Halliday Physik

Der übersetzungsherausgeber Stephan W. Koch lehrt Physik in Marburg und ist häufig als Gastwissenschaftler an der Universität von Arizona, Tucson/USA. Er hat in Frankfurt Physik studiert, 1979 promoviert und sich, nach Forschungsaufenthalten bei den IBM Research Labs, 1983 habilitiert. Anschließend ging er in die USA, wo er ab 1989 Full Professor an der University of Arizona in Tucson war. 1993 folgte er einem Ruf an die Uni Marburg, blieb aber bis heute Adjunct Professor in Arizona. 1997 erhielt Herr Koch den Leibniz- Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft, 1999 den Max-Planck-Forschungspreis der Humboldt Stiftung und Max-Planck-Gesellschaft. Seit mehreren Jahren ist er als Herausgeber und Berater für Fachzeitschriften aktiv.

"Die von Stephan W. Koch herausgegebene Übersetzung der erweiterten zehnten Auflage von 'Fundamentals of Physics' bietet mit 3,9 kg Physik-Wissen und 2,1 kg Übungsmaterial ein Schwergewicht geballten Wissens, nicht nur für Studierende sondern auch für allgemein Physik-Interessierte."Matierials and Corrosion (04/2018) "Die dritte deutsche Auflage erfüllt alle Wünsche an ein zeitgemäßes Lehrbuch der Physik für Hauptfachstudierende."LVT Lebensmittelindustrie (01.12.2017) "In 44 Kapiteln werden die Themen umfassend - mit zahlreichen hervorragenden Illustrationen und didaktisch überzeugend aufbereitet - behandelt. ? Ein hervorragendes Werk - nicht nur für angehende Physiker."DGZfP - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (29.12.2017)

• 1 Messung und Maßeinheiten1.1 Grundsatzliches zuMessungen 11.2 Zeit 61.3 Masse 81.4 Zusammenfassung 91.5 Aufgaben 102 Geradlinige Bewegung2.1 Ort, Verschiebung und mittlere Geschwindigkeit 132.2 Momentangeschwindigkeit 192.3 Beschleunigung 212.4 Konstante Beschleunigung 242.5 Der freie Fall 302.6 Zusammenfassung 332.7 Fragen 342.8 Aufgaben 353 Vektoren3.1 Vektorenund ihre Eigenschaften 413.2 Einheitsvektorenund Vektoraddition 483.3 DieMultiplikation vonVektoren. 533.4 Felder 583.5 PartielleAbleitungen 603.6 Vektorableitungen 623.7 KomplexeZahlen und Funktionen 653.8 Zusammenfassung 683.9 Fragen 693.10 Aufgaben 714 Bewegung in zwei und drei Dimensionen4.1 Ort undVerschiebung 774.2 Durchschnittsgeschwindigkeit undMomentangeschwindigkeit 804.3 Durchschnittsbeschleunigung undMomentanbeschleunigung 824.4 Wurfbewegungen 854.5 Die gleichformigeKreisbewegung. 924.6 Relativbewegung in einerDimension 954.7 Relativbewegung in zwei Dimensionen 984.8 Zusammenfassung 1004.9 Fragen 1014.10 Aufgaben 1045 Kraft und Bewegung – I5.1 Das erste und das zweite Newtonsche Gesetz 1115.2 Einige besondereKrafte 1215.3 Die Newtonschen Gesetze in der Praxis 1265.4 Zusammenfassung 1365.5 Fragen 1375.6 Aufgaben 1396 Kraft und Bewegung – II6.1 Reibung 1456.2 Stromungswiderstand und Endgeschwindigkeit 1516.3 GleichformigeKreisbewegung 1556.4 Scheinkrafte 1616.5 Zusammenfassung 1656.6 Fragen 1666.7 Aufgaben 1687 Kinetische Energie und Arbeit7.1 Energie 1757.2 Arbeit und kinetische Energie 1787.3 Von der Gravitationskraft verrichtete Arbeit 1837.4 Von einer Federkraft verrichtete Arbeit 1887.5 Von einer allgemeinen veranderlichen Kraft verrichteteArbeit 1927.6 Leistung 1977.7 Zusammenfassung 2007.8 Fragen 2017.9 Aufgaben 2048 Potenzielle Energie und Energieerhaltung8.1 Potenzielle Energie 2118.2 Der Energieerhaltungssatz derMechanik 2198.3 Grafische Darstellung der potenziellen Energie 2238.4 Von einer auseren Kraft an einem SystemverrichteteArbeit 2288.5 Energieerhaltung 2328.6 Zusammenfassung 2388.7 Fragen 2398.8 Aufgaben 2419 Systeme von Teilchen9.1 Der Schwerpunkt 2519.2 Das zweite Newtonsche Gesetz fur einTeilchensystem. 