Tensor Calculus for Physics

A Concise Guide

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Author: Dwight E. Neuenschwander

Publisher: JHU Press

ISBN: 142141564X

Category: Mathematics

Page: 248

View: 6464

Understanding tensors is essential for any physics student dealing with phenomena where causes and effects have different directions. A horizontal electric field producing vertical polarization in dielectrics; an unbalanced car wheel wobbling in the vertical plane while spinning about a horizontal axis; an electrostatic field on Earth observed to be a magnetic field by orbiting astronauts—these are some situations where physicists employ tensors. But the true beauty of tensors lies in this fact: When coordinates are transformed from one system to another, tensors change according to the same rules as the coordinates. Tensors, therefore, allow for the convenience of coordinates while also transcending them. This makes tensors the gold standard for expressing physical relationships in physics and geometry. Undergraduate physics majors are typically introduced to tensors in special-case applications. For example, in a classical mechanics course, they meet the "inertia tensor," and in electricity and magnetism, they encounter the "polarization tensor." However, this piecemeal approach can set students up for misconceptions when they have to learn about tensors in more advanced physics and mathematics studies (e.g., while enrolled in a graduate-level general relativity course or when studying non-Euclidean geometries in a higher mathematics class). Dwight E. Neuenschwander's Tensor Calculus for Physics is a bottom-up approach that emphasizes motivations before providing definitions. Using a clear, step-by-step approach, the book strives to embed the logic of tensors in contexts that demonstrate why that logic is worth pursuing. It is an ideal companion for courses such as mathematical methods of physics, classical mechanics, electricity and magnetism, and relativity.

Vektoranalysis

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Author: Klaus Jänich

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662107503

Category: Mathematics

Page: 277

View: 5408

Die Vektoranalysis handelt, in klassischer Darstellung, von Vektorfeldern, den Operatoren Gradient, Divergenz und Rotation, von Linien-, Flächen- und Volumenintegralen und von den Integralsätzen von Gauß, Stokes und Green. In moderner Fassung ist es der Cartansche Kalkül mit dem Satz von Stokes. Das vorliegende Buch vertritt grundsätzlich die moderne Herangehensweise, geht aber auch sorgfältig auf die klassische Notation und Auffassung ein. Das Buch richtet sich an Mathematik- und Physikstudenten ab dem zweiten Studienjahr, die mit den Grundbegriffen der Differential- und Integralrechnung in einer und mehreren Variablen sowie der Topologie vertraut sind. Der sehr persönliche Stil des Autors und die aus anderen Büchern bereits bekannten Lernhilfen, wie: viele Figuren, mehr als 50 kommentierte Übungsaufgaben, über 100 Tests mit Antworten, machen auch diesen Text zum Selbststudium hervorragend geeignet.

Tensoranalysis

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Author: Heinz Schade,Klaus Neemann

Publisher: Walter de Gruyter

ISBN: 3110213214

Category: Science

Page: 462

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Dieses Lehrbuch stellt eine umfassende und leicht verständliche Einführung in die Tensoranalysis dar, die hier als Oberbegriff von klassischer Tensoranalysis und Tensoralgebra zu verstehen ist und die in vielen Anwendungen der Physik und der Ingenieurwissenschaften benötigt wird. Es vermittelt die nötigen algebraischen Hilfsmittel und enthält zahlreiche Übungsaufgaben mit Lösungen, so dass es sich auch für ein Selbststudium eignet.

