Mechanik

Die Mechanikvorlesung als zumeist erste Berührung mit der Theoretischen Physik hat in der Grundausbildung besonderes Gewicht. Zum einen führt sie in die klassischen Konzepte der Physik des 18. und 19. Jahrhunderts ein, zum anderen zeigt sie deren Lei- stungsfähigkeit und Bedeutung für die moderne Physik. Das vorliegende Buch geht diesen Weg von der Newtonschen Mechanik bis hin zu modernen Fragestellungen der qualitativen und nichtlinearen Dynamik. Begleitet von einfachen, PC-gestützten Beispielen und in einer Darstellung, die den mehr physikalischen Zugang zur Mechanik mit ihren mathematischen Grundlagen verbindet, beginnt das Buch mit der Newtonschen Mechanik, die bis hin zur Streutheorie und dem Virialproblem geführt wird (Kap.1). Es behandelt die kanonische Mechanik in Lagrangescher und Hamilton-Jakobischer Form, unter Einschluß der symplektischen Struktur des Phasenraums und der Elemente der Störungstheorie (Kap.2). Die Theorie des Starren Körpers (Kap.3) wird ebenso entwickelt wie die Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie (Kap.4). Kapitel 5 über die geometrischen Aspekte der Mechanik behandelt ihre mathematisch-geometrischen Grundlagen und schlägt die Brücke zur modernen mechanischen Fachliteratur. Kapitel 6 definiert und illustriert die für das Studium nichtlinearer Dynamik und qualitativer Mechanik wesentlichen Begriffe und diskutiert qualitativ und quantitativ wichtige Beispiele für deterministisches Chaos. Das abschließende Kapitel 7 gibt eine kurze Einführung in kontinuierliche Systeme. Das Buch eignet sich als Begleittext zu den Vorlesungen Einführung in die Theoretische Physik, Allgemeine Mechanik, sowie weiterführende Veranstaltungen und zum Ergänzungs- und Selbststudium.

Inhalt

1. Elementare Newtonsche Mechanik.- 2. Die Prinzipien der kanonischen Mechanik.- 3. Mechanik des starren Körpers.- 4. Relativistische Mechanik.- 5. Geometrische Aspekte der Mechanik.- 6. Stabilität und Chaos.- 7. Kontinuierliche Systeme.- Einige mathematische Begriffe.- Literatur.- Aufgaben.