindigkeit 174 Die Tangentialbeschleunigung 176 Die Zentripetalbeschleunigung 177 Vektoren und Rotationsbewegungen 178 Der Vektor der Winkelgeschwindigkeit 178 Der Vektor der Winkelbeschleunigung 179 Drehen und Wenden: Das Drehmoment 180 Die Drehmomentgleichung 181 Hebelarme verstehen 183 Drehmomente bestimmen 183 Das Drehmoment als Vektor 185 Nicht wackeln: Rotationsgleichgewicht 186 Flagge zeigen: Immer schön im Gleichgewicht 186 Ein Rotationsgleichgewicht mit Reibung 188 Kapitel 11 Immer rundherum: Dynamik von Rotationsbewegungen 191 Das zweite newtonsche Gesetz in Rotation 191 Tangentialbeschleunigung und Winkelbeschleunigung 193 Das Trägheitsmoment 193 Das Trägheitsmoment unter der Lupe 194 Angewandte Trägheit: Drehmomente im CD-Player 195 Winkelbeschleunigung und Drehmoment: Noch ein Beispiel 197 Arbeit und kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 198 In der Tretmühle: Arbeit bei Rotationen 198 Kinetische Energie bei Rotationsbewegungen 200 Die kinetische Energie der Rotation auf einer Rampe 201 Nicht zu bremsen: Der Drehimpuls 203 Die Drehimpulserhaltung 204 Satellitenbahnen: Die Drehimpulserhaltung in der Praxis 204 Kapitel 12 Hin und her, hin und her: Harmonische Bewegungen 207 Federkraft: Das hookesche Gesetz 207 Immer schön nachfedern 208 Das hookesche Gesetz und die Richtung der Kraft 209 Die einfache harmonische Bewegung 209 Senkrecht und waagerecht 210 Ein genauerer Blick auf die harmonische Bewegung 211 Die Kreisfrequenz einer Masse an einer Feder 217 Die Energie in einfachen harmonischen Bewegungen 219 Schwingende Pendel 221 Teil IV Alles Über Wärme 223 Kapitel 13 Heiß auf Thermodynamik 225 Der Sprung ins warme Wasser 225 Das Thermometer sagt Celsius 226 US-Thermometer sagen Fahrenheit 226 Das Thermometer sagt Kelvin 226 Es wird warm: Längenausdehnung 227 Noch ein Koeffizient 228 Ein Beispiel für Gleisarbeiter 229 Es bleibt warm: Volumenausdehnung 230 Mit dem (Wärme-)Strom schwimmen 230 Die Phase ändert sich, die Temperatur nicht 233 Phasenumwandlung: Das Eis ist gebrochen! 233 Gut versteckt: Latente Wärme 234 Kapitel 14 Hier, nimm meine Jacke: Wärmeübertragung 237 In Wallung versetzt: Konvektion 237 Autsch, das war heiß! Wärmeleitung 239 Wovon die Wärmeleitung abhängt 239 Die Gleichung für die Wärmeleitung anwenden 241 Warme Strahlung 242 Die Strahlung ist da, auch wenn man sie nicht sieht 242 Schwarze Körper 244 Das Geheimnis der Avogadro-Zahl 245 Das Gasgesetz wird geschmiedet 246 Ein Beispiel: Der Druck eines idealen Gases 248 Alternativen: Die Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac 248 Gasmoleküle haben’s eilig 249 Die Geschwindigkeit von Luftmolekülen 250 Die kinetische Energie eines idealen Gases 250 Kapitel 15 Wärme trifft Arbeit: Die Hauptsätze der Thermodynamik 253 Das thermische Gleichgewicht erreichen: Nullter Hauptsatz 253 Wärme und Arbeit erhalten: Der erste Hauptsatz 254 Energieerhaltung mit Zahlen 255 Die Zustände ändern sich 256 Vom Umgang mit spezifischen Wärmekapazitäten 262 Wohin die Wärme fließt: Der zweite Hauptsatz 263 Arbeit aus Wärme mit Wärmekraftmaschinen 264 Vom Wirkungsgrad einer Dampfmaschine 264 Man kann nicht alles haben, sagt Carnot 265 Kälter geht’s nicht: Der dritte (und absolut letzte) Hauptsatz 267 Teil V Elektrischer Strom Und Magnete 269 Kapitel 16 Wie elektrisiert 271 Plus oder minus? Die Ladung von Elektron