Dieses Lehrbuch bietet mit 60 Übungsaufgaben in der Form von 15 Klausuren eine ideale Vorbereitungsmöglichkeit auf die Klausur der Klassischen Mechanik und fokussiert sich dabei vor allem auf Aufgaben der Theoretischen Physik. Mit Lösungshinweisen und ausführlichen Lösungswegen bietet es eine Unterstützung zum Verständnis und zur Anwendung des Vorlesungsstoffs auf neue Probleme. Daneben werden auch weiterführende Informationen bereitgestellt, um die klassische Mechanik als einen Einstieg in die faszinierende Welt der Physik begreiflich zu machen. So wird, neben typischen Aufgaben wie der Bestimmung der Planetenbahnen aus dem Gravitationsgesetz und diversen Aufgaben zur Bewegung des harmonischen Oszillators, auch spannenden Fragestellungen wie der nach der Bewegung eines fallenden Treppenläufers (Slinky) oder der nach den g-Kräften, die in einem Achterbahn-Looping wirken, nachgegangen. Darüber hinaus gibt es auch einige Aufgaben, die mit den Mitteln der klassischen Mechanik einen Einblick in moderne Forschungsfelder, wie beispielsweise der Astrophysik und der Kosmologie bieten.
Author(s): Markus Eichhorn
Publisher: Springer Spektrum
Year: 2023
Language: German
Pages: 614
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1 Vorbemerkungen
1.1 Aufbau des Klausurtrainers
1.1.1 Themenauswahl
1.1.2 Aufbau der Klausuren
1.1.3 Schlagwörter
1.1.4 Konventionen
1.2 Lernstrategien
1.2.1 Schlüsselwörter
1.2.2 Allgemeine Hinweise zum Lernen
1.3 Selbstständiges Überprüfen von Ergebnissen
1.3.1 Dimensionsanalyse und Einheitenkontrolle
1.3.2 Physikalische Grenzfälle
1.3.3 Stammfunktionen
1.3.4 Differentialgleichungen
1.3.5 Lösungen der Beispielaufgaben
1.4 Weiterführende und vorbereitende Literatur
1.5 Formelsammlung
1.5.1 Physikalische Formeln
1.5.2 Mathematische Formeln
2 Klausuren zur Theoretischen Physik – Klassische Mechanik
2.1 Klausur I - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Zwei-Teilchen-Harmonischer-Oszillator
Aufgabe 3 - Der Laplace-Runge-Lenz-Vektor
Aufgabe 4 - Der getriebene harmonische Oszillator
2.2 Klausur II - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Relativität
Aufgabe 3 - Achterbahn-Loopings
Aufgabe 4 - Rutherford-Streuung
2.3 Klausur III - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Gekoppelte Pendel
Aufgabe 3 - Lorentz-Transformation
Aufgabe 4 - Die Kepler’schen Gesetze
2.4 Klausur IV - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - g-Kräfte auf der Achterbahn
Aufgabe 3 - Kovariante Formulierung der speziellen Relativitätstheorie
Aufgabe 4 - Multipolmomente des Gravitationspotentials
2.5 Klausur V - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Gravitation ausgedehnter Körper
Aufgabe 3 - Kraftstoß am harmonischen Oszillator
Aufgabe 4 - Das Zwillings-Paradox
2.6 Klausur VI - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Das Newton’sche Gravitationsgesetz
Aufgabe 3 - Virial-Satz
Aufgabe 4 - Die fallende Feder
2.7 Klausur VII - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Federn und ihre Kräfte
Aufgabe 3 - Stoß zweier Kugeln
Aufgabe 4 - Evidenzen Dunkler Materie I - Rotationskurven
2.8 Klausur VIII - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Streuung an repulsiven Potential
Aufgabe 3 - Gezeitenkräfte
Aufgabe 4 - Pendel mit bewegter Aufhängung
2.9 Klausur IX - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Drehmatrizen
Aufgabe 3 - Die schiefe Ebene
Aufgabe 4 - Massive fallende Feder
2.10 Klausur X - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Bewegung in geschwindigkeitsabhängigem Feld
Aufgabe 3 - Evidenzen Dunkler Materie II - Galaxienhaufen
Aufgabe 4 - Das Foucault-Pendel
2.11 Klausur XI - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Kettenkarussell
