Physikalische Größen, Messung & SI‑Einheiten

Definition physikalischer Größen

Definieren Sie den Begriff der physikalischen Größen.

Alle Eigenschaften oder Qualitäten von Materie, Energie und Raum, die gemessen werden können, nennt man physikalische Größen.

Beispiele physikalischer Größen

Unterstreichen Sie die physikalischen Größen:

• Dichte
• Volumen
• Ira
• Patriotismus
• Länge
• Temperatur
• Schönheit
• Fläche
• Citizenship Feeling
• Druck
• Liebe
• Zeit

Was ist Messen?

Messen ist der Vorgang, bei dem zwei Größen derselben Art miteinander verglichen werden, wobei eine der Größen als Referenz (Einheit) dient.

Direktes und indirektes Messen

Was ist der Unterschied zwischen einer direkten Messung und einer indirekten Messung?

Direkt: Bei einer direkten Messung wird die zu messende Größe unmittelbar mit einer geeigneten Einheit verglichen (z. B. Länge mit einem Lineal, Temperatur mit einem Thermometer).

Tipp: Indirekt (Proxy-Messung) heißt, dass der Wert einer Größe über die Messung anderer Größen und die Anwendung von Rechenoperationen bestimmt wird (z. B. Bestimmung der Dichte über Masse und Volumen, oder Bestimmung der Temperatur über eine elektr. Widerstandsänderung).

Bedeutung der Messung in Biowissenschaften und Gesundheit

Die Messung ist in den Natur- und Biowissenschaften sehr wichtig. Durch präzise Messungen erhält man bessere Informationen über das Untersuchungsobjekt. Im Gesundheitsbereich ist die Messung besonders wichtig, weil sie Ärzten hilft, neue diagnostische Methoden zu entwickeln und Behandlungen zu planen (z. B. Strahlen- und Chemotherapie).

Messgrößen in der medizinischen Praxis

Habe ich erwähnt, welche physikalischen Größen ein Arzt zuerst misst, wenn ein Patient zur Behandlung kommt?

• Temperatur
• Masse (Gewicht)
• Arterieller Blutdruck
• Schläge pro Minute (Herzfrequenz)
• Patientenalter

Ursachen, die Messungen beeinflussen

Habe ich erwähnt, die Ursachen, die die Messung beeinflussen?

Jede Messung ist mit Fehlern verbunden. Zu den Einflussfaktoren gehören unter anderem:

• die Art und Genauigkeit der verwendeten Instrumente,
• umweltbedingte Einflüsse (Temperatur, Luftfeuchte, Vibrationen),
• persönliche Fehler des Bedieners,
• das verwendete Messverfahren.

Parallaxefehler

Was ist ein Parallaxefehler?

Ein Parallaxefehler tritt auf, wenn ein Objekt oder eine Skala von einer falschen Blickrichtung abgelesen wird, d. h. wenn die Blickrichtung nicht senkrecht zur Skala des Instruments ist.

Systematischer Fehler

Wann entsteht ein systematischer Fehler?

Ein systematischer Fehler kann von Besonderheiten des Messgeräts, von Fehlern des Bedieners oder vom Messvorgang selbst verursacht werden. Solche Fehler führen zu einem konstanten Versatz der Messergebnisse.

Größenordnung

Was ist die Größenordnung?

Die Größenordnung bezeichnet die Ordnung einer Zahl in Potenzen von zehn. Zur Abschätzung gilt z. B.: Werte nahe bei 1 (z. B. zwischen 1 und ≈3) gehören zur Größenordnung 10⁰, Werte näher bei 10 (z. B. zwischen ≈3,2 und 10) gehören zur Größenordnung 10¹. Die Einordnung hilft, Werte grob zu vergleichen und zu skalieren.

Signifikante Ziffern

Was sind wesentliche Zahlen bei einer Messung?

Signifikante Ziffern (bzw. bedeutende Stellen) sind jene Ziffern einer Messzahl, die zuverlässig bekannt sind und zur Genauigkeit der Messung beitragen.

Kriterien für signifikante Ziffern

Nach welchen Kriterien bestimmt man die Anzahl der signifikanten Ziffern?

• Alle nicht-null Ziffern sind signifikant.
• Nullen zwischen zwei nicht-null Ziffern sind signifikant.
• Führende Nullen (vor der ersten nicht-null Ziffer) sind nicht signifikant.
• Trailing-Nullen (am Ende) sind nur dann signifikant, wenn sie rechts vom Dezimalpunkt stehen oder explizit durch eine Schreibweise (z. B. wissenschaftliche Notation) als signifikant gekennzeichnet sind.

Unsicherheit bei einer Messung

Was ist die Unsicherheit bei einer Messung?

Die Unsicherheit (oder Messunsicherheit) ist ein Maß für die Abweichung zwischen dem gemessenen Wert x und dem besten bzw. wahren Wert x_best. Man kann die absolute Unsicherheit als |x − x_best| angeben.

Analoge versus digitale Messgeräte

Was ist der Unterschied zwischen einem analogen Messgerät und einem digitalen?

Ein digitales Messgerät ist in der Regel leichter ablesbar und kann genauer sein, wenn es richtig verwendet wird. Analoge Messgeräte können Vorteile bei der Anzeige von Trends oder schnellen Änderungen haben. Die Wahl hängt von Genauigkeitsanforderungen und dem Messzweck ab.

Maßeinheit

Was ist eine Maßeinheit, wie definieren Sie das?

Eine Maßeinheit ist ein festgelegter Bezug, mit dem man eine physikalische Größe misst. Beispiele sind Gramm, Milligramm, Meter, Sekunde. Eine Maßeinheit wird immer in Verbindung mit einem Zahlenwert angegeben.

Maßstab und Standardisierung

Was ist ein Maßstab?

Ein Maßstab (oder Standard) ist das Zustandekommen bzw. die Festlegung einer Maßeinheit für rechtliche und wissenschaftliche Zwecke zur Standardisierung von Messungen. Solche Standards müssen stabil, reproduzierbar und international abgestimmt sein.

Internationales Einheitensystem (SI)

Was ist das Internationale System von Maßeinheiten (SI) und welche Grundgrößen und Einheiten gehören dazu?

Umrechnungsfaktoren

Was sind Umrechnungsfaktoren?

Umrechnungsfaktoren sind Zahlen, mit denen man einen gegebenen Betrag in einer Einheit in eine andere Einheit umrechnet (z. B. 1 m = 100 cm, Faktor 100).