Physikalische Größen

Übersicht

Eine physikalische Größe besteht immer aus Zahlwert und Einheit.

Physikalische Größen sind messbare Merkmale. Jede physikalische Größe setzt sich immer aus Zahlenwert und Einheit zusammen. Ohne Angabe der Einheit ist eine Zahlenangabe sinnlos.

Über die Einheit kann der Wert der Größe normiert werden:   1 Einheit  (vgl. Was ist Messen?)

In den Naturwissenschaften kennen wir 7 Basisgrößen. Alle anderen physikalischen Größen und ihre Einheiten  können aus ihnen abgeleitet werden.

Die hier gegebenen Basiseinheiten sind SI-Einheiten. SI steht dabei für internationales Einheitensystem. 

Basisgrößen
die sieben Basisgrößen

Abgeleitete Größen

Abgeleitete Größen sind physikalische Größen, die aus den Basisgrößen hergeleitet werden können. Häufig werden diese Größen über die Zusammenhänge anderer Größen gewonnen.

Beispiel 1: Geschwindigkeit

Wenn sich ein Körper gradlinig gleichförmig bewegt, dass ergeben sich die folgenden idealisierten Messwerte:

Der Graph im t-s-Diagramm ist eine Ursprungsgerade. Die physikalischen Größen Zeit und Länge sind quotientengleich.  Damit sind Weg und Zeit proportional zueinander.

s~t

Wenn zwei Größen proportional zueinander sind, dann existiert ein Proportionalitätsfaktor. Dieser Proportionalitätsfaktor definiert eine neue physikalische Größe, die Geschwindigkeit.

{ \large\frac{s}{t}=\text{konst}\text{.}\,\,\Rightarrow \,\text{Proportionalit }\!\!\ddot{\mathrm{a}}\!\!\text{ tsfaktor}\,\,\text{ist}\,\,\text{v}\,\,\Rightarrow \,\frac{s}{t}=v }

Einheit der Geschwindigkeit:

{ \large\text{v\,=}\frac{\text{s}}{\text{t}}  }

Die Länge s (bzw. der Weg, die Strecke) hat die Einheit 1 m. Die Zeit t hat die Basiseinheit 1 s. Damit ergibt sich für die Geschwindigkeit:

{ \large\left[ \text{v}\,\text{=}\frac{\text{s}}{\text{t}} \right]=1\,\frac{m}{s}}

Analog dazu kann auch für andere Zusammenhänge vorgegangen werden. Da im Alltag neben den 7 Basisgrößen viele weitere physikalische Größen gebräuchlich sind, lassen sich auch neue Einheiten definieren. 

Beispiel 2: Widerstand

Aus der Proportionalität von Spannung U und Stromstärke I folgt:

{ \large\displaystyle \frac{\text{U}}{\text{I}}\text{=konst}\text{.}\,\,\Rightarrow \,\text{Proportionalit }\!\!\ddot{\mathrm{a}}\!\!\text{ tsfaktor}\,\,\text{ist}\,\,\text{R}\,\,\Rightarrow \,\frac{\text{U}}{\text{I}}\text{=R}  }

Einheit des Widerstandes:

{ \text{R=}\frac{\text{U}}{\text{I}}}

Die Stromstärke I hat die Basiseinheit 1 A. Die Spannung U hat die Einheit 1 V. Damit ergibt sich für den Widerstand:

{ \large \left[ \text{R}\,\text{=}\frac{\text{U}}{\text{I}} \right]=1\,\frac{V}{A}\,=\,1\,\Omega }

Da die Einheit für den Widerstand häufig benötigt wird, hat man sich hier eine eigene Einheit eingeführt. Das ist auch bei andern Größen üblich. (Energie in Joule, Spannung in Volt, Widerstand in Ohm, Leistung in Watt, magnetische Flussdichte in Tesla, Druck in Pascale, …) Gemeinsam ist allen abgeleiteten Größen, dass sich ihre Einheiten auf die Basiseinheiten zurückführen lassen.

Schreibweisen physikalischer Größen

Die Schreibweisen physikalischer Größen werden durch DIN (Deutsche Industrienorm) und ISO (internationale Organisation für Normung) geregelt.

Formelzeichen werden kursiv geschrieben. Die Einheit wird in der gleichen Schriftart wie der Text geschrieben. Zwischen Zahlenwert und Einheit ist i.d.R. ein Leerzeichen.

Eine eckige Klammer [s] um ein Formelzeichen bedeutet, dass die Einheit folgt. [s]= m

Die Schreibweise der eckigen Klammer um die Einheit (sieht man häufig) ist falsch.

Im Folgenden findet Ihr die Größen nach Themengebieten geordnet. Dort, wo eine Größe für mehr als ein Teilgebiet von Bedeutung ist, erfolgt eine Verlinkung. Die Größen sind hier nach ihrer Einführung im Schulalltag und dem Bedarf geordnet.

Größen nach Teilgebiet:

Übersicht physikalische Größen

1. Größen der Mechanik

2. Elektrizität und Magnetik

3. Wärmelehre / Thermodynamik

  • Temperatur
  • Druck
  • Volumen
  • spezifische Wärme
  •  

4. Kern- und Strahlungsphysik

5. Akustik / Schwingungen und Wellen

6. Konstanten

  • Elementarladung
  • elektrische Feldkonstante,
  • magnetische Feldkonstante,
  • Lichtgeschwindigkeit
  • Massen (Elektron, Proton, Neutron, He-Kern)
  • PLANCKsches Wirkungsquantum