und Proton 271 Ziehen und Schieben: Elektrische Kräfte 272 Das coulombsche Gesetz 272 Abstand halten 273 Die Geschwindigkeit von Elektronen 274 Kräfte zwischen mehreren Ladungen 274 Wirkung aus der Ferne: Elektrische Felder 276 Aus allen Richtungen: Felder von Punktladungen 277 Ganz schön geladen: Das elektrische Feld im Plattenkondensator 278 Die Spannung hochdrehen 280 Berechnung der elektrischen potenziellen Energie 280 Spannung ist Potenzial 282 Das elektrische Potenzial bleibt erhalten 283 Das elektrische Potenzial von Punktladungen 284 Aufladen, was die Kapazität hergibt 285 Kapitel 17 Ständig unter Strom 289 Der lange Marsch der Elektronen: Strom 289 Strom definieren 290 Strom in Batterien berechnen 290 Widerstandsfähig: Das ohmsche Gesetz 291 Der Strom durch einen Widerstand 291 Ganz spezifische Widerstände 292 Leistung lohnt sich 293 Schön der Reihe nach: Reihenschaltungen 293 Alles auf einmal: Parallelschaltungen 294 Maschendraht und Knoten: Die kirchhoffschen Regeln 295 Anwendung der Maschenregel 296 Rechnen mit vielen Maschen 297 Kondensatoren im Kreis 299 Kondensatoren in Parallelschaltung 299 Kondensatoren in Reihenschaltung 300 Kondensator plus Widerstand gleich RC-Schaltkreis 302 Kapitel 18 Überaus anziehend: Magnetismus 305 Anziehen und Abstoßen 305 Die Wirkung auf bewegte Ladungen 307 Die Stärke magnetischer Kräfte 308 Gebogene Bahnen: Ladungen im Magnetfeld 309 Magnetfelder arbeiten nicht … 310 … aber sie wirken trotzdem! 310 Ströme verbiegen 312 Kräfte auf Ströme 312 Rotierende Schleifen 313 Das Magnetfeld eines Drahts 315 Magnetfelder in Leiterschleifen 317 Schön gleichmäßig: Magnetfelder von Spulen 319 Kapitel 19 Spannende Ströme 321 Eine Spannung wird induziert 321 Spannende Bewegung im Magnetfeld 322 Induktionsspannung und Fläche 323 Faraday und der Fluss 324 Richtige Vorzeichen: Die lenzsche Regel 326 Induktivitäten 328 Auf und ab: Wechselstromkreise 329 Harmonische Sinusspannung 330 Im Gleichschritt durch den Widerstand 330 Am Kondensator eilt der Strom voraus 331 An der Spule trödelt der Strom 334 Dreifache Herausforderung: RCL-Stromkreise 336 Kapitel 20 Linsen und Spiegel im Rampenlicht 339 Alles über Spiegel – legeipS rebü sellA 339 Licht wird abgelenkt 340 Licht brechen mit Snellius 340 Gemessene und gefühlte Tiefe 341 Spieglein, Spieglein an der Wand 343 Hohlspiegel wirken vergrößernd 343 Konvexe Spiegel wirken verkleinernd 348 Mit Linsen sieht man besser 349 Sammellinsen wirken vergrößernd 349 Zerstreuungslinsen wirken verkleinernd 353 Teil VI Der Top-Ten-Teil 355 Kapitel 21 Alles ist relativ(istisch) 357 Die Natur behandelt alle gleich 357 Licht ist immer gleich schnell 358 Bei hoher Geschwindigkeit dehnt sich die Zeit 359 Raumfahrer altern langsamer 359 Bei hoher Geschwindigkeit schrumpft die Länge 360 Materie ist gleich Energie 360 Materie plus Antimaterie gleich … bumm 361 Die Sonne verliert an Masse 361 Es geht nicht schneller 362 Und Newton hat trotzdem recht! 362 Kapitel 22 Zehn wilde Theorien 365 Ganz klein … und ganz anders 365 Hier und da zugleich 366 Gravitation krümmt den Raum 367 Schwarze Löcher halten Licht fest 367 Geht’s noch kleiner? 368 Explosive Mischung: Materie und Antimaterie 368 Auch nicht schlecht: Supernovae 369 Vom Urknall zum Endknall 369 Dunkle Bedrohung 369 Zukunftsphysik 370 Anhang: Lösungen 371 Glossar 387 Stichwortverzeichnis 391