Vorwort | 6 |
Inhaltsverzeichnis | 8 |
Grundlagen | 14 |
1 Einführung | 14 |
1.1 Physikalische Größen | 14 |
1.1.1 Symbolik | 14 |
1.1.2 Maßeinheiten | 14 |
1.1.3 Größen- und Zahlenwertgleichungen | 15 |
1.2 Fehlerrechnung | 16 |
1.2.1 Fehlerarten | 16 |
1.2.2 Fehler einer Messreih | 17 |
1.2.3 Fehlerfortpflanzung | 18 |
1.2.4 Lineare Regression (Ausgleichsgerade) | 20 |
2 Mechanik | 23 |
2.1 Kinematik und Dynamik | 23 |
2.1.1 Punktmasse, starrer und elastischer Körper | 23 |
2.1.2 Eindimensionale Bewegung | 24 |
2.1.3 Bewegung im Rau | 25 |
2.1.4 NEWTONsche Axiome | 27 |
2.1.5 Arbeit, Leistung und Energie | 30 |
2.2 Erhaltungssätze | 32 |
2.2.1 Impulssatz | 32 |
2.3 Bewegte Bezugssysteme | 33 |
2.3.1 Inertialsystem | 33 |
2.3.2 Translatorisch beschleunigte Bezugssysteme | 33 |
2.3.3 Gleichförmig rotierendes Bezugssystem | 34 |
2.4 Aufbau der Stoffe | 35 |
2.4.1 Atome, Moleküle, Ionen | 35 |
2.4.2 Bindungskräfte und -arten, | 37 |
2.5 Feste Körper | 41 |
2.5.1 Starrer Körper | 41 |
2.5.2 Kräfte am starren Körper | 41 |
2.5.3 Statik | 43 |
2.5.4 Starrer Rotato | 45 |
2.5.5 Äußere Reibung | 46 |
2.5.6 Elastische Stoffe | 47 |
2.6 Flüssigkeiten und Gase | 50 |
2.6.1 Kennzeichen der Flüssigkeiten und Gase | 50 |
2.6.2 Oberflächenspannung | 50 |
2.6.3 Druck in Flüssigkeiten und Gasen | 51 |
2.6.4 Flüssigkeiten und Gase im Schwerefeld | 52 |
2.6.5 Bewegte Flüssigkeiten und Gase | 52 |
3 Felder | 57 |
3.1 Gravitationsfeld | 57 |
3.1.1 Feldstärke | 57 |
3.1.2 Potenzial | 57 |
3.2 Statisches elektrisches Feld | 58 |
3.2.1 Elektrostatik | 58 |
3.2.2 Elektrostatik der Metalle | 59 |
3.2.3 Nichtleiter im elektrischen Feld | 60 |
3.3 Stationärer elektrischer Strom | 61 |
3.3.1 Gleichstrom in Metallen und Flüssigkeiten | 61 |
3.3.2 Gesetze des Ladungstransporte | 62 |
3.4 Statisches magnetisches Feld | 64 |
3.4.1 Magnetostatik | 64 |
3.4.2 Stoffe im Magnetfeld | 64 |
3.4.3 Magnetische Wirkungen elektrische | 66 |
3.4.4 Kräfte im Magnetfeld | 67 |
3.5 Instationäre Felder | 67 |
3.5.1 Elektromagnetische Induktion | 67 |
3.5.2 Wechselstrom | 68 |
4 Schwingungen und Wellen | 70 |
4.1 Mechanische Schwingungen | 70 |
4.1.1 Harmonische Schwingungen | 70 |
4.1.2 Gedämpfte harmonische Schwingung | 71 |
4.1.3 Erzwungene harmonisch | 72 |
4.1.4 Überlagerung von Schwingungen | 75 |
4.1.5 Schwingungen ausgedehnter Medien | 77 |
4.2 Mechanische Wellen | 78 |
4.2.1 Wellengleichung | 78 |
4.2.2 Wellenarten | 80 |
4.2.3 Reflexion, Brechung und Beugung | 80 |
4.2.4 Stehende Wellen | 82 |
4.2.5 Doppler-Effekt | 82 |
