Klassische Mechanik – Vom Weitsprung zum Marsflug

Rainer Müller
Klassische Mechanik – Vom Weitsprung zum Marsflug

Verlag: De Gruyter
De Gruyter Studium
ISBN 978-3-11-025002-2
Sachbuch, Naturwissenschaften, Bildung
2. Auflage 2010
Softcover, 24.0 x 17.0 cm, 488 Seiten

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Der Autor

Rainer Müller studierte Physik in Gießen und Konstanz. In Konstanz fertigte er seine Diplomarbeit an und promovierte anschließend bis 1994. In dieser Zeit begann er, sich mit Fragen der Physikdidaktik zu beschäftigen. Das Thema ließ ihn auch nicht los, als er ab 1995 an der Universität München als Postdoc arbeitete, vielmehr wurden die Quantenoptik und Physikdidaktik bald zu einer Vollbeschäftigung. Und so habilitierte er schließlich zum Thema „Vermittlung der Quantenmechanik in der Schule“. Seit 2002 ist Rainer Müller Professor für Physik und Physikdidaktik an der TU Braunschweig.
(Quelle: Presseinformationen der TU Braunschweig Nr. 55/2004 vom 30.4.2004)

Zum Buch

Es scheint zum Allgemeingut zu gehören, dass Physik, insbesondere die Mechanik ein leidlich hartes und darüber hinaus sehr trockenes Brot zu sein hat. Aber das ist weit gefehlt! Dass es nämlich auch anders geht – ganz anders, beweist Rainer Müller eindrucksvoll in dem vorliegenden Lehrbuch. Es beginnt mit grundsätzlichen Prinzipien, allen voran dem Trägheitsgesetz. Am Beispiel einer stürzenden Skateboarderin und eines Auffahrunfalls werden sowohl Denk- als auch Herangehensweise an physikalische Probleme vermittelt – und das zunächst noch ohne Formeln.

Doch ohne Mathematik kommt die Physik nicht aus, und so wird auch hier eine mathematische Basis vorausgesetzt. Der Leser sollte mit den Grundregeln von Vektorrechnung, Differentiation und Integration vertraut sein. Dementsprechend wendet sich das Buch in erster Linie an Studierende der Naturwissenschaften, Ingenieur- und Lehramtsstudiengänge der ersten Semester. Im Anhang befindet sich zwar eine Zusammenfassung des mathematischen Handwerkszeugs, das zur Bearbeitung der Kapitel benötigt wird, allerdings dient diese hauptsächlich der Übersicht, respektive der Auffrischung.

Aber auch für Schulabsolventen, die dessen ungeachtet keine Berührungsängste mit Formeln und Zahlen haben, eröffnet sich ein Sammelsurium an überaus spannenden Experimenten.

Da ist beispielsweise der Testpilot Joe Kittinger, der im August 1960 über die „höchste Stufe der Welt“ aus 30.000 Metern Höhe aus einer Ballonkapsel aussteigt, und von dem wir über Kräftegleichgewicht im freien Fall und Luftwiderstand in turbulenter Strömung lernen. Kann Bruce Willis alias Harry Stamper die Welt vor der Vernichtung retten, indem er einen Asteroiden sprengt? In dem Film „Armageddon“ gelingt ihm dies; die „Klassische Mechanik“ rückt dem Problem mit der Impulserhaltung zu Leibe und bringt Bruce in arge Bedrängnis.

Mit Jules Verne, einer Saturn V und den Raketengleichungen geht es in den Weltraum. Dort werden die Keplerschen Gesetze veranschaulicht, Drehimpulserhaltung diskutiert und mit den Hohmann-Übergangsbahnen eine energetisch günstige Möglichkeit beschrieben, wie andere Planeten besucht werden können. Besonders hübsch in diesem Zusammenhang fand ich die Darstellung von elastischen Stößen am Beispiel des Swingby-Mechanismus.

Aber nicht nur in großen Höhen und im Weltraum kann es spannend zugehen. Andere Kapitel führen den Leser durch verschiedene Sportarten vom Hammerwerfen, über den Weitsprung bis zum Bungeesprung; zur Veranschaulichung von Drehbewegungen gehen wir ins Ballett und lernen Pirouetten und Sprünge kennen. Schließlich, sozusagen als Ausgleich für die absolvierten Kapitel, dürfen wir uns Achterbahnen zu Gemüte führen – natürlich auch diesmal kräftig mit Physik gewürzt.

In vierzehn Kapiteln wird so ein großer Bogen über die klassische (relativistische und statistische sind außen vor) Mechanik gespannt und alle wichtigen Themen behandelt.

Fazit

Möchte man tiefer in die Materie eindringen, gibt es sicherlich ausführlichere Werke. Aber für die dauerhafte Motivation habe ich bisher kaum ein Buch wie dieses entdeckt. Es ist reich bebildert mit Fotos und sehr genauen farbigen Grafiken. Eigentlich eine Selbstverständlichkeit in einer Disziplin, in der es auf Exaktheit ankommt, die aber leider nicht jedes Lehrbuch erfüllt. Immer wieder werden Themen aus früheren Kapiteln aufgegriffen – beispielsweise Impulssatz oder Stoßgesetz -, wodurch der bereits erarbeitete Kenntnisstand ständig kontrolliert werden kann.

Mit den erwähnten Voraussetzungen im Gepäck lässt sich die „Klassische Mechanik“ weitgehend ohne große Probleme bewältigen und liest sich überwiegend wie kurzweilige Prosa. Für alle, denen bisher der rechte Zugang zu dieser „trockenen“ Materie gefehlt hat und für diejenigen, die einfach Spaß an der Physik haben, gibt es in diesem Buch jede Menge blühender Oasen zu entdecken.

Copyright © 2011 by Michael Bahner (MB)

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