Physik für Mediziner

Das vorliegende Script ist in den vergangenen Jahren als Begleitmaterial zur Vorlesung "Physik für Mediziner" an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg entstanden und wurde den Studierenden unter anderem über das Internet zur Verfügung gestellt. Die nunmehr vorliegenden Druckfassung des Scripts soll auch weiterhin in erster Linie das Verständnis der Vorlesung erleichtern und kann keinesfalls ein Lehrbuch ersetzen. Wir haben uns bemüht, die grundlegenden physikalischen Begriffe und Zusammenhänge zu vermitteln, die für das Medizinstudium und die spätere ärztliche Tätigkeit von Bedeutung sind. In allen Kapiteln wurde der Gegenstandskatalog für die Ärztliche Vorprüfung ausreichend berücksichtigt. In einige Kapitel, wie zum Beispiel bei der Behandlung Bildgebender Verfahren, haben wir zusätzlich Gegenstände aufgenommen, die wir sowohl für die kommenden klinischen Studienabschnitte als auch die zukünftige berufliche Tätigkeit für notwendig halten

Inhaltsverzeichnis:

1. Mathematische Grundlagen1.1. Funktionen 1.1.1. Begriff der Funktion 1.1.2. Potenz-, Exponential- und Logarithmusfunktionen 1.1.3. Trigonometrie undWinkelfunktionen1.2. Differentiation und Integration 1.2.1. Differentiation 1.2.2. Integration 2. Grundlagen des Messens und Modellbildung in der Physik2.1. Physikalische Beschreibung der Natur2.1.1. Axiomatik der Physik2.1.2. Physikalische Methoden in den Lebenswissenschaften2.2. Physikalische Größen und Einheiten 2.2.1. Basisgrößen 2.2.2. Maßzahlen2.3. Messstatistik und Fehlerrechnung 2.3.1. Arten von Messabweichungen2.3.2. Statistische Messunsicherheiten 2.3.3. Fehlerfortpflanzung 2.3.4. Korrelation, statistische Tests2.3.5. Grafische Darstellung abhängiger Größen3. Mechanik starrer Körper3.1. Kinematik - Bewegungslehre3.1.1. Translation 3.1.2. Kreisförmige Bewegung 3.2. Dynamik3.2.1. Newtonsche Axiome 3.2.2. Verschiedene Kräfte 3.2.3. Trägheitskräfte, Kräftegleichgewicht 3.2.4. Arbeit, Energie3.2.5. Leistung, Kraftstoß, Impuls3.3 . Erhaltungssätze der Mechanik 3.3.1. Energieerhaltungssatz3.3.2. Impulserhaltungssatz 3.4. Rotation ausgedehnter Körper 3.4.1. Freiheitsgrade, Schwerpunkt, Gleichgewicht 3.4.2. Drehmoment und Hebel 3.4.3. Trägheitsmoment, Drehimpuls 3.4.4. Analogien physikalischer Größen bei Translation und Rotation 4. Mechanik deformierbarer Körper, Fluidmechanik 4.1. Aufbau der Materie 4.1.1. Bausteine der Materie 4.1.2. Makroskopische Beschreibung 4.2. Stoffmengenbezogene Größen 4.3. Elastische Verformung von Festkörpern4.4. Flüssigkeiten und Gase, statische Prozesse4.4.1. Druck4.4.2. Grenzflächen, Oberflächenspannung4.5. Dynamik von Flüssigkeiten und Gasen 4.5.1. Inkompressible Flüssigkeit, Kontinuitätsgleichung4.5.2. Ideale Flüssigkeit, Bernoulli-Gleichung 4.5.3. Viskosität 4.5.4. Strömungswiderstand, Volumenarbeit4.5.5. Laminare und turbulente Strömung4.5.6. Gesetz von Hagen-Poiseuille 4.5.7. Messung von Strömungsgrößen5. Schwingungen und Wellen5.1. Schwingungen 5.1.1. Beschreibung von Schw ingungen5.1.2. Erzwungene Schwingungen, Resonanz 5.1.3. Überlagerung von Schwingungen 5.2. Wellen5.2.1. Kennwerte 5.2.2. Ausbreitung von Wellen 5.2.3. Dopplereffekt 5.3. Schall, Schallfeldgrößen5.4. Gehör und Stimme 5.4.1. Das menschliche Gehör5.4.2. Hörakustik5.4.3. Hörstörungen5.4.4. Phonation der Stimme5.5. Ultraschall5.5.1. Erzeugung, Nachweis und Ausbreitung von Ultraschall5.5.2. Ultraschall in Diagnostik und Therapie5.5.3. Wechselwirkung von Ultraschall mit Materie, biologischeWirkung6. Wärmelehre 6.1. Temperatur als Zustandsgröße6.1.1. Temperaturskalen 6.1.2. Thermische Ausdehnung 6.2. Gase6.2.1. Zustandsgleichung idealer Gase6.2.2. Gasgemische6.2.3. Reale Gase6.2.4. Kinetische Gastheorie6.3. Wärme als Energie6.3.1. Wärmemenge,Wärmekapazität6.3.2. Kalorimetrie6.3.3. Adiabatische Zustandsänderungen6.3.4. Die Hauptsätze der Wärmelehre6.4. Transportvorgänge, Stoffgemische6.4.1. Wärmetransportprozesse 6.4.2. Diffusion6.4.3. Osmose 6.5. Phasen und Phasenübergänge6.5.1. Phasenübe rgänge6.5.2. Dampfdruck6.5.3. Luftfeuchtigkeit6.5.4. Dampfdruckerniedrigung bei Lösungen6.5.5. Absorption von Gasen6.6. Einige Anwendungen in der Medizin6.6.1. Zur Wärmebilanz des Körpers6.6.2. Gasvolumina in der Lungenfunktionsdiagnostik6.6.3. Wirkung tiefer Temperaturen auf biologisches Gewebe7. Elektrizitätslehre7.1. Elektrostatik7.1.1. Elektrisches Feld 7.1.2. Potential und Spannung7.1.3. Dipol7.1.4. Geladener Kondensator7.1.5. Polarisation und Influenz 7.1.6. Auf- und Entladung von Kondensatoren 7.2. Membranpotentiale7.2.1. Nernst-Gleichung 7.2.2. Membranpotential an Zellen7.3. Gleichstromkreis 7.3.1. Elektrische Leitung,Widerstand 7.3.2. Kirchhoffsche Gesetze, Reihen und Parallelschaltung7.3.3. Innenwiderstand von Spannungsquellen7.4. Wechselstromkreis7.4.1. Wechselspannung7.4.2. Widerstand bei Wechselstrom 7.4.3. Elektrische Filter7.5. Magnetismus7.5.1. Magnetisches