2569.3 Der Impuls 2619.4 Stosprozesse:DerKraftstos 2639.5 Die Impulserhaltung 2679.6 Inelastische eindimensionale Stose 2729.7 Elastische eindimensionale Stose 2759.8 Zweidimensionale Stose 2799.9 Systeme mit veranderlicherMasse: Eine Rakete 2809.10 Ausere Krafte und Anderungen der inneren Energie 2839.11 Zusammenfassung 2869.12 Fragen 2889.13 Aufgaben 29010 Die Rotation ausgedehnter Körper10.1 Die Variablen der Rotation 30110.2 Rotation mit konstanter Winkelbeschleunigung 31010.3 Beziehungen zwischen den Variablen fur lineareBewegung und Rotation 31310.4 Die kinetische Energie der Rotation 31810.5 Die Berechnung des Tragheitsmoments 31910.6 DasDrehmoment 32410.7 Das zweite Newtonsche Gesetz fur die Rotation 32610.8 Arbeit und kinetische Energie der Rotation 33010.9 Zusammenfassung 33510.10 Fragen 33710.11 Aufgaben 33911 Rollbewegung, Drehmoment und Drehimpuls11.1 Die Rollbewegung 34711.2 Krafte und die kinetische Energie der Rollbewegung 34911.3 Das Jo-Jo 35411.4 Eine erweiterteDefinition desDrehmoments 35511.5 DerDrehimpuls 35711.6 Das zweite Newtonsche Gesetz inWinkelschreibweise 36011.7 DerDrehimpuls eines starrenKorpers 36311.8 Die Erhaltung desDrehimpulses 36611.9 Die Prazession einesKreisels 37411.10 Zusammenfassung 37611.11 Fragen 37711.12 Aufgaben 37912 Gleichgewicht und Elastizität12.1 Gleichgewicht 38712.2 Beispiele fur statischeGleichgewichte 39212.3 Elastizitat 40012.4 Zusammenfassung 40712.5 Fragen 40712.6 Aufgaben 40913 Gravitation13.1 DasNewtonscheGravitationsgesetz 41913.2 Gravitation und das Superpositionsprinzip 42213.3 Die Gravitation in der Nahe der Erdoberflache. 42513.4 DieGravitation innerhalb der Erde 42813.5 Die potenzielle Energie der Gravitation 43013.6 Planeten und Satelliten: Die KeplerschenGesetze 43613.7 Satelliten:Umlaufbahnen und Energie 43913.8 Einstein und dieGravitation 44313.9 Zusammenfassung 44513.10 Fragen 44613.11 Aufgaben 44814 Fluide14.1 Fluide,Dichte undDruck 45514.2 Ruhende Fluide 45914.3 Druckmessung 46214.4 Das Pascalsche Prinzip 46414.5 Das archimedischePrinzip 46514.6 Die Kontinuitatsgleichung 47014.7 Die Bernoulli-Gleichung 47514.8 Zusammenfassung 47914.9 Fragen 48014.10 Aufgaben 48115 Schwingungen15.1 Harmonische Schwingungen. 48915.2 Die Energie einer harmonischen Schwingung 49815.3 Das Torsionspendel 50015.4 Pendel und Kreisbewegungen 50215.5 Gedampfte harmonische Schwingungen 50915.6 Erzwungene Schwingungen und Resonanz 51415.7 Das FoucaultschePendel 51815.8 Zusammenfassung 52115.9 Fragen 52215.10 Aufgaben 52516 Wellen – I16.1 Transversalwellen. 