4.3 Elektromagnetische Wellen | 83 |
4.3.1 Wellengleichung | 83 |
4.3.2 Elektromagnetisches Spektru | 83 |
4.3.3 DOPPLER-Effekt für elektromagnetische Wellen | 84 |
4.3.4 Strahlenoptik | 84 |
4.3.5 Wellenoptik | 88 |
5 Thermodynamik | 91 |
5.1 Temperatur und Wärmemenge | 91 |
5.1.1 Temperaturskalen | 91 |
5.1.2 Thermische Ausdehnung | 91 |
5.1.3 Wärmekapazität | 92 |
5.2 Zustandsänderungen | 93 |
5.2.1 Zustandsgrößen | 93 |
5.2.2 Zustandsgleichungen | 93 |
5.2.3 Thermodynamische Prozesse | 94 |
5.3 Phasenumwandlungen | 96 |
5.3.1 Aggregatzustände und Phasen | 96 |
5.3.2 Umwandlungswärmen | 97 |
6 Strahlung und Materie | 99 |
6.1 Atomspektren | 99 |
6.1.1 Quantelung der Energie | 99 |
6.1.2 Induzierte Emission | 100 |
6.2 Wechselwirkung von Strahlung und Materie | 101 |
6.2.1 Photo- und COMPTON-Effekt | 101 |
6.2.2 Bremsstrahlung | 101 |
6.2.3 Paarbildung | 102 |
6.3 Radioaktivität | 102 |
6.3.1 Instabile Kerne | 102 |
6.3.2 Zerfallsgesetz | 102 |
Bauphysik | 105 |
7 Gegenstand der Bauphysik | 105 |
8 Wärmetransport | 107 |
8.1 Temperaturausgleich | 107 |
8.1.1 Temperaturmessung | 107 |
8.1.2 Arten des Wärmetransportes | 108 |
8.2 Wärmeleitung | 109 |
8.2.1 Stationärer Wärmestrom | 109 |
8.2.2 Messverfahren für die Wärmeleitfähigkeit | 111 |
8.2.3 Wärmedurchgang | 112 |
8.2.4 Wärmediffusion | 116 |
8.2.5 Temperaturwellen | 118 |
8.2.6 Kurzzeitige Wärmeableitung | 122 |
8.3 Wärmekonvektion | 124 |
8.3.1 Konvektionsstromdichte | 124 |
8.3.2 Lüftungswärmeverlust | 125 |
8.4 Wärmestrahlung | 126 |
8.4.1 Strahlungsgesetze | 126 |
8.4.2 Strahlungsabsorption, -reflexion und | 127 |
8.5 Energieberechnungen | 129 |
8.5.1 Wärmedurchgang durch transparente | 129 |
9 Feuchtigkeitstransport | 131 |
9.1 Kapillarität | 131 |
9.2 Luftfeuchtigkeit | 132 |
9.2.1 Absolute und relative Luftfeuchtigkeit | 132 |
9.2.3 Messverfahren für die Luftfeuchtigkeit | 135 |
9.2.2 Taupunkt | 135 |
9.3 Wasserdampfdiffusion | 136 |
9.3.1 Stationärer Dampfstro | 136 |
9.3.2 Dampfleitfähigkeit | 138 |
10 Schallausbreitung | 141 |
10.1 Schallfeldgrößen | 141 |
10.1.1 Wellengleichung | 141 |
10.1.2 Schallgeschwindigkeit | 142 |
10.1.3 Schalldruck und Schallschnelle | 142 |
10.1.4 Klanganalyse | 143 |
10.1.5 Stehende Schallwellen | 144 |
10.2 Wellenausbreitung | 146 |
10.2.1 Reflexion und Brechung | 146 |
10.2.2 Beugung | 147 |
10.3 Energiestrom einer Welle | 148 |
10.3.1 Energie- und Stromdichte | 148 |
10.3.2 Schallstärke und Schallpege | 149 |
10.4 Physiologische Akustik | 150 |
10.4.1 Hörfläche | 150 |
10.4.2 Lautheit | 152 |
10.4.3 Bewertete Schallpegel | 153 |
