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1.0 Physikalische Größen und Einheiten

Angelegt Montag 08 Juli 2019

Physikalische Größen und Einheiten

In der Physik ist eine große Herausforderung, die Welt und ihre Phänomene in Zahlen und Gleichungen zu formulieren. Wenn das gelingt, dann hilft das zum einen, Beobachtungen zu verstehen. Wenn sich etwas berechnen lässt, dann kann man oft auch Vorhersagen treffen: Wie entwickelt sich ein beobachteter Vorgang weiter?
Es gibt viele verschiedene physikalische Größen, die jeweils eine beobachtbare physikalische Eigenschaft beschreiben. Da die Wissenschaft längst globalisiert ist, ist es wichtig, dass alle Menschen auf dieser Welt die physikalischen Größen in den gleichen Einheiten beschreiben können, nur so sind die Millionen Messergebnisse, die jeden Tag auf der ganzen Welt gesammelt werden, miteinander vergleichbar. Daher haben sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenachftler der ganzen Welt auf ein internationales Einheiten System geeinigt, das sogenannte SI-System. Eine ausführliche Beschreibung aller Einheiten und ihrer Entstehung ist in einer Broschüre der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig und Berlin nachzulesen.

Die SI-Basiseinheiten

Alle Einheiten des SI-System lassen sich auf sieben SI-Basiseinheiten zurückführen:


Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Internationales_Einheitensystem
@SIBasiseinheiten , @SIEinheiten , @SISystem

Die SI-Einheiten

Alle SI-Einheiten sind aus den SI-Basiseinheiten zusammengesetzt. Zum Beispiel ist die Einheit für die Kraft Newton (N) und es gilt:

Beachten Sie dabei die Schreibweise mit dem negativen Exponenten. Diese wird gerne in Fachbüchern eingesetzt, wenn man aus Platzgründen keinen Bruch schreiben möchte.

Geschwindigkeiten

Eine sehr häufig geforderte Aufgabe ist es, Geschwindigkeiten in SI-Einheiten umzurechnen, die in km/h angegeben sind:

Das heißt, 3,6 km/h sind 1 m/s oder 36 km/h sind 10 m/s. Mit dem Umrechnungsfaktor 3,6 lässt sich also eine Geschwindigkeit von km/h in die SI-Einheit m/s umrechnen. Merkregel dabei: die Geschwindigkeitsangabe in km/h ist immer die größere Zahl. D.h. man muss zum Beispiel bei eine Geschwindigkeit von 72 hm/h durch 3,6 teilen, un die Geschwindigkeit als 20 m/s zu erhalten oder v = 30 m/s = 3,6*30 km/h=108 km/h.

Vorteile des SI-Systems

Natürlich ist das SI-System ein schönes Beispiel für eine weltweite Völkerverständigung. In welchen anderen Gebieten ist es der Menschheit bisher schon gelungen, sich auf eine Sache ohne Streit und Ärger zu einigen.
Der große Vorteil des SI-Systems ist, dass immer dann, wenn ausschließlich SI-Einheiten in eine Gleichung hineingeschrieben werden, auch eine SI-Einheit herauskommt.

Wichtige Regel für alle Rechnungen:

Daher ist es in der Physik eine gute Angewohnheit vor jeder Rechnung, jede beteiligte physikalische Größe zuerst in eine SI-Einheit umzurechnen. Nur dann ist auch klar, welche Einheit am Ende der Rechnung zu erwarten ist.
@SISystem

Größenordnungen, SI-Vorsilben

Da man es vom kleinsten Atom bis zur Beobachtung des Weltalls mit sehr sehr kleinen oder sehr großen zahlen zu tun hat, werden zahlen in der Physik oft mit Größenordnungen angegeben. Am einfachsten lässt sich dies mit den sogenannten +Zehnerpotenzen machen.
Um einen schnellen Überblick zu bekommen, werden besonders häufig die Größenordnungen verwendet, die ein Vielfaches der Zahl 1000 sind. Diese Größenordnungen haben daher einen Namen bekommen: "Kilo" heißt 1000, und "Mega" steht für 1000 000. Die Tabelle mit allen internationale gebräuchlichen Namen ist hier (www) zu finden.

@Größemordnungen @Zehnerpotenzen