Tensor Calculus for Engineers and Physicists

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Author: Emil de Souza Sánchez Filho

Publisher: Springer

ISBN: 331931520X

Category: Technology & Engineering

Page: 345

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This textbook provides a rigorous approach to tensor manifolds in several aspects relevant for Engineers and Physicists working in industry or academia. With a thorough, comprehensive, and unified presentation, this book offers insights into several topics of tensor analysis, which covers all aspects of n-dimensional spaces. The main purpose of this book is to give a self-contained yet simple, correct and comprehensive mathematical explanation of tensor calculus for undergraduate and graduate students and for professionals. In addition to many worked problems, this book features a selection of examples, solved step by step. Although no emphasis is placed on special and particular problems of Engineering or Physics, the text covers the fundamentals of these fields of science. The book makes a brief introduction into the basic concept of the tensorial formalism so as to allow the reader to make a quick and easy review of the essential topics that enable having the grounds for the subsequent themes, without needing to resort to other bibliographical sources on tensors. Chapter 1 deals with Fundamental Concepts about tensors and chapter 2 is devoted to the study of covariant, absolute and contravariant derivatives. The chapters 3 and 4 are dedicated to the Integral Theorems and Differential Operators, respectively. Chapter 5 deals with Riemann Spaces, and finally the chapter 6 presents a concise study of the Parallelism of Vectors. It also shows how to solve various problems of several particular manifolds.

Mathematische Methoden zur Mechanik

Ein Handbuch mit MATLAB®-Experimenten

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Author: Eckart W. Gekeler

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642142532

Category: Mathematics

Page: 645

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Das Spannungsfeld zwischen Mathematik und Mechanik bildet eine nie versiegende Quelle neuer Entwicklungen. Das Lehrbuch enthält eine breite Palette klassischer Themen, vom Dreikörperproblem und der Kreiseltheorie über Bifurkationstheorie und Optimierung bis zur Kontinuumsmechanik elastischer Körper und Flüssigkeiten. Mit Matlab-Programmen, die auf der Homepage des Autors zur Verfügung gestellt werden, können Leser Experimente durchführen. Dabei kann jedes Bild oder Diagramm selbst erzeugt und Daten oder Algorithmus nach Belieben abgeändert werden.

Distributionen Und Hilbertraumoperatoren

Mathematische Methoden Der Physik

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Author: Philippe Blanchard,Erwin Brüning

Publisher: Springer

ISBN: 9783211825075

Category: Science

Page: 375

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Das Buch bietet eine Einführung in die zum Studium der Theoretischen Physik notwendigen mathematischen Grundlagen. Der erste Teil des Buches beschäftigt sich mit der Theorie der Distributionen und vermittelt daneben einige Grundbegriffe der linearen Funktionalanalysis. Der zweite Teil baut darauf auf und gibt eine auf das Wesentliche beschränkte Einführung in die Theorie der linearen Operatoren in Hilbert-Räumen. Beide Teile werden von je einer Übersicht begleitet, die die zentralen Ideen und Begriffe knapp erläutert und den Inhalt kurz beschreibt. In den Anhängen werden einige grundlegende Konstruktionen und Konzepte der Funktionalanalysis dargestellt und wichtige Konsequenzen entwickelt.

Special Relativity

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Author: Nicholas M.J. Woodhouse

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540466762

Category: Science

Page: 88

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Emmy Noether's Wonderful Theorem

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Author: Dwight E. Neuenschwander

Publisher: JHU Press

ISBN: 1421422670

Category: Mathematics

Page: 344

View: 9068

"In the judgment of the most competent living mathematicians, Fräulein Noether was the most significant creative mathematical genius thus far produced since the higher education of women began."—Albert Einstein The year was 1915, and the young mathematician Emmy Noether had just settled into Göttingen University when Albert Einstein visited to lecture on his nearly finished general theory of relativity. Two leading mathematicians of the day, David Hilbert and Felix Klein, dug into the new theory with gusto, but had difficulty reconciling it with what was known about the conservation of energy. Knowing of her expertise in invariance theory, they requested Noether’s help. To solve the problem, she developed a novel theorem, applicable across all of physics, which relates conservation laws to continuous symmetries—one of the most important pieces of mathematical reasoning ever developed. Noether’s "first" and "second" theorem was published in 1918. The first theorem relates symmetries under global spacetime transformations to the conservation of energy and momentum, and symmetry under global gauge transformations to charge conservation. In continuum mechanics and field theories, these conservation laws are expressed as equations of continuity. The second theorem, an extension of the first, allows transformations with local gauge invariance, and the equations of continuity acquire the covariant derivative characteristic of coupled matter-field systems. General relativity, it turns out, exhibits local gauge invariance. Noether’s theorem also laid the foundation for later generations to apply local gauge invariance to theories of elementary particle interactions. In Dwight E. Neuenschwander’s new edition of Emmy Noether’s Wonderful Theorem, readers will encounter an updated explanation of Noether’s "first" theorem. The discussion of local gauge invariance has been expanded into a detailed presentation of the motivation, proof, and applications of the "second" theorem, including Noether’s resolution of concerns about general relativity. Other refinements in the new edition include an enlarged biography of Emmy Noether’s life and work, parallels drawn between the present approach and Noether’s original 1918 paper, and a summary of the logic behind Noether’s theorem.

