ist Beobachten, Messen und Auswerten von Naturerscheinungen und Naturgesetzen Physikalische Größen und Einheiten

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1 ist Beobachten, Messen und Auswerten von Naturerscheinungen und Naturgesetzen Um physikalische Aussagen über das Verhältnis von Messgrößen zu erhalten, ist es notwendig die Größen exakt und nachvollziehbar anzugeben. Dazu brauchen wir: Physikalische Größen und Einheiten Physikalische Größen sind die messbaren Objekte mit denen in der Physik gearbeitet wird. Physikalische Größen bestehen aus: Maßzahl 5 m Einheit Hierzu wurden verschiedene Einheitensysteme definiert. Die europäischen Länder haben1960 das SI-System als gesetzliches Einheitensystem übernommen. Hat man sich auf ein Einheitensystem festgelegt, so kann man Messgrößen in den definierten Einheiten ausdrücken. Man vergleicht also die gemessenen Größen mit vorher definierten Standardgrößen. Diese Standardgrößen heißen Einheiten. Die Einheit besteht oft aus zwei Teilen: Vorsilbe K g Grundeinheit Die international vereinbarten SI-Basiseinheiten sind das Meter (1 m) als Einheit der Länge bzw. des Weges, das Kilogramm (1 kg) als Einheit der Masse, die Sekunde (1 s) als Einheit für die Zeit, das Ampere (1 A) als Einheit für die Stromstärke, das Kelvin (1 K) als Einheit für die Temperatur, das Mol (1 mol) als Einheit für die Stoffmenge, die Candela (1 cd) als Einheit für die Lichtstärke. Zusätzlich zu diesen Basiseinheiten gibt es die abgeleiteten SI-Einheiten. Diese werden durch Multiplikation und Division der Basiseinheiten gebildet.

2 SI-Basiseinheiten Meter (Zeichen: m) als Einheit für die Länge: Das Meter ist die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während der Dauer von 1/ Sekunden durchläuft. Kilogramm (Zeichen: kg) als Einheit für die Masse: Das Kilogramm ist gleich der Masse des internationalen Kilogrammprototyps (Bild 1). Sekunde (Zeichen: s) als Einheit für die Zeit: Die Sekunde ist das fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids Cs-133 (Caesium) entsprechenden Strahlung (Bild 2). Ampere (Zeichen: A) als Einheit für die elektrische Stromstärke: Das Ampere ist die Stärke eines konstanten elektrischen Stromes, der, durch zwei parallele, geradlinige, unendlich lange und im Vakuum im Abstand von einem Meter voneinander angeordnete Leiter von vernachlässigbar kleinem, kreisförmigen Querschnitt fließend, zwischen den Leitern je 1m Leiterlänge die Kraft von Kelvin (Zeichen: K) als Einheit für die Temperatur: Newton hervorrufen würde. Das Kelvin ist der 273,16te Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes des Wassers. Mol (Zeichen: mol) als Einheit für die Stoffmenge: Das Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensoviel Einzelteilchen besteht, wie Atome in 0,012 Kilogramm des Kohlenstoffnuklids enthalten sind. Bei Benutzung des Mol müssen die Einzelteilchen spezifiziert sein und können Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen sowie andere Teilchen oder Gruppen solcher Teilchen genau angegebener Zusammensetzung sein. Candela (Zeichen: cd) als Einheit für die Lichtstärke: Die Candela ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungsquelle, die monochromatische Strahlung der Frequenz Hertz aussendet und deren Strahlstärke in dieser Richtung 1/683 Watt durch Steradiant beträgt. Verschiedene abgeleitete Einheiten haben auch spezielle Bezeichnungen erhalten. So ist z. B. die Einheit für die Kraft das Newton (Zeichen: N): Die Einheit für die Kraft ist aus den Basiseinheiten Kilogramm, Meter und Sekunde zusammengesetzt. Verantwortlich für die Darstellung der gesetzlichen Einheiten und für die Aufbewahrung von Normalen (z. B. die Kopie des Urkilogramms, siehe Bild 1) ist in der Bundesrepublik Deutschland die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig und Berlin.

3 Vielfache Vorsätze und Vorsatzzeichen Zehnerpotenz Vorsatz Vorsatzzeichen 1018 Exa- E 1015 Peta- P 1012 Tera- T 109 Giga- G 106 Mega- M 103 Kilo- k 102 Hekto- h 10 Deka- da 10 1 Dezi- d 10 2 Zenti- c 10 3 Milli- m 10 6 Mikro- µ 10 9 Nano- n Piko- p Femto- f Atto- a

4 Abgeleitete Einheiten Formelzeichen Physikalische Größe Einheit Beziehungen a A Beschleunigung Fläche Meter pro Sekunde ² (m/s²) Quadratmeter (m²) Ar (a) Hektar (ha) ( Morgen ) 1 ha = 100 a = m² C Kapazität Farad (F) 1 F = 1 C / 1 V E Elektrische Feldstärke Volt pro Meter (V/m) 1 V/m = 1 N / 1 C Beleuchtungsstärke Lux (lx) 1 lx = 1 lm / m² f ν Frequenz Hertz (Hz) 1 Hz = 1 s -1 F M p P Kraft Moment Druck Leistung Pferdestärke (PS) Watt (W) Newton (N) Newtonmeter (Nm) Pondmeter (p) bar (bar) Pascal (Pa) 1 N = 1 kg m/s²) 1 Nm = 1 kg m²/s²; 1 bar = 10 5 N / m 2 1 Pa = 1 N / m² 1 PS = 75 mkp/s = 736 W 1 W = 1 V 1 A Q Elektrische Ladung Coulomb (C) 1 C = 1 A 1 s R U Elektrischer Widerstand Elektrische Spannung Ohm (Ω) Volt (V) 1 Ω = 1 V / 1 A v Geschwindigkeit Meter pro Sekunde (m/s) Kilometer pro Stunde (km/h) 1 m/s = 3 6 km/h V Volumen Kubikmeter (m³) Liter (l oder L) 1000 l = 1 m³ W Energie Arbeit Wärme Joule (J) Newtonmeter (Nm) Kilowattstunde (kwh) 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 kwh = J (1 J = 10 7 erg) (1 cal = 4 18 J)

5 Name: Klasse: Datum: Einheiten und Größen I. Ergänze die folgende Übersicht! physikalische Größe Formelzeichen Gleichung zur Berechnung Einheiten Temperatur ////////////////////////// Weg/Länge ////////////////////////// Fläche ////////////////////////// Volumen ////////////////////////// Zeit ////////////////////////// Masse ////////////////////////// Druck Kraft ////////////////////////// Arbeit Geschwindigkeit Elektr. Spannung ////////////////////////// Elektr. Strom //////////////////////////