Einführung in die klassische Physik: Eine kompakte Einführung in Physik und Strömungslehre für Studierende an Fachhochschulen

Ein kompaktes Lehrbuch für Studieneinsteiger*innen an Fachhochschulen mit Physik als Nebenfach. Die Stoffauswahl orientiert sich an den Lehrplänen der technischen Fächer, wie z. B. Maschinenbau und Luft- und Raumfahrtechnik. Die wesentlichen physikalischen Gesetze der klassischen Physik werden prägnant erklärt, ohne die Vermittlung der grundlegenden Zusammenhänge zu vernachlässigen. Daher wird dem Verständnis der Vorzug gegeben an Stelle einer mathematisch eleganten, formalen Herleitung. Neben den Kernthemen der klassischen Physik bildet die inkompressible Fluiddynamik einen weiteren Schwerpunkt. Damit wird der Grundstein gelegt, um die Physik hinter den technischen Fragestellungen im Ingenieurwesen zu verstehen. Verständnisfragen und Aufgaben ermöglichen eine Selbstüberprüfung des Wissens im ersten Studienjahr. Das Lehrbuch ist geeignet für Studieneinsteiger*innen, die Physik als Grundkurs hatten oder bei denen das Abitur mehr als ein Jahr zurückliegt. Vorwort Symbolverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung: Physikalische Größen und Messungen Literatur 2 Mechanik starrer, punktförmiger Körper 2.1 Kinematik 2.2 Dynamik und Gesetze von Newton 2.2.1 Das erste newtonsche Gesetz 2.2.2 Das zweite newtonsche Gesetz 2.2.3 Das dritte newtonsche Gesetz 2.2.4 Anwendungen der newtonschen Gesetze 2.2.5 Empirische Beschreibung von Gleit- und Haftreibung 2.2.6 Gleitreibung 2.2.7 Haftreibung 2.3 Die Erhaltungsgrößen Energie, Impuls und Drehimpuls Literatur 3 Elektrizität und Magnetismus 3.1 Elektrostatik – Gesetz von Coulomb 3.2 Gleichströme 3.3 Elektrische und magnetische Felder 3.4 Elektromagnetische Induktion und Wechselstromkreise Literatur 4 Geometrische Optik 4.1 Idealisierung von Licht als Ausbreitung von Strahlen 4.2 Reflexion 4.3 Brechung 4.4 Abbildung durch Linsen Literatur 5 Phänomenologische Wärmelehre 5.1 Phänomene Wärme und Temperatur 5.2 Ausdehnung von Körpern 5.3 Arbeit, Wärme und Wärmekapazität 5.4 Ideales Gas 5.5 Wärmetransport: Leitung, Konvektion, Strahlung Literatur 6 Schwingungen und Wellen 6.1 Schwingungen 6.2 Wellen 6.2.1 Einführung in Akustik Literatur 7 Grundbegriffe der Fluidmechanik und Hydrostatik Literatur 8 Stromfadentheorie der inkompressiblen Fluidmechanik 8.1 Linien in der Fluidmechanik 8.2 Stromfadenkonzept 8.3 Massenerhaltung entlang eines Stromfadens 8.4 Impulserhaltung entlang eines reibungsfreien Stromfadens 8.5 Bernoulli-Gleichung (Integral der reibungsfreien Impulserhaltung) 8.6 Impulsbilanz längs einer Stromlinie Literatur 9 Reibung und Grenzschichtströmungen 9.1 Navier-Stokes-Gleichungen (inkompressibel) 9.2 Grenzschichtgleichungen (Prandtl) 9.3 Blasius Lösung der Grenzschichtgleichungen 9.4 Kraftwirkung der Grenzschicht 9.5 Hydrodynamische Instabilitäten 9.6 Reynoldssche Gleichungen 9.7 Einführung in Turbulenzmodelle 9.8 Couette-Strömung 9.9 Turbulente Plattengrenzschicht Literatur 10 Innenströmungen mit Reibung 10.1 Ebene Kanalströmung 10.2 Laminare Strömung in runden Rohren (Hagen-Poiseuille) 10.3 Raue Rohre 10.4 Druckverluste beim Carnot Diffusor Literatur 11 Außenströmungen und Kräfte 11.1 Widerstand einfacher Konfigurationen 11.2 Widerstand bei umströmten stumpfen Körpern 11.3 Strömungswiderstand einer Kugel 11.4 Entstehung der Ablösung 11.5 Kräfte an umströmten schlanken Körpern 11.5.1 Auftrieb nach Kutta-Joukowski 11.6 Zweidimensionale Profilumströmung 11.7 Auftrieb im Rahmen der Theorie idealer Fluide 11.8 Einfluss auf Beiwerte: Wölbung, Reynolds-Zahl, Ablösung, Transition Literatur Stichwortverzeichnis