Hydrodynamik

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Author: Etienne Guyon,Jean-Pierre Hulin,Luc Petit

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322898318

Category: Technology & Engineering

Page: 466

View: 9321

Neben der Herleitung und Darstellung der fundamentalen Gleichungen enthält dieses Lehrbuch sehr viele Beispiele und Anwendungen, so z.B. eine genaue Diskussion des Flugmechanismus sowie der Wirkung der verschiedenen Klappen an Flügeln, und ist daher auch für Dozenten eine Fundgrube zur anschaulichen Auflockerung der Vorlesung. Neben den beiden üblichen Schwerpunktthemen "Dynamik idealer Fluide" und "Verhalten sehr viskoser Fluide" wird das wichtige Thema "Grenzschichten" besonders behandelt. Ein Anhang über suprafluides Helium - ein Beispiel für ein ideales Fluid - rundet das Stoffgebiet ab.

The Joy of x

Die Schönheit der Mathematik

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Author: Steven Strogatz

Publisher: Kein & Aber AG

ISBN: 3036992693

Category: Mathematics

Page: 352

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Mathematik durchdringt den ganzen Kosmos. Das weiß jeder, doch nur die wenigsten verstehen die Zusammenhänge wirklich. Steven Strogatz nimmt uns bei der Hand und spaziert mit uns durch diese Welt der Weisheit, Klarheit und Eleganz. Als Reiseleiter geht er neue, erfrischende Wege, deutet auf Besonderheiten, schildert Hintergründe und erklärt die unsichtbaren Mechanismen. Wir erfahren unter anderem von dem Wunder des Zählens, der genialen Einfachheit der Algebra, dem ewigen Erbe Newtons, dem Tango mit Quadraten, der Zweisamkeit von Primzahlen und der Macht des Unendlichen. Mit all seiner Begeisterung, seinem Scharfblick und seinem leichtem Ton hat Steven Strogatz ein herrliches Buch für alle geschrieben, die ihr Verständnis von Mathematik auf eine neue Art vertiefen möchten.

Lineare Algebra

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Author: Gilbert Strang

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642556310

Category: Mathematics

Page: 656

View: 9975

Diese Einführung in die lineare Algebra bietet einen sehr anschaulichen Zugang zum Thema. Die englische Originalausgabe wurde rasch zum Standardwerk in den Anfängerkursen des Massachusetts Institute of Technology sowie in vielen anderen nordamerikanischen Universitäten. Auch hierzulande ist dieses Buch als Grundstudiumsvorlesung für alle Studenten hervorragend lesbar. Darüber hinaus gibt es neue Impulse in der Mathematikausbildung und folgt dem Trend hin zu Anwendungen und Interdisziplinarität. Inhaltlich umfasst das Werk die Grundkenntnisse und die wichtigsten Anwendungen der linearen Algebra und eignet sich hervorragend für Studierende der Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik, die einen modernen Zugang zum Einsatz der linearen Algebra suchen. Ganz klar liegt hierbei der Schwerpunkt auf den Anwendungen, ohne dabei die mathematische Strenge zu vernachlässigen. Im Buch wird die jeweils zugrundeliegende Theorie mit zahlreichen Beispielen aus der Elektrotechnik, der Informatik, der Physik, Biologie und den Wirtschaftswissenschaften direkt verknüpft. Zahlreiche Aufgaben mit Lösungen runden das Werk ab.

