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4. Schwingungen und Wellen

4.1 Schwingungen
4.2 Wellen
4.3 Materiewellen

4.1 Schwingungen

Stichworte
Schwingung , harmonische Schwingung, Oszillator, Auslenkung , Amplitude , Schwingungsdauer , Frequenz , Kreisfrequenz , Phase , physikalisches Pendel , mathematisches Pendel , gedämpfte Schwingung , Gütefaktor (Q-Faktor) , Dämpfungskoeffizient (Dämpfungsonstante) , Eigenfrequenz , Aperiodischer Grenzfall , Kriechfall, erzwungene Schwingung , Resonanz , Resonanzkurve, Resonanzkatastrophe

Skript Kapitel 4.1 (Stand: 04.10.06, überarbeitet bis einschl. erzw. Schwingungen/Resonanz)

Literaturhinweise
Tipler - Physik, Kapitel 14;
Kamke/Walcher - Physik für Mediziner, Kapitel 13.1-13.4;
Alonso, Finn - Physik, Kapitel 9.1-9.5, 9.7, 9.9, 9.12 (einige Themen sehr knapp);
Hering/Martin/Stohrer - Physik für Ingenieure, Kapitel 5.1 - 5.1.5;
Dobrinski/Krakau/Vogel - Physik für Ingenieure, Kapitel 5.1;
Übungsaufgaben
Zusatzmaterialen
Gnuplot-dateien:
taylor_sin.plt (Taylorreihe der Sinusfunktion), ho_anfangsbed_bsp.plt (Anfangsbedingungen), ho_reibung_v_unabhaengig.plt (äussere Reibung, Harmonischer Oszillator mit konstanter Reibungskraft), gedaempfter_oszillator_bsp_1.plt (HO mit Dämpfung , Schwingfall, Kriechfall, aperiodischer Grenzfall, Energie), gedaempfter_oszillator_bsp_2.plt (Kriechfall mit verschiedenen Anfangsbedingungen), gedaempfter_oszillator_bsp_3.plt (aperiodischer Grenzfall mit verschiedenen Anfangsbedingungen), fourier_rechteck_saegezahn.plt (Fourier-Reihen, Rechteck und Sägezahn), erzwungene_schwingungen_komplex.plt (erzwungene Schwingungen und Resonanz, komplexe Resonanzfunktion, Amplitudenresonanzfunktion, Phasenresonanzfunktion), einschwingvorgang.plt (Einschwingvorgang bei erzwungenen Schwingungen)
Ext. Links
Java-Applet eines Feder- oder Fadenpendels mit einstellbarer Dämpfung
Video zur Resonanzkatastrophe bei einem Weinglas (Physik muss knallen)
Teslatransformator (Video von Physik muss knallen) Beim Teslatrafo sind die lose gekoppelten Primär- und Sekundärschwingkreise in Resonanz. Die Resonanzüberhöhung erzeugt die hohe Spannung auf der Sekundärseite.

4.2 Wellen

Stichworte
Welle, Dispersion, Transversalwelle (Querwelle) , Longitudinalwelle (Längswelle) , Polarisation, Superpositionsprinzip, Wellenlänge, Wellenzahl, Interferenz, Phasenkonstante, Gangunterschied, Stehende Welle, Wellengleichung, Schall, Akustik, Schallgeschwindigkeit, Schalldruck, Schalldruckamplitude, Intensität, Schallenergiedichte, Lautstärke, Lautstärkepegel, Schalldruckpegel, Schwebung, Schwebungsfrequenz, Kohärenz, Stehende Schallwellen, Ebene Welle, Huygens-Fresnelsches Prinzip, Reflexion, Brechung, Beugung, Ultraschall, Doppler-Effekt
Skript
Literaturhinweise
Tipler - Physik, Kapitel 15, 16, 31, 33;
Kamke/Walcher - Physik für Mediziner, Kapitel 13.5-13.7, 14.2, 14.3.1, 14.4-14.4.4, 14.4.6, 18.5.1-18.5.3, 18.5.5;
Alonso, Finn - Physik, Kapitel 23.1-23.6, 23.9, 23.12-23.13, 24, 26, 27.7, 28.1-28.2, 29;
Orear - Physik, Kapitel 8.6, 11.6, 20, 21.1, 21.5-21.7, 22.1-22.6, 23.2, 23.6, Anh. 21.2, 23.1;
Hering/Martin/Stohrer - Physik für Ingenieure, Kapitel 5.2, 6.4.1.4-6.4.1.6, 6.4.2, 7.2;
Dobrinski/Krakau/Vogel - Physik für Ingenieure, Kapitel 5.2

Übungsaufgaben
Zusatzmaterialen
Gnuplot-dateien: Fresnelsche Formeln, Beugung am Spalt, Frequenzversch. durch Doppler-Effekt
Ext. Links
Java-Applet einer Simulation des Doppler-Effektes, Java-Applet eines Interferenzmusters
Rubenssches Flammrohr zur Demonstration stehender Wellen (Video bei Physik muss knallen)

4.3 Materiewellen, Wellen und Teilchen, Strahlung

Stichworte
Materiewelle, Welle-Teilchen-Dualismus, Photon, Elektronenwellen, Wellenpaket, Unschärferelation (Unbestimmtheitsrelation), Schrödingergleichung, Potentialtopf, Tunneleffekt

Skript Quanten/Röntgenstrahlung    ... vorl. Skript zu "Quanten und Strahlung für MI ..."
Skript Kerne, Radioaktivität, ionisierende Strahlung    ... vorl. Skript zu "Kerne und Strahlung für MI ..."

Literaturhinweise
Tipler - Physik, Kapitel 34, 35;
Dobrinski/Krakau/Vogel - Physik für Ingenieure, Kapitel 5.3

Hering/Martin/Stohrer - Physik für Ingenieure, Kapitel 6.5;
Orear - Physik, Kapitel 24;
Übungsaufgaben

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