Aufgabe 3 - Dreidimensionaler harmonischer Oszillator
Aufgabe 4 - Massenpunkt im Kegel
2.12 Klausur XII - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzaufgaben
Aufgabe 2 - Galilei-Transformationen
Aufgabe 3 - Die schwingende Saite
Aufgabe 4 - Massenpunkt auf Tisch
2.13 Klausur XIII - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Der Gummiball
Aufgabe 3 - Das physikalische Pendel
Aufgabe 4 - Das Bertrand’sche Theorem
2.14 Klausur XIV - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Waagrechter
Wurf mit Energieverlust
Aufgabe 3 - Elastischer Stoß
Aufgabe 4 - Störung am harmonischen Oszillator
2.15 Klausur XV - Klassische Mechanik
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Das Swing-by-Manöver
Aufgabe 3 - Newton’sche Kosmologie
Aufgabe 4 - Das dreidimensionale Pendel
3 Lösungen zu den Klausuren der Theoretischen Physik – Klassische Mechanik
3.1 Lösung zur Klausur I - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Zwei-Teilchen-Harmonischer-Oszillator
Aufgabe 3 - Der Laplace-Runge-Lenz-Vektor
Aufgabe 4 - Der getriebene harmonische Oszillator
3.2 Lösung zur Klausur II - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Relativität
Aufgabe 3 - Achterbahn-Loopings
Aufgabe 4 - Rutherford-Streuung
3.3 Lösung zur Klausur III - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Gekoppelte Pendel
Aufgabe 3 - Lorentz-Transformation
Aufgabe 4 - Die Kepler’schen Gesetze
3.4 Lösung zur Klausur IV - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - g-Kräfte auf der Achterbahn
Aufgabe 3 - Kovariante Formulierung der speziellen Relativitätstheorie
Aufgabe 4 - Multipolmomente des Gravitationspotentials
3.5 Lösung zur Klausur V - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Gravitation ausgedehnter Körper
Aufgabe 3 - Kraftstoß am harmonischen Oszillator
Aufgabe 4 - Das Zwillings-Paradox
3.6 Lösung zur Klausur VI - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Das Newton’sche Gravitationsgesetz
Aufgabe 3 - Virial-Satz
Aufgabe 4 - Die fallende Feder
3.7 Lösung zur Klausur VII - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Federn und ihre Kräfte
Aufgabe 3 - Stoß zweier Kugeln
Aufgabe 4 - Evidenzen Dunkler Materie I - Rotationskurven
3.8 Lösung zur Klausur VIII - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Streuung an repulsiven Potential
Aufgabe 3 - Gezeitenkräfte
Aufgabe 4 - Pendel mit bewegter Aufhängung
3.9 Lösung zur Klausur IX - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Drehmatrizen
Aufgabe 3 - Die schiefe Ebene
Aufgabe 4 - Massive fallende Feder
3.10 Lösung zur Klausur X - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Bewegung in geschwindigkeitsabhängigem Feld
Aufgabe 3 - Evidenzen Dunkler Materie II - Galaxienhaufen
Aufgabe 4 - Das Foucault-Pendel
3.11 Lösung zur Klausur XI - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Kettenkarussell
Aufgabe 3 - Dreidimensionaler harmonischer Oszillator
Aufgabe 4 - Massenpunkt im Kegel
3.12 Lösung zur Klausur XII - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzaufgaben
Aufgabe 2 - Galilei-Transformationen
Aufgabe 3 - Die schwingende Saite
Aufgabe 4 - Massenpunkt auf Tisch
3.13 Lösung zur Klausur XIII - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Der Gummiball
Aufgabe 3 - Das physikalische Pendel
Aufgabe 4 - Das Bertrand’sche Theorem
3.14 Lösung zur Klausur XIV - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - WaagrechterWurf mit Energieverlust
Aufgabe 3 - Elastischer Stoß
Aufgabe 4 - Störung am harmonischen Oszillator
3.15 Lösung zur Klausur XV - Klassische Mechanik
Hinweise
Aufgabe 1 - Kurzfragen
Aufgabe 2 - Das Swing-by-Manöver
Aufgabe 3 - Newton’sche Kosmologie
Aufgabe 4 - Das dreidimensionale Pendel
Index