Der Weg zur Wirklichkeit

Die Teilübersetzung für Seiteneinsteiger

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Author: Roger Penrose

Publisher: Spektrum Akademischer Verlag

ISBN: 9783827423412

Category: Science

Page: 357

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Der Weg zur Wirklichkeit ist eine Kurzübersetzung des Penrose-Klassikers "The Road to Reality", die aus dem Monumentalwerk für Physik- und Mathematikexperten die allgemeinverständlichen Kapitel für interessierte Laien lesbar macht. Wer ein Faible für die Grundfragen der Wissenschaft, einen Blick für Geometrie, einen Sinn für Zahlen und Neugier für kosmologische Theorien hat, findet in diesem klar und kompetent geschriebenen Buch überraschende und provozierende Ideen. Schulmathematik wie die Bruchrechnung oder der berühmte Pythagorassatz lassen sich auf dem Weg zur Wirklichkeit völlig neu entdecken - im Spannungsfeld zwischen platonischer Mathematik, physikalischer Welt und menschlichem Bewusstsein.

Einführung in die moderne Kosmologie

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Author: Andrew Liddle

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527670920

Category: Science

Page: 217

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Dank sich stets verbessernder boden- und weltraumgestützter Teleskope stehen der Kosmologie inzwischen Daten zur Verfügung, die Rückschlüsse auf immer frühere Phasen des Universums und Vergleiche mit Modellvorstellungen erlauben. Daher gewinnt die Kosmologie in den Astronomiekursen der Universitäten beständig an Wichtigkeit. Die "Einführung in die Moderne Kosmologie" ist eine anschauliche und leicht verständliche Darstellung moderner kosmologischer Konzepte, die neben zahlreichen Beispielen und Übungsaufgaben auch Hinweise und Endergebnisse enthält, sodass das Erlernte sofort ausprobiert und kontrolliert werden kann. Das Buch ist klar eingeteilt und behandelt in sechs separaten Kapiteln Themen für Fortgeschrittene, darunter relativistische Kosmologie und Neutrino-Kosmologie. Die vorliegende Übersetzung der zweiten Auflage wurde wesentlich ergänzt und erweitert und umfasst neueste Beobachtungsergebnisse sowie zusätzliches Material zur empirischen Kosmologie und Strukturbildung.

Atom- und Quantenphysik

Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen

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Author: Hermann Haken,Hans Christoph Wolf

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642185193

Category: Science

Page: 534

View: 7612

"...Einer der Vorteile dieses Lehrbuchs beruht auf der Zusammenarbeit zwischen Experimentalphysiker und Theoretiker als Autoren, wobei beide international bekannte und geschätzte Wissenschaftler sind. Dadurch kommen beide Aspekte der Quantenphysik, die entscheidenden Experimente und das mathematische Gerüst, zur Geltung..." (Physikalische Blätter)

Sieben kurze Lektionen über Physik

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Author: Carlo Rovelli

Publisher: Rowohlt Verlag GmbH

ISBN: 3644052212

Category: Science

Page: 96

View: 8898

Hundert schmale Seiten reichen, um die Physik der Moderne zu erklären Wo kommen wir her? Was können wir wissen? Seit ihren umwälzenden Entdeckungen im zwanzigsten Jahrhundert spüren Physiker den Kräften und Teilchen nach, die die Welt im Innersten und Äußersten zusammenhalten. Für jedermann verständlich, hat Carlo Rovelli dieses zauberhafte Buch darüber geschrieben. Es stürmte in wenigen Wochen an die Spitze der italienischen Bestsellerliste und wird derzeit in fast zwanzig Sprachen übersetzt. In eleganten, klaren Sätzen erklärt Rovelli die Physik der Moderne: Einstein und die Relativitätstheorie, Max Planck und die Quantenmechanik, die Entstehung des Universums, Schwarze Löcher, die Elementarteilchen, die Beschaffenheit von Raum und Zeit – und die Loop-Theorie, sein ureigenstes Arbeitsfeld. Ein Buch, das jeder verstehen kann – ein Lesevergnügen zum Staunen, Genießen und Mitreden können. «Von Natur aus wollen wir immer mehr wissen und immer weiter lernen. Unser Wissen über die Welt wächst. Uns treibt der Drang nach Erkenntnis und lernend stoßen wir an Grenzen. In den tiefsten Tiefen des Raumgewebes, im Ursprung des Kosmos, im Wesen der Zeit, im Schicksal der Schwarzen Löcher und im Funktionieren unseres eigenen Denkens. Hier, an den Grenzen unseres Wissens, wo sich das Meer unseres Nichtwissens vor uns auftut, leuchten das Geheimnis der Welt, die Schönheit der Welt, und es verschlägt uns den Atem.», schreibt Carlo Rovelli.

