2. Klassische Mechanik

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IKP in KCETA klassP1 Johannes Blümer

Inhalt

1. Einführung

1.1. Was ist Physik?

1.2. Physikalische Größen und Einheiten

1.3. Messungen, Datenauswertung, Fehler

2. Klassische Mechanik

2.1. Kinematik der Massenpunkte 2.2. Dynamik der Massenpunkte 2.3. Systeme von Massenpunkten 2.4. Rotation

3. Gravitation

3.1. Gravitationsgesetz 3.2. Feld und Potential

3.3. Planetenbahnen: Kepler 3.4. Massenverteilungen

3.5. Dunkle Materie

4. Relativistische Mechanik

4.1. Bezugsysteme und Transformationen

4.2. Spezielle Relativitätstheorie 4.3. Relativistische Kinematik

5. Feste Körper und Flüssigkeiten

5.1. Feste Körper

5.2. Hydrostatik und Hydrodynamik

6. Schwingungen und Wellen

6.1. Schwingungen 6.2. Wellen

1

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1.1 Was ist Physik?

Was ist Physik nicht?

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Atlas trägt die Welt

• DIMITRI: “Wenn Atlas die Welt auf seinem Rücken trägt, auf wem steht dann Atlas?”

• TASSO: “Atlas steht auf dem Rücken einer Schildkröte.”

• DIMITRI: “Aber worauf steht diese Schildkröte?”

• TASSO: “Auf einer zweiten Schildkröte.”

• DIMITRI: “Und worauf steht dann diese Schildkröte?”

• TASSO: “Mein lieber Dimitri, es sind lauter

Schildkröten, bis ganz nach unten!”

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WAS ist das?

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Wieviel?

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WIE kann man Vorgänge beschreiben?

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Wo? Wann? Wie oft?

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Was ist...

• wesentlich?

• nebensächlich?

• störend?

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• “Physics is a number”

Richard P. Feynman

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Das Higgs-Boson

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WAS WIRD geschehen, wenn ...?

Vorhersagekraft einer Theorie!

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Kurze Rundschau

über 14 Milliarden Jahre – von Quarks zum Kosmos

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Einführung Physik 2007

Thomas Müller

Institut für Experimentelle Kernphysik

Die Suche nach den fundamentalen Bausteinen der Natur mit CMS

VOM UNIVERSUM ZUM QUARK

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²⁶

m 10

⁷

m 10

¹

m

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^-4

m 10

^-8

m 10

^-15

m

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Thomas Müller

DIE ABKÜHLUNG DES UNIVERSUMS

Teilchenbeschleuniger

Radius 10^-3m 10¹¹m 10¹³m

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Thomas Müller

II. DIE FUNDAMENTALEN TEILCHEN

Dalton 1803-1808

Lehre von den Atomen als Grundbausteinen der Stoffe Meyer/Mendelejev 1869-1871 Periodensystem der Elemente

10

⁷

Chemische Verbindungen 112 Atome Rutherford (1871-1937)

Atome: kompakter Kern mit Elektronenhülle Bothe, Chadwick, Joliot (um 1932)

Neutronen und Protonen im Kern

112 Atome 3 Bausteine

Gell-Mann, Zweig (1964)

Protonen, Neutronen, andere Hadronen Bestehen aus Quarks

>100 Elementarteilchen 6 Quarks

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Thomas Müller

III. DIE FUNDAMENTALEN KRÄFTE

GRAVITATION:

NEWTON (1642-1727): GRAVITATIONSGESETZ

ELEKTRIZITÄT, MAGNETISMUS:

MAXWELL (1831-1879): VEREINIGUNG ELEKTROSTATIK UND MAGNETISMUS

HEINRICH HERTZ (1857-94): ENTDECKUNG DER ELEKTRO-

MAGNETISCHEN WELLEN IN KARLSRUHE

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Thomas Müller

KRÄFTE ALS URSACHE ALLEN GESCHEHENS

ALLGEMEIN:

• KRÄFTE ENTSTEHEN DURCH AUSTAUSCH VON BOSONEN

• SCHEMATISCHE BESCHREIBUNG DURCH FEYNMANDIAGRAMME

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Fritz Zwicky (1898-1974)

Coma-Haufen: Dunkle Materie?!

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WMAP: Temperaturkarte des Universums

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Thomas Müller

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1.2 Physikalische

Größen und Einheiten

nur drei Basisgrößen: Länge, Zeit, Masse

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