10.4.4 Trägheit der Gehörempfindung | 153 |
10.5 Schallabsorption und Schalldämmung | 154 |
10.5.1 Schluck- und Reflexionsgrad | 154 |
10.5.2 Schallabsorption | 155 |
10.5.3 Nachhall | 156 |
10.5.4 Schalldämm-Maß | 159 |
10.5.5 Luftschall- und Körperschall-Dämmung | 163 |
10.6 Verkehrslärm | 166 |
10.6.1 Äquivalenter Dauerschallpegel | 166 |
10.6.2 Entfernungsgesetz | 167 |
10.7 Ultraschall | 169 |
11 Beleuchtung | 170 |
11.1 Lichttechnische Grundbegriffe | 170 |
11.1.1 Lichtstrom, Lichtstärke, Wirkungsgrad | 170 |
11.1.2 Beleuchtungsstärke | 172 |
11.1.3 Leuchtdichte, Leuchtdichtefaktor | 172 |
11.1.4 Messung lichttechnischer Größen | 173 |
11.2 Tageslicht | 174 |
11.2.1 Natürliche Beleuchtung | 174 |
11.2.2 Tageslichtquotient | 175 |
11.3 Künstliches Licht | 178 |
11.3.1 Lichterzeugung | 178 |
11.3.2 Temperaturstrahle | 178 |
11.3.3 Luminiszenzstrahle | 179 |
11.4 Farben | 182 |
11.4.1 Farbreize | 182 |
11.4.2 Farbvalenzen | 183 |
11.4.3 Farbempfindungen | 188 |
12 Elektrizität | 191 |
12.1 Blitzerscheinungen | 191 |
12.1.1 Elektrostatische Grundlagen | 191 |
12.1.2 Feldstärke und Entladungsmechanismu | 193 |
12.1.3 Entladungsdauer und -strom, | 194 |
12.2 Elektrostatische Verfahren | 195 |
12.2.1 Elektrofilter, elektrische Sortierung | 195 |
12.2.2 Beschichtungsverfahren | 195 |
12.3 Elektroosmose | 196 |
12.3.1 Unipolare Stromleitung | 196 |
12.3.2 Aktive und passive Elektroosmos | 197 |
12.4 Elektrolytische Erscheinungen | 197 |
12.4.1 Elektrolytische Verfahren | 197 |
12.4.2 Dissoziation | 198 |
12.4.3 Elektrochemisches Entsalzen | 198 |
13 Brandschutz | 199 |
13.1 Anforderungen | 199 |
13.2 Brandverlauf | 199 |
13.3 Brandverhalten | 201 |
13.3.1 Stahlkonstruktionen | 201 |
13.3.2 Betonkonstruktionen | 202 |
13.3.3 Holzkonstruktionen | 203 |
13.4 Nachweisverfahren | 203 |
14 Materialprüfung | 204 |
14.1 Grobstrukturuntersuchungen | 204 |
14.1.1 Wechselwirkung an Atomen, | 204 |
14.1.2 Defektoskopie | 204 |
14.2 Feinstrukturuntersuchungen | 205 |
14.2.1 Wechselwirkung an Gittern, Beugung | 205 |
14.2.2 Elektronenmikroskopie | 205 |
14.3 Sonstige Prüfverfahren | 208 |
14.3.1 R ÖNTGEN-Fluoreszenzanalyse | 208 |
14.3.2 Kombinierte Verfahren | 208 |
14.3.3 Elektronenstrahl-Mikroanalysato | 209 |
14.3.4 Streuung von Strahlen | 209 |
14.3.5 Neutronenstreuung | 211 |
14.3.6 Magnetische und magnetoinduktive | 212 |
Lösungen | 216 |
Lösungen der Aufgaben zum Teil Grundlagen | 216 |
Lösungen der Aufgaben zum Teil Bauphysik | 221 |
Verzeichnis der Formelzeichen | 227 |
Sachwortverzeichnis | 237 |