Angewandte Mathematik: Body and Soul

Band 2: Integrale und Geometrie in IRn

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Author: Kenneth Eriksson,Donald Estep,Claes Johnson

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540269509

Category: Mathematics

Page: 362

View: 5865

"Angewandte Mathematik: Body & Soul" ist ein neuer Grundkurs in der Mathematikausbildung für Studienanfänger in den Naturwissenschaften, der Technik, und der Mathematik, der an der Chalmers Tekniska Högskola in Göteborg entwickelt wurde. Er besteht aus drei Bänden sowie Computer-Software. Das Projekt ist begründet in der Computerrevolution, die ihrerseits völlig neue Möglichkeiten des wissenschaftlichen Rechnens in der Mathematik, den Naturwissenschaften und im Ingenieurwesen eröffnet hat. Es besteht aus einer Synthese der mathematischen Analysis (Soul) mit der numerischen Berechnung (Body) sowie den Anwendungen. Die Bände I-III geben eine moderne Version der Analysis und der linearen Algebra wieder, einschließlich konstruktiver numerischer Techniken und Anwendungen, zugeschnitten auf Anfängerprogramme im Maschinenbau und den Naturwissenschaften. Weitere Bände behandeln Themen wie z.B. dynamische Systeme, Strömungsdynamik, Festkörpermechanik und Elektromagnetismus. Dieser Band entwickelt das Riemann-Integral, um eine Funktion zu einer gegebenen Ableitung zu bestimmen. Darauf aufbauend werden Differentialgleichungen und Anfangswertprobleme mit einer Vielzahl anschaulicher Anwendungen behandelt. Die lineare Algebra wird auf n-dimensionale Räume verallgemeinert, wobei wiederum dem praktischen Umgang und numerischen Lösungstechniken besonderer Platz eingeräumt wird. Die Autoren sind führende Experten im Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens und haben schon mehrere erfolgreiche Bücher geschrieben. "[......] Oh, by the way, I suggest immediate purchase of all three volumes!" The Mathematical Association of America Online, 7.7.04

Das kleine Buch der Stringtheorie

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Author: Steven S. Gubser

Publisher: Spektrum Akademischer Verlag

ISBN: 9783827428486

Category: Science

Page: 174

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Das kleine Buch der Stringtheorie bietet eine knappe und unterhaltsame Einführung in eines der meistdiskutierten Gebiete der modernen Physik. Die Stringtheorie gilt als eine „Theorie für Alles“, mit der sich sämtliche Grundkräfte der Natur beschreiben lassen. Bisher allerdings konnte sie experimentell nicht bestätigt werden, und unter Physikern wird sie sehr kontrovers diskutiert. Dieses Buch gibt Ihnen die Gelegenheit, sich ein eigenes Bild zu machen!

Naive Mengenlehre

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Author: Paul R. Halmos

Publisher: Vandenhoeck & Ruprecht

ISBN: 9783525405277

Category: Arithmetic

Page: 132

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Quanten

Einstein, Bohr und die große Debatte über das Wesen der Wirklichkeit

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Author: Manjit Kumar

Publisher: N.A

ISBN: 9783827010193

Category:

Page: 540

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