Beispiel: Meter §<strong>Einleitung</strong>1799: 1/10.000.000 <strong>de</strong>s Erdquadranten1875: Urmeter (Pt-Ir-Stab mit Strichen) ∆xxx= 10 −3∆ 6=10 −mm1960: über die Wellenlänge einer bestimmtenStrahlung, die Krypton-86-Atome aussen<strong>de</strong>n1983: (wegen <strong>de</strong>r inzwischen erreichten enormenGenauigkeit <strong>de</strong>r Zeitmessung)„1 m ist die Strecke, die das Licht im Vakuum1inzurücklegt“.299792458 s∆x8=10 −x∆t14≈ 10 −t!Damit ist c keine Messgröße mehr und beträgt<strong>de</strong>finitionsgemäß m¨ 299.792.458 s -1 ! !– Grundgrößen und abgeleitete Größen, z.B.©©Länge sZeit t } Geschwindigkeit sv =t−Über die Auswahl <strong>de</strong>r Grundgrößen sind bestimmte Maßsysteme <strong>de</strong>finiert. Seit1960 in vielen Län<strong>de</strong>rn verbindlich: SI-System (le Système International d‘ Unitès)7 Grundgrößen mit <strong>de</strong>r entsprechen<strong>de</strong>n SI-Basiseinheit SILänge Meter mZeit Sekun<strong>de</strong> sMasse Kilogramm kgelektrische Stromstärke Ampere ATemperatur Kelvin KStoffmenge Mol molLichtstärke Can<strong>de</strong>la cdKommentar:− Alle an<strong>de</strong>ren Größen sind aus <strong>de</strong>n Grundgrößen abgeleitet, ebenso ihreMaßeinheiten aus <strong>de</strong>n Basiseinheiten. Allerdings haben manche abgeleitetenEinheiten eigene Namen (N, J, W, V, ...)− Die Auswahl <strong>de</strong>r Grundgrößen erfolgt nach Zweckmäßigkeit. Prinzipiellwür<strong>de</strong>n drei Grundgrößen, z.B. Länge, Zeit, Masse reichen!3
<strong>Einleitung</strong>−Es gibt immer noch/immer wie<strong>de</strong>r:SI-frem<strong>de</strong> Maßeinheiten, z.B. Torr, atm, cal, yard, inch, ...an<strong>de</strong>re Maßsystemeggf. an<strong>de</strong>res Aussehen von Formeln;z.B. tritt beim CGS-System (cm-g-sec) das 1/4πε 0 in <strong>de</strong>n Gleichungen<strong>de</strong>r Elektrodynamik– Messgenauigkeit und -reproduzierbarkeitwie groß ist <strong>de</strong>rmaximal möglicheFehler?liefert Wie<strong>de</strong>rholung <strong>de</strong>r Messung zu an<strong>de</strong>rerZeit und/o<strong>de</strong>r an<strong>de</strong>ren Bedingungen dasselbeErgebnis?⇒⇒Dies nicht so wichtig für die Schauversuche <strong>de</strong>r Vorlesung, jedochsehr für wissenschaftliche Arbeitsiehe Praktikum!<strong>1.</strong>3. Physikalische Mo<strong>de</strong>lle und Theorien−Experimente meist so gestaltet, dass bestimmte Einflüsse <strong>de</strong>utlich messbar sind,an<strong>de</strong>re (stören<strong>de</strong>) Einflüsse dagegen unterdrückt wer<strong>de</strong>n.Beispiel:Fallgesetz: – Körper mit hoher Massendichte– kein Wind u.a.– am besten Vakuumturm⇒⇒Fall-Verhalten nur von Masse <strong>de</strong>s Körpers abhängig, alle sonstigen Eigenschaften(Dichte, Form, ....) sind unerheblichBild (Mo<strong>de</strong>ll) <strong>de</strong>r Punktmasse−Physikalische Gesetze, die in <strong>de</strong>r Regel durch Formeln ausgedrückt wer<strong>de</strong>n,sind <strong>de</strong>n Vereinfachungen <strong>de</strong>s Mo<strong>de</strong>lls angepasst, d.h., Dinge, die in <strong>de</strong>m betrachtetenZusammenhang keine Rolle spielen, kommen nicht mehr vor.⇒Einfachheit und Klarheit. Man muss aber immer wie<strong>de</strong>r überprüfen, ob dieVoraussetzungen <strong>de</strong>s Mo<strong>de</strong>lls im konkreten Fall gelten−Hypothesensind mehr o<strong>de</strong>r weniger („Arbeitshypothese“) begrün<strong>de</strong>te Vermutungendienen oft <strong>de</strong>m Entwurf von Experimenten („Wenn ... so ist, dann müsste doch ...“)sind die Vorstufen von GesetzmäßigkeitenPrinzipiell ist die Physik natürlich immer offen für unerwartete experimentelleErgebnisse, insofern ist keine Gesetzmäßigkeit „absolut“. Mit zunehmen<strong>de</strong>rVervollständigung <strong>de</strong>s Bil<strong>de</strong>s von <strong>de</strong>r Welt, <strong>de</strong>r zunehmen<strong>de</strong>n Menge von zusammenpassen<strong>de</strong>nund sich gegenseitig stützen<strong>de</strong>n Befun<strong>de</strong>n, steigt natürlich4