53116.2 DieWellengeschwindigkeit eines gespannten Seils 54216.3 Energie und Leistung einer sich ausbreitendenSeilwelle 54416.4 DieWellengleichung 54716.5 Die Interferenz vonWellen 54916.6 Darstellung vonWellen durchZeiger 55416.7 StehendeWellen und Resonanz 55616.8 Zusammenfassung 56316.9 Fragen 56416.10 Aufgaben 56617 Wellen – II17.1 Die Schallgeschwindigkeit 57317.2 DieAusbreitung von Schallwellen. 57717.3 Interferenz 58017.4 Schallintensitat und Schallpegel 58317.5 MusikalischeTone 58717.6 Schwebungen 59217.7 Der Doppler-Effekt 59417.8 Uberschallgeschwindigkeit und Stoswellen. 60017.9 Zusammenfassung 60117.10 Fragen 60217.11 Aufgaben 60418 Temperatur,Wärme und der erste Hauptsatz der Thermodynamik18.1 Temperatur 61118.2 DieCelsius- und die Fahrenheit-Skala 61518.3 Warmeausdehnung 61818.4 DieAbsorption vonWarme 62118.5 Der erste Hauptsatz derThermodynamik 62818.6 Mechanismen derWarmeubertragung 63518.7 Zusammenfassung 64118.8 Fragen 64218.9 Aufgaben 64419 Die kinetische Gastheorie19.1 Ein neuer Blick aufGase 65119.2 IdealeGase 65319.3 Druck, Temperatur und gemittelte Geschwindigkeiten. 65719.4 Kinetische Translationsenergie 66119.5 Diemittlere freieWeglange 66219.6 Die Verteilungsfunktion derMolekulgeschwindigkeiten 66419.7 Die molareWarmekapazitat idealer Gase 66919.8 Freiheitsgrade und molare Warmekapazitat 67419.9 Die adiabatische Expansion eines idealenGases 67819.10 RealeGase 68319.11 Zusammenfassung 68619.12 Fragen 68819.13 Aufgaben 69020 Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik20.1 Entropie 69520.2 Entropie in Aktion: ThermodynamischeMaschinen 70320.3 Kaltemaschinenund realeMaschinen 70920.4 Eine statistische Interpretation der Entropie 71320.5 Zusammenfassung 71820.6 Fragen 71920.7 Aufgaben 72021 Elektrische Ladung21.1 Elektromagnetismus 72721.2 Die elektrische Ladung ist quantisiert 74021.3 Die elektrische Ladung ist eine Erhaltungsgrose 74221.4 Zusammenfassung 74321.5 Fragen 74421.6 Aufgaben 74622 Elektrische Felder22.1 Das elektrische Feld 75122.2 Das elektrische Feld einer Punktladung 75422.3 Das elektrische Feld einesDipols 75722.4 Elektrisches Feld einer linearen Ladungsverteilung 76022.5 Das elektrische Feld einer geladenen Scheibe 76622.6 Punktladung imelektrischen Feld 76822.7 EinDipol in einemelektrischen Feld 77022.8 Zusammenfassung 77422.9 Fragen 77522.10 Aufgaben 77723 Der Gaußsche Satz23.1 Das Coulombsche Gesetz in neuem Licht 78323.2 DerGaussche Satz 78923.3 Eigenschaften eines geladenen, isolierten Leiters. 79523.4 Eine Anwendung des Gausschen Satzes:Zylindersymmetrie 79923.5 Eine Anwendung des Gausschen Satzes: Ebene Symmetrie 80123.6 Eine Anwendung des Gausschen Satzes:Kugelsymmetrie 80423.7 Zusammenfassung 80723.8 Fragen 80723.9 Aufgaben 80924 Das elektrische Potenzial24.1 Das elektrische Potenzial 81724.2 Aquipotenzialflachen 82324.3 Das Potenzial von Punktladungen. 82724.4 Das Potenzial eines elektrischen Dipols 83024.5 Das Potenzial einer kontinuierlichen Ladungsverteilung 83224.6 Die Berechnung des elektrischen Felds aus demelektrischen Potenzial 83524.7 Die elektrische potenzielle Energie eines Systems von Punktladungen 83724.8 Das Potenzial eines geladenen, isolierten leitendenKorpers 84124.9 Zusammenfassung 84324.10 Fragen 84424.11 Aufgaben 84525 Kapazität25.1 Kondensatoren und ihre Anwendungen 85125.2 Die Berechnung derKapazitat 85425.3 Parallel- und Reihenschaltung