Grundlagen der Physik: Begriffe, Größen und Einheiten

Was ist Physik?

Die Physik ist die Wissenschaft, die darauf abzielt, die Eigenschaften der Stoffe und ihre Wechselwirkungen zu untersuchen, um die allgemeinen Eigenschaften von Körpern und Naturphänomenen zu erklären, ohne deren Wesen zu verändern.

Wissenschaftliche Schreibweise

Die wissenschaftliche Schreibweise ist der Prozess, bei dem eine Zahl als Produkt zweier Faktoren geschrieben wird. Dabei ist der erste Faktor eine Zahl zwischen 1 und 10 und der zweite Faktor eine Zehnerpotenz (Basis 10).

Was ist physikalische Leistung?

In der Physik ist die Leistung (oft fälschlich als Macht bezeichnet) die Menge an Arbeit, die pro Zeiteinheit verrichtet wird.

Was sind Einheiten?

Einheiten sind willkürlich gewählte Größen, denen der Wert 1 zugewiesen wird.

Was ist die Messung?

Die Messung ist der grundlegende Prozess der Wissenschaft, der den Vergleich mit einem ausgewählten Muster beinhaltet. Ziel ist es, die physikalische Größe zu bestimmen, um zu sehen, wie oft das Muster in dieser Größe enthalten ist.

Was ist das Freistellen von Variablen (DMZ)?

Das Freistellen (Isolieren) einer Variablen in einem beliebigen Ausdruck bedeutet, sie allein auf einer Seite der Gleichung stehen zu lassen.

Raum, Materie und Zeit

• Raum: Der physische Raum, der von einem Körper eingenommen wird und die Flugbahn des Körpers beschreibt. Er kann und sollte vektoriell nach einem vereinbarten System beschrieben werden.
• Materie: Materie ist alles, was Raum einnimmt.
• Zeit: Zeit ist die physikalische Größe, welche die Dauer oder die Trennung von Ereignissen misst, die Systeme unter Beobachtung verändern; d. h. die Zeit zwischen dem Zustand des Systems beim Erscheinen eines Zustands X und dem Zeitpunkt, an dem X eine merkliche Veränderung für einen Beobachter (oder eine Messapparatur) zeigt.

Merkmale von Maßverkörperungen

Ein Muster für Messungen muss folgende Eigenschaften aufweisen:

1. Einheitlichkeit: Das Muster muss die gleichen Eigenschaften wie die gemessene Größe haben. Es ist unmöglich, die Länge einer Masse in Litern zu messen.
2. Handhabung: Es muss einfach zu handhaben sein.
3. Beständigkeit: Es muss unzerstörbar und unverformbar sein. Selbst wenn es zerstört wird, muss man es immer wieder aufbauen können. Unverformbar bedeutet, dass es über die Zeit gelagert werden kann, ohne sich zu verändern.
4. Universalität: Es muss international anerkannt sein, damit ein wissenschaftlicher Dialog aufgebaut werden kann. Durch die Verwendung verschiedener Muster entstehen völlig unterschiedliche Maße.

Was sind Größen?

Eine Größe ist definiert als jede Eigenschaft, die gemessen werden kann.

Einteilung der Größen

Größen werden in Basisgrößen und abgeleitete Größen unterteilt:

• Basisgrößen: Diese werden nicht aus anderen Größen abgeleitet und dienen dazu, die Physik zu beschreiben. Beispiele: Länge, Masse, Zeit etc.
• Abgeleitete Größen: Diese entstehen aus der Kombination von Basisgrößen durch mathematische Beziehungen.

Einteilung der Einheiten

Einheiten werden in folgende Klassen unterteilt:

• Basiseinheiten: Die Einheiten der Basisgrößen, die frei als Grundlage des Systems gewählt werden.
• Abgeleitete Einheiten: Einheiten, die aus der Kombination von Basiseinheiten entstehen.
• Sekundäre Einheiten: Dies sind die Vielfachen und Teile (Sub-Vielfachen) der Basis- und abgeleiteten Einheiten.