Donnerstag, 30. Juni 2022

[ #FreeBook ] Hans Jürgen Lüdde: Klassische Mechanik


Kostenloses eBook (nicht nur) für Studenten.

Mit der Klassischen Mechanik begann im 17. Jahrhundert das, was wir heute exakte Naturwissenschaften nennen: die Beobachtung von Naturphänomenen mit Hilfe kontrollierter und reproduzierbarer Experimente einerseits und deren mathematische Modellierung andererseits, mit dem Ziel, aus einer Fülle von Einzelbeobachtungen Naturgesetze abzuleiten.

Die mathematische Formulierung der Naturgesetze erlaubt wiederum die Herleitung neuer Zusammenhänge, die aus den ursprünglichen Beobachtungen nicht erkennbar waren. Dieses Buch gibt einen Überblick über die Newton’sche Mechanik und eine Einführung in die analytische Mechanik nach Hamilton und Lagrange. Der Text ist geeignet für Bachelor Studierende, die sich mit den Grundlagen der Theoretischen Physik vertraut machen wollen.

Der Autor. Hans Jürgen Lüdde hat 1981 an der Goethe-Universität, Frankfurt im Fach Theoretische Physik promoviert. Nach Forschungsaufenthalten in USA und Frankreich kehrte er wieder nach Frankfurt zurück und habilitierte 1990. Seit über 30 Jahren hält er Vorlesungen zu verschiedenen Themen der Theoretischen Physik. Seine Forschungsinteressen beinhalten u.a. die numerisch mathematische Behandlung des elektronischen Vielteilchen Problems. Darüber hinaus ist er Leiter des Hochleistungsrechenzentrums der Goethe-Universität.


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Lohnt sich ein Download? Ein kurzer Blick auf den Inhalt:

 Inhaltsverzeichnis
1 Newtons Gesetze 1
1.1 Was beschreibt die Mechanik ?  1
1.2 Eine kurze Entwicklungsgeschichte der theoretischen Mechanik 1
1.3 Die Synthese: Newtons Gesetze  3
1.3.1 Kinematische Größen 3
1.3.2 Maßsysteme  4
1.3.3 Newtons Gesetze (moderne Formulierung) 5
1.4 Wie definiert man eine Masse? 7
1.5 Inertiale und beschleunigte Bezugssysteme 8
1.6 Beispiele 10
2 Bewegung in einer Dimension 13
2.1 Konstante Kräfte 13
2.1.1 Lösung der Bewegungsgleichung  13
2.1.2 Arbeit und Energie bei konstanter Kraft  18
2.1.3 Impuls und Leistung bei konstanter Kraft 20
2.2 Ortsabhängige Kräfte 20
2.2.1 Potentiale 22
2.2.2 Massenpunkte in der Nähe eines stabilen Gleichgewichtes 24
2.3 Geschwindigkeitsabhängige Kräfte 24
3 Oszillatoren 27
3.1 Der reibungsfreie harmonische Oszillator 29
3.2 Energie des freien harmonischen Oszillators 32
3.3 Gedämpfter harmonischer Oszillator 33
3.4 Der Phasenraum 38
3.5 Der getriebene Oszillator 39
3.6 Gekoppelte Oszillatoren 41
3.7 Nichtlineare Oszillatoren 43
3.8 Das freie mathematische Pendel  45
3.9 Das getriebene mathematische Pendel - chaotische Bewegungsformen 48
4 Bewegung zweier Massenpunkte 55
4.1 Der Schwerpunkt - Bewegung des Systems 56
4.2 Die Relativkoordinate - Interne Bewegung der Massenpunkte  57
4.3 Stöße  58
4.3.1 Elastische Stöße 58
4.3.2 Inelastische Stöße 62
4.4 Schwerpunkt- und Relativkoordinaten eines Systems mit N Massenpunkten 63
4.5 Bewegung einer Rakete 65
5 Bewegung in 3 Dimensionen - das Keplerproblem 67
5.1 Arbeit und Energie in 3 Dimensionen 67
5.2 Drehmoment und Drehimpuls 70
5.3 Zentralkräfte  72
5.4 Planetenbewegung als Einkörperproblem 72
6 Beschleunigte Bezugssysteme 79
6.1 Beschleunigte Bezugssysteme 79
6.2 Scheinkräfte auf der Erdoberfläche 82
6.2.1 Die Zentrifugalkraft  82
6.2.2 Die Corioliskraft 84
6.3 Gezeitenkräfte  87
7 Bewegung starrer Körper 93
7.1 Die kinetische Energie und der Trägheitstensor 93
7.2 Berechnung von Trägheitsmomenten 95
7.2.1 Das Parallelachsen-Theorem: Satz von Steiner (1796-1863)  95
7.2.2 Trägheitsmoment einfacher starrer Körper 97
7.3 Der Drehimpuls - Bewegungsgleichung eines starren Körpers  102
7.4 Hauptachsentransformation 104
7.5 Beispiele 105
8 Einfuhrung in die analytische Mechanik 113 ¨
8.1 Hamilton’s Prinzip  114
8.1.1 Variationsrechnung  115
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