Pr?fungstraining Theoretische Physik - Klassische Mechanik: Klausuren Mit Ausf?hrlichen L?sungen

ISBN-13: 9783662677544 / Niemiecki

Markus Eichhorn

Spis treści

Inhaltsverzeichnis

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 Selbständiges 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 -WaagrechterWurf 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

O autorze

Markus Eichhorn studierte von 2015 bis 2020 am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und beendete sein Studium mit dem Abschluss Master of Science (M. Sc.) im Fachbereich Physik. Dabei hat er sich auf die Bereiche Theoretische Teilchenphysik und Astroteilchenphysik spezialisiert. Zwischen 2018 und 2022 betreute er am KIT eine Vielzahl an Tutorien der Theoretischen Physik. Mit der „Einführung in die Mathematik der Theoretischen Physik“ erschien sein erstes Lehrbuch im selben Verlag.

Blurb

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.

Über den Autor

Markus Eichhorn studierte von 2015 bis 2020 am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und beendete sein Studium mit dem Abschluss Master of Science (M. Sc.) im Fachbereich Physik. Dabei hat er sich auf die Bereiche Theoretische Teilchenphysik und Astroteilchenphysik spezialisiert. Zwischen 2018 und 2022 betreute er am KIT eine Vielzahl an Tutorien der Theoretischen Physik. Mit der „Einführung in die Mathematik der Theoretischen Physik“ erschien sein erstes Lehrbuch im selben Verlag.