Physik im Bauwesen - Grundwissen und Bauphysik
von: Rhena Krawietz, Wilfried Heimke
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2007
ISBN: 9783446411630
Sprache: Deutsch
244 Seiten, Download: 8338 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
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 |