Überblick Grundlagen

In diesem Abschnitt werden elementare physikalische Begriffe vorgestellt. Insbesondere werden

• die wichtigsten Basiseinheiten und abgeleiteten Einheiten erwähnt,
• die Umrechnung von Einheiten besprochen,
• Vektoren und Skalare eingeführt und
• die wissenschaftliche Notation erklärt.

Des Weiteren wird kurz diskutiert, wie man in der Naturwissenschaft Erkenntnisse gewinnt. Begriffe wie beispielsweise

• Experimente,
• Modelle,
• Gesetze und
• Theorien

spielen dabei eine wichtige Rolle.          

Lernaktivität

• Bearbeiten Sie die Leseaufgabe bis spätestens zum 27.08.2018 (bb)
• Sehen Sie sich die angegebenen Lernvideos an
• Sehen Sie sich die Links zur ergänzenden Literatur an
• Arbeiten Sie das Musterbeispiel durch
• Probieren Sie die Übungsbeispiele
• Führen Sie das Quiz durch

Nutzen Sie das Comment Tool, falls Sie mir Feedback zu diesem Abschnitt geben wollen

Literatur / Leseaufgabe

Erarbeiten Sie im Selbststudium folgende Kapitel des Skripts

• Kapitel 12
• Kapitel 13
• Kapitel 14.1.1

Weblinks

Lernvideos

• Physikalische Größen    (mehrere Kurzvideos)
• Einheiten
• Vektoren
• Was ist Physik?

Ergänzene Information

• LERNHELFER
• Physik für Dummies - Lehrbuch

Musterbeispiel

Umrechnung von Einheiten:

Damit beim Arbeiten mit physikalischen Größen keine Fehler passieren, sollten diese vor weiteren Schritten immer in die entsprechende SI-Einheit umgerechnet werden. Häufig werden die Größen mit Vorsatzzeichen (Präfixe) dargestellt, z.B. Millimeter (mm) oder Megavolt (MV) oder es wird ein anderes Maßsystem verwendet, z.B. Kilometer pro Stunde (km/h) oder Gramm pro Kubikzentimeter (g cm^-3). Wird mit solchen Größen weitergearbeitet, können sehr schnell Fehler gemacht werden. Insbesondere, wenn zusätzlich noch Naturkonstanten benötigt werden. Daher immer vor weiteren Arbeitsschritten die Einheiten kontrollieren und gegebenenfalls umrechnen. Hierzu ein Beispiel zur Dichte. Die SI-Einheit der Dichte ist Kilogramm pro Kubikmeter (kg m^-3). Rechnen Sie folgende Dichteangabe in die SI-Einheit um.

Die Dichte eines Werkstoffs ist mit 2,70 g cm^-3 angegeben. Wie lautet die Dichte in kg m^-3?

Lösung:

• um die gegebene Einheit der Dichte in die SI-Einheit umzurechnen, muss von Gramm in Kilogramm und von Kubikzentimeter in Kubikmeter umgerechnet werden
• dabei gilt: 1 g entspricht 10^-3 kg und 1 cm³ entspricht 10^-6 m³ (1 cm³ = 1 cm x 1 cm x 1 cm = 10^-2 m x 10^-2 m x 10^-2 m)
• zur besseren Übersicht wird zunächst von Gramm in Kilogramm umgerechnet

→ 2,70 g cm^-3 = 2,70x10^-3 kg cm^-3 = 0,0027 kg cm^-3

• im nächsten Schritt wird von Kubikzentimeter in Kubikmeter umgerechnet
• zu beachten ist, dass die Einheit Kubikzentimeter im Nenner steht (...pro Kubikzentimeter, d.h. cm^-3)

→ 2,7x10^-3 kg cm^-3 = 2,7x10^-3x10⁶ kg m^-3 = 2700 kg m^-3

⇒2,70 g cm^-3 = 2700 kg m^-3

Übungsbeispiele

Übungsbeispiel A:

Rechnen Sie folgende Druckangabe in die SI-Einheit Pascal, wobei gilt 1 Pa = 1 N m^-2:

0,5 N cm^-2 =.... Pa

Übungsbeispiel B:

Rechnen Sie das gegebene Drehmoment in die SI Einheit N m um:

3012 kN mm = ... N m?

Übungsbeispiel C:

Drücken Sie die Lichtgeschwindigkeit c = 3•10⁸ m/s in Feet pro Nanosekunden aus.

Übungsbeispiel D:

Die Eigenfrequenz eines mathematischen Pendels berechnet sich aus der Erdbeschleunigung g und der Länge des Pendels l nach folgender Formel:

​​

Welche SI-Basiseinheit besitzt die Eigenfrequenz?

Überprüfung des Lernerfolgs / Quiz

• Quiz: Grundlagen