Physik im Bauwesen - Ein einführendes Lehrbuch mit Beispielen

von: Rhena Krawietz, Wilfried Heimke

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2020

ISBN: 9783446466821

Sprache: Deutsch

270 Seiten, Download: 18796 KB

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Physik im Bauwesen - Ein einführendes Lehrbuch mit Beispielen

Kapitelübersicht
Kurzinformation
Inhaltsverzeichnis
Leseprobe
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	Vorwort	7
	Vorwort zur 2. Auflage	8
	Inhaltsverzeichnis	9
	1 Einführung	15
	1.1 Physik und Bauphysik	15
	1.2 Physikalische Größen	15
	1.2.1 Symbolik	15
	1.2.2 Maßeinheiten	16
	1.2.3 Größen- und Zahlenwertgleichungen	18
	1.3 Fehlerrechnung	18
	1.3.1 Fehlerarten	18
	1.3.2 Fehler einer Messreihe	19
	1.3.3 Fehlerfortpflanzung	20
	1.3.4 Lineare Regression (Ausgleichsgerade)	22
	2 Grundlagen der Mechanik	25
	2.1 Kinematik und Dynamik	25
	2.1.1 Punktmasse, starrer und elastischer Körper	25
	2.1.2 Eindimensionale Bewegung	26
	2.1.3 Bewegung im Raum	27
	2.1.4 Newtonsche Axiome	29
	2.1.5 Arbeit, Leistung und Energie	32
	2.2 Erhaltungssätze	34
	2.2.1 Impulssatz	34
	2.2.2 Energiesatz	34
	2.3 Bewegte Bezugssysteme	35
	2.3.1 Inertialsystem	35
	2.3.2 Translatorisch beschleunigte Bezugssysteme	35
	2.3.3 Gleichförmig rotierendes Bezugssystem	36
	2.4 Aufbau der Stoffe	37
	2.4.1 Atome, Moleküle, Ionen	37
	2.4.2 Bindungskräfte und -arten, Aggregatzustände	39
	2.4.3 Kontinuum	40
	2.5 Feste Körper	43
	2.5.1 Starrer Körper	43
	2.5.2 Kräfte am starren Körper	43
	2.5.3 Statik	45
	2.5.4 Starrer Rotator	47
	2.5.5 Äußere Reibung	48
	2.5.6 Elastische Stoffe	49
	2.6 Flüssigkeiten und Gase	52
	2.6.1 Kennzeichen der Flüssigkeiten und Gase	52
	2.6.2 Druck in Flüssigkeiten und Gasen	52
	2.6.3 Flüssigkeiten und Gase im Schwerefeld	53
	3 Wärmetransport und Wärmeschutz von Gebäuden	55
	3.1 Temperatur und Wärmemenge	55
	3.1.1 Temperaturskalen	55
	3.1.2 Thermische Ausdehnung	55
	3.1.3 Temperaturmessung	56
	3.1.4 Wärmekapazität	58
	3.2 Temperaturausgleich	60
	3.2.1 Nullter Hauptsatz der Thermodynamik	60
	3.2.2 Arten des Wärmetransportes	60
	3.2.3 Wärmestrom und Wärmestromdichte	61
	3.3 Wärmeleitung	61
	3.3.1 Stationärer Wärmestrom	61
	3.3.2 Messverfahren für die Wärmeleitfähigkeit	63
	3.3.3 Wärmedurchlass	63
	3.3.4 Wärmeübergang	65
	3.3.5 Wärmedurchgang	65
	3.3.6 Temperaturverlauf in einer Wand	66
	3.3.7 Komplexe Bauteile	68
	3.3.8 Wärmebrücken	70
	3.3.9 Wärmediffusion	72
	3.3.10 Temperaturwellen	74
	3.3.11 Kurzzeitige Wärmeableitung	78
	3.4 Wärmekonvektion	80
	3.4.1 Bewegte Flüssigkeiten und Gase	80
	3.4.2 Luftdichtheit und Lüftung von Gebäuden	83
	3.4.3 Konvektionsstromdichte	85