vonKondensatoren 85925.4 In einem elektrischen Feld gespeicherteEnergie 86525.5 KondensatormitDielektrikum 86925.6 Dielektrika undGausscher Satz 87325.7 Zusammenfassung 87725.8 Fragen 87825.9 Aufgaben 87926 Elektrischer StromundWiderstand26.1 Ladung in Bewegung: Elektrischer Strom 88526.2 Die Stromdichte 88926.3 Widerstand und spezifischerWiderstand 89326.4 DasOhmscheGesetz 89826.5 Elektrische Leistung in Stromkreisen 90226.6 Zusammenfassung 90826.7 Fragen 90926.8 Aufgaben 91127 Stromkreise27.1 Unverzweigte Stromkreise. 91727.2 Verzweigte Stromkreise 92827.3 Amperemeterund Voltmeter 93727.4 RC-Kreise 93827.5 Zusammenfassung 94427.6 Fragen 94427.7 Aufgaben 94628 Magnetfelder28.1 Magnetfelder und die Definition von ⃗B 95328.2 Gekreuzte Felder: Die Entdeckung des Elektrons 95928.3 Gekreuzte Felder:DerHall-Effekt 96128.4 Geladene Teilchen auf einer Kreisbahn 96528.5 Zyklotronund Synchrotron 97028.6 Die magnetische Kraft auf einen stromdurchflossenenDraht 97328.7 Das Drehmoment auf eine stromdurchflosseneDrahtschleife 97528.8 DasmagnetischeDipolmoment 97828.9 Zusammenfassung 98028.10 Fragen 98128.11 Aufgaben 98329 Magnetfelder aufgrund von Strömen29.1 DasMagnetfeld umeinen Strom. 98929.2 Die Kraft zwischen parallelen Stromen 99729.3 DasAmperescheGesetz 99929.4 Zylinder- und Ringspulen 100329.5 Eine stromfuhrende Spule alsmagnetischerDipol 100629.6 Zusammenfassung 100929.7 Fragen 100929.8 Aufgaben 101130 Induktion und Induktivität30.1 Das Faradaysche Gesetz und die Lenzsche Regel 101730.2 Induktion und Energietransfer 102630.3 Induzierte elektrische Felder 102930.4 Induktivitat 103430.5 Selbstinduktion 103630.6 RL-Kreise 103830.7 Energiespeicherung imMagnetfeld 104230.8 Die Energiedichte einesMagnetfelds 104430.9 Gegeninduktion 104530.10 Zusammenfassung 104930.11 Fragen 105030.12 Aufgaben 105231 Elektromagnetische Schwingkreise undWechselstrom31.1 LC-Schwingungen 106131.2 Gedampfte Schwingungen in einem RLC-Kreis 107031.3 Erzwungene Schwingungen 107231.4 Der Reihen-RLC-Kreis 108231.5 Leistung inWechselstromkreisen 108831.6 Transformatoren 109131.7 Zusammenfassung 109631.8 Fragen 109831.9 Aufgaben 109932 Magnetismus und Materie32.1 DerGaussche Satz furMagnetfelder 110532.2 Induziertemagnetische Felder 110732.3 Der Verschiebungsstrom und dieMaxwell-Gleichungen 111032.4 Magnete 111632.5 DerMagnetismus von Elektronen. 111832.6 Diamagnetismus 112432.7 Paramagnetismus 112632.8 Ferromagnetismus 112832.9 Zusammenfassung 113232.10 Fragen 113432.11 Aufgaben 113633 Elektromagnetische Wellen33.1 ElektromagnetischeWellen 114133.2 Energietransport und Poynting-Vektor 115133.3 Der Strahlungsdruck 115433.4 Polarisation 115733.5 Reflexion und Brechung 116233.6 Totalreflexion 116933.7 Polarisation durchReflexion 117033.8 Zusammenfassung 117233.9 Fragen 117333.10 Aufgaben 117534 Abbildungen34.1 Bilder und ebene Spiegel 118334.2 Kugelspiegel 118734.3 Spharische brechende Flachen 119334.4 Dunne Linsen 119634.5 Optische Instrumente 120334.6 DreiHerleitungen 120734.7 Zusammenfassung 121034.8 Fragen 121134.9 Aufgaben 121335 Interferenz35.1 Licht alsWelle 121935.2 Beugung amDoppelspalt 122535.3 Interferenzund Intensitat 123235.4 Interferenz an dunnen Schichten 