	3.4.4 Lüftungswärmeverlust	87
	3.5 Wärmestrahlung	87
	3.5.1 Energietransport durch elektromagnetischeWellen	87
	3.5.2 Strahlungsgesetze	88
	3.5.3 Strahlungsabsorption, -reflexion und -transmission	89
	3.5.4 Solare Wärmegewinne	92
	3.6 Energieberechnungen	94
	3.6.1 Energieeinsparverordnung	94
	3.6.2 Berechnung des Nutzenergiebedarfs für Heizen und Kühlen nach DIN V 18599-2	97
	3.6.3 Mindestwärmeschutz	102
	3.6.4 Sommerlicher Wärmeschutz	103
	3.6.5 Energieausweise	103
	4 Feuchtigkeitstransport	105
	4.1 Das Phasendiagramm von Wasser	105
	4.2 Zustandsänderungen von Gasen	107
	4.2.1 Zustandsgrößen	107
	4.2.2 Zustandsgleichungen	108
	4.2.3 Thermodynamische Prozesse	109
	4.3 Mechanismen des Wassertransportes in Baustoffen	111
	4.4 Kapillarer Wassertransport	112
	4.4.1 Oberflächenspannung	112
	4.4.2 Kapillarität	113
	4.4.3 Maßnahmen gegen kapillaren Wassertransport	114
	4.5 Luftfeuchtigkeit	115
	4.5.1 Absolute und relative Luftfeuchtigkeit	115
	4.5.2 Taupunkt	118
	4.5.3 Messverfahren für die Luftfeuchtigkeit	118
	4.6 Wasserdampfdiffusion	119
	4.6.1 Wasserdampfdiffusion in Luft	119
	4.6.2 Wasserdampfdiffusion in Bauteilen	121
	4.6.3 Wasserdampfdurchgang durch eine Wand	122
	4.6.4 Maßnahmen zum Tauwasserschutz	127
	5 Schallausbreitung	128
	5.1 Schwingungen	128
	5.1.1 Harmonische Schwingungen	128
	5.1.2 Gedämpfte harmonische Schwingungen	129
	5.1.3 Erzwungene harmonische Schwingungen	131
	5.1.4 Überlagerung von Schwingungen	133
	5.2 Wellen	135
	5.2.1 Wellengleichung	135
	5.2.2 Wellenarten	137
	5.2.3 Reflexion, Brechung und Beugung	138
	5.2.4 Stehende Wellen	139
	5.2.5 Doppler-Effekt	141
	5.2.6 Elektromagnetische Wellen	141
	5.3 Schwingungen von Bauteilen	143
	5.3.1 Eigenschwingungen homogener, einschaliger Bauteile	143
	5.3.2 Eigenschwingungen mehrschaliger Bauteile	144
	5.4 Schallwellen und Schallfeldgrößen	146
	5.4.1 Wellengleichung von Schallwellen	146
	5.4.2 Schallgeschwindigkeit	148
	5.4.3 Schalldruck und Schallschnelle	148
	5.4.4 Stehende Schallwellen	150
	5.4.5 Klanganalyse	151
	5.5 Schallpegel	152
	5.5.1 Energie- und Stromdichte einer Welle	152
	5.5.2 Schallstärke und Schallpegel	154
	5.5.3 Überlagerung von Schallfeldern	155
	5.6 Ultraschall	156
	5.7 Physiologische Akustik	157
	5.7.1 Hörfläche	157
	5.7.2 Lautheit	158
	5.7.3 Bewertete Schallpegel	159
	5.7.4 Trägheit der Gehörempfindung	160
	5.8 Ausbreitung von Schallwellen	161
	5.8.1 Reflexion und Brechung	161
	5.8.2 Beugung	162
	5.8.3 Schallausbreitung im Freifeld, Entfernungsgesetz	163
	5.9 Schallabsorption und Raumakustik	165
	5.9.1 Schallabsorptionsgrad	165
	5.9.2 Schallabsorber	166
	5.9.3 Nachhall	168
	5.10 Schalldämmung	172
	5.10.1 Lärm	172
	5.10.2 Verkehrslärm	172