123735.5 DasMichelson-Interferometer 124535.6 Zusammenfassung 124635.7 Fragen 124735.8 Aufgaben 124936 Beugung36.1 Beugung amEinzelspalt 125536.2 Intensitaten bei der Beugung amEinzelspalt 126036.3 Beugung an einer kreisrunden Offnung 126536.4 Beugung amDoppelspalt 126936.5 Beugungsgitter 127336.6 Beugungsgitter: Dispersion undAuflosungsvermogen 127736.7 Rontgenbeugung 128136.8 Zusammenfassung 128336.9 Fragen 128436.10 Aufgaben 128637 Relativitätstheorie37.1 Gleichzeitigkeitund Zeitdilatation 129337.2 Die Relativitat der Lange 130437.3 Die Lorentz-Transformation 130837.4 Die Relativitat derGeschwindigkeiten 131437.5 Der Doppler-Effekt fur Lichtwellen 131537.6 Impuls und Energie 131937.7 Zusammenfassung 132637.8 Fragen 132737.9 Aufgaben 132938 Photonen und Materiewellen38.1 Das Photon:Teilchen des Lichts 133538.2 Der photoelektrischeEffekt 133738.3 Photonenimpuls, Compton- Verschiebung und Lichtinterferenz 134138.4 Die Geburtsstunde der Quantenphysik 134838.5 ElektronenundMateriewellen 135038.6 Die Schrodinger-Gleichung 135438.7 Die Heisenbergsche Unscharferelation 135738.8 Reflexion an einer Potenzialschwelle 135938.9 DerTunneleffekt 136138.10 Zusammenfassung 136538.11 Fragen 136638.12 Aufgaben 136739 Mehr über Materiewellen39.1 Die Energie eines Elektrons in einer Elektronenfalle 137339.2 DieWellenfunktionen eines Elektrons in einemKastenpotenzial 138039.3 Das eindimensionale endliche Kastenpotenzial 138539.4 Zwei- und dreidimensionale Elektronenfallen 138839.5 DasWasserstoffatom 139339.6 Zusammenfassung 140639.7 Fragen 140839.8 Aufgaben 140940 Atome40.1 Eigenschaften vonAtomen 141540.2 Das Stern-Gerlach-Experiment 142240.3 Kernspinresonanz 142640.4 Das Pauli-Prinzip 142840.5 DerAufbau des Periodensystems 143240.6 Rontgenstrahlung. 143540.7 Laser 144040.8 Zusammenfassung 144540.9 Fragen 144740.10 Aufgaben 144741 Elektrische Leitfähigkeit von Festkörpern41.1 Die elektrischen Eigenschaften vonMetallen 145341.2 Halbleiter und Dotierung 146641.3 pn-Ubergange undTransistoren 147241.4 Zusammenfassung 148041.5 Fragen 148141.6 Aufgaben 148242 Kernphysik42.1 Die Entdeckung desAtomkerns 148742.2 Einige Eigenschaften vonAtomkernen 148942.3 Der radioaktiveZerfall 149742.4 DerAlpha-Zerfall 150142.5 Der Beta-Zerfall 150442.6 RadiometrischeAltersbestimmung. 150842.7 Mase fur Strahlungsdosen 150942.8 Kernmodelle 151142.9 Zusammenfassung 151442.10 Fragen 151542.11 Aufgaben 151643 Kernenergie43.1 Kernspaltung 152543.2 Kernreaktoren 153143.3 Ein naturlicherKernreaktor 153643.4 Thermonukleare Fusion: Der grundlegende Prozess 153843.5 Thermonukleare Fusion in der Sonne und anderen Sternen 154143.6 Kontrollierte thermonukleareFusion 154443.7 Zusammenfassung 154743.8 Fragen 154843.9 Aufgaben 154944 Quarks, Leptonen und der Urknall44.1 Grundzuge derTeilchenphysik 155544.2 Leptonen,Hadronen und Strangeness 156444.3 Quarks undAustauschteilchen 157044.4 Kosmologie. 157744.5 Zusammenfassung 158544.6 Fragen 158544.7 Aufgaben 1586AnhangA Das Internationale Einheitensystem (SI) 1594B AstronomischeDaten 1596C Umrechnungsfaktoren 1597D Mathematische Formeln 1599E Eigenschaften der Elemente 1603F Antworten auf die Kontrollfragen und Fragen 1606G Stichwortverzeichnis 1614