	5.10.3 Luftschalldämm-Maß	173
	5.10.4 Messung der Luftschall-Dämmung	177
	5.10.5 Trittschalldämmung	180
	5.10.6 Anforderungen an die Schalldämmung	181
	6 Elektrodynamik im Bauwesen	183
	6.1 Felder	183
	6.1.1 Feldstärke	183
	6.1.2 Potenzial	183
	6.2 Statisches elektrisches Feld	184
	6.2.1 Elektrostatik	184
	6.2.2 Elektrostatik der Metalle	186
	6.2.3 Nichtleiter im elektrischen Feld	187
	6.3 Stationärer elektrischer Strom	188
	6.3.1 Gleichstrom in Metallen undFlüssigkeiten	188
	6.3.2 Gesetze des Ladungstransportes	188
	6.4 Statisches magnetisches Feld	190
	6.4.1 Magnetostatik	190
	6.4.2 Stoffe im Magnetfeld	191
	6.4.3 Magnetische Wirkungen elektrischer Ströme	192
	6.4.4 Kräfte im Magnetfeld	194
	6.5 Instationäre Felder	194
	6.5.1 Elektromagnetische Induktion	194
	6.5.2 Wechselstrom	195
	6.6 Blitzerscheinungen	196
	6.6.1 Elektrostatische Grundlagen	196
	6.6.2 Feldstärke und Entladungsmechanismus	198
	6.6.3 Entladungsdauer und -strom, Blitzableiter	199
	6.7 Elektrostatische Verfahren	200
	6.7.1 Elektrofilter, elektrische Sortierung	200
	6.7.2 Beschichtungsverfahren	201
	6.8 Elektroosmose	202
	6.8.1 Unipolare Stromleitung	202
	6.8.2 Aktive und passive Elektroosmose	202
	6.9 Elektrolytische Erscheinungen	203
	6.9.1 Elektrolytische Verfahren	203
	6.9.2 Dissoziation	203
	6.9.3 Elektrochemisches Entsalzen	203
	7 Optik und Beleuchtung	204
	7.1 Strahlenoptik	204
	7.2 Wellenoptik	207
	7.3 Lichttechnische Grundbegriffe	209
	7.3.1 Lichtstrom, Lichtstärke, Wirkungsgrad	209
	7.3.2 Beleuchtungsstärke	211
	7.3.3 Leuchtdichte, Leuchtdichtefaktor	212
	7.3.4 Messung lichttechnischer Größen	213
	7.4 Tageslicht	213
	7.4.1 Natürliche Beleuchtung	213
	7.4.2 Tageslichtquotient	214
	7.5 Künstliches Licht	217
	7.5.1 Lichterzeugung	217
	7.5.2 Temperaturstrahler	217
	7.5.3 Lumineszenzstrahler	218
	7.6 Farben	222
	7.6.1 Farbreize	222
	7.6.2 Farbvalenzen	223
	7.6.3 Farbempfindungen	229
	8 Strahlung und Bauwerke	231
	8.1 Strahlung und Materie	231
	8.1.1 Quantelung der Energie	231
	8.1.2 Induzierte Emission	232
	8.1.3 Photo- und Compton-Effekt	233
	8.1.4 Bremsstrahlung	234
	8.1.5 Paarbildung	234
	8.2 Radioaktivität	235
	8.2.1 Instabile Kerne	235
	8.2.2 Zerfallsgesetz	235
	8.2.3 Radioaktive Belastung von Bauwerken	236
	8.2.4 Radon und radongeschütztes Bauen	237
	9 Brandschutz	239
	9.1 Anforderungen	239
	9.2 Brandverlauf	239
	9.3 Brandverhalten	241
	9.3.1 Stahlkonstruktionen	241
	9.3.2 Betonkonstruktionen	242
	9.3.3 Holzkonstruktionen	243
	9.4 Nachweisverfahren	243
	Literaturverzeichnis	244
	Verzeichnis der Formelzeichen und wichtigen Konstanten	250
	Sachwortverzeichnis	263
	Leere Seite	2

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