Physik ist eine Wissenschaft, von der wir jeden Tag umgeben sind, ohne es zu wissen. Sie beschreibt Kräfte in Raum und Zeit, die unseren Alltag in vielerlei Hinsicht bestimmen. Sie beschäftigt sich also mit den grundlegenden Gesetzmässigkeiten der Natur.
Die Physik erklärt, wie alles um uns herum funktioniert – von der Bewegung der Planeten bis hin zu den kleinsten Teilchen. Ob du einen Ball wirfst, ein Lichtschalter betätigst oder den Regenbogen am Himmel siehst, Physik hilft uns zu verstehen, was dahinter steckt, auch mit Physik Experimenten für Kinder.
Physik ist die Naturwissenschaft, die sich mit den grundlegenden Gesetzen der Materie, Energie, Bewegung und den Kräften beschäftigt, die die Welt und das Universum bestimmen. Sie untersucht, wie sich Dinge bewegen, wie Energie umgewandelt wird und wie verschiedene Phänomene entstehen.
In diesem Artikel werden wir die grundlegenden Konzepte der Physik einfach und verständlich erklären, sodass jeder einen Einblick in diese faszinierende Wissenschaft bekommt.
Was ist Physik?
Wie wir bereits in der Physik Definition von oben gesehen haben, ist die Physik die Wissenschaft, die sich mit den grundlegenden Gesetzmässigkeiten der Natur beschäftigt. Sie untersucht, wie Materie und Energie miteinander in Wechselwirkung treten und die Welt um uns herum formen.
Von den kleinsten Teilchen bis zu den grössten Strukturen im Universum – Physik hilft uns zu verstehen, wie alles funktioniert. Physiker erforschen dabei Phänomene wie Bewegung, Schwerkraft, Licht, Magnetismus und Wärme und entwickeln dabei Modelle und Theorien, um die Welt in verständliche Zusammenhänge zu bringen.
Kurz gesagt: Physik ist die Sprache der Natur, die uns zeigt, wie und warum Dinge passieren. Sie ist die Grundlage für viele andere Wissenschaften und hat einen tiefen Einfluss auf unser Leben – von der Medizin bis zur Raumfahrt. Lerne mehr in unserem Guide zum Physik Lernen für Kinder.
Formeln und Einheiten
Physiker drücken sich in Formeln aus. Das ist sozusagen ihre Sprache. So können sie ihre Erkenntnisse kurz und knapp formulieren. Ausserdem sind die Formeln und Einheiten vereinheitlicht und deshalb auf der ganze Welt verständlich.
Statt zum Beispiel zu schreiben „Die Geschwindigkeit beträgt 30 Kilometer pro Stunde“ schreiben sie einfach „v = 30 km/h“. Das geht viel schneller und ist auf der ganzen Welt verständlich.
Damit jeder weiss, wovon die Formel handelt, benutzen Physiker Masseinheiten als standardisierte Grössen, mit denen physikalische Grössen wie Länge, Masse, Zeit oder Temperatur gemessen werden. Hier kommen die wichtigsten:
Länge
Gewicht
Geschwindigkeit
Volumen von Flüssigkeiten
Energie
Frequenz
Stromstärke
Stoffmenge
Zentimeter (cm)
Kilogramm (kg)
Kilometer pro Stunde (km/h)
Liter (l)
Wattstunde (Wh)
Hertz (Hz)
Ampere (A)
Mol (mol)
Natürlich können physikalische Grössen auch immer anders bezeichnet werden, die Länge zum Beispiel nicht nur in Zentimetern sondern auch in Metern oder Kilometern.
Um nun physikalische Grössen herauszufinden, benutzt man Formeln, die Physiker in den letzten Jahrhunderten herausgefunden haben. Hier zwei Beispiele:
- Die Geschwindigkeit (v) berechnet sich, indem man den Weg (s) durch die Zeit (t) teilt, also v = s / t.
- Die Dichte (p) berechnet man, indem man die Masse eines Körpers (m) durch das Volumen des Körpers (V) teilt, also p = m / V.
Wie finden Physiker neue Formeln heraus? Anhand von Experimenten. Mit ihnen überprüfen sie ihre Vermutungen und finden neue Dinge über diese Wissenschaft heraus.
Physik und andere Wissenschaften
Die Physik ist so vielseitig wie die Welt, in der wir leben und sie ist dabei eng mit vielen anderen Disziplinen verbunden. Sie bildet das Fundament für viele wissenschaftliche Bereiche und beeinflusst deren Entwicklungen massgeblich.
Blicken wir also auf die Verbindung zu anderen Wissenschaften:
- Chemie: hier wird die Physik benötigt, um die Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen zu verstehen. Ohne die physikalischen Gesetze, die die Bewegung und Energie von Teilchen beschreiben, könnten chemische Reaktionen und Prozesse nicht erklärt werden.
- Biologie: bezieht sich ebenfalls auf physikalische Prinzipien, etwa wenn es darum geht, wie physikalische Kräfte, wie Wärme oder elektrische Felder, die Funktionsweise von Zellen und Organismen beeinflussen.
- Medizin: hier macht man sich physikalische Konzepte zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten zu Nutze, beispielsweise in der Röntgentechnologie oder der Strahlentherapie.
- Astronomie: auch hier ist die Physik unverzichtbar, um die Bewegungen von Planeten, Sternen und Galaxien sowie das Verhalten von Licht und anderen Formen von Strahlung im Universum zu erklären.
Die Physik ist als Wissenschaft also eng mit anderen Naturwissenschaften verbunden.
Kann man online Physik lernen?
Teilbereiche der Physik
Die Physik als Fachbereich lässt sich in verschiedene Teilbereiche unterteilen, die jeweils spezifische Aspekte der Welt um uns herum untersuchen. Jeder Teilbereich trägt dazu bei, unser Verständnis der Natur zu erweitern und die Technologien zu entwickeln, die unser Leben beeinflussen.
Schauen wir uns die Teilbereiche der Physik genauer an.
Optik
Die Optik ist die Lehre vom Licht. Mit der Optik setzen wir also alles Verbindung, was mit dem Sehen zu tun hat, wie zum Beispiel Linsen. Diese können in Mikroskopen und Teleskopen genutzt werden, um kleine bzw. weit entfernte Dinge besser sehen zu können.
Eine Brille besteht aus Linsen, in denen sich das Licht so bricht, dass es besser im Auge ankommt und man wieder besser sehen kann, einfach erklärt.
Auch der Regenbogen gehört zur Optik. In seinen winzigen Regentropfen bricht sich das Licht so, dass es in seine Spektralfarben geteilt wird: violett, blau, grün, gelb und rot.
Akustik
Die Akustik ist die Lehre vom Schall. Sie untersucht also die Entstehung/die Erzeugung, die Ausbreitung und den Einfluss des Schalls. Damit Schall entstehen kann, muss ein mechanischer Körper zum Schwingen gebracht werden.
Akustik erklärt, warum Musik in einem Konzertsaal anders klingt als draussen oder warum der Schall in einem leeren Raum hallt.
Und um sich auszubreiten, braucht Schall ein Medium, wie zum Beispiel die Luft. Im Vakuum, also einem luftleeren Raum wie dem Weltall, kann sich der Schall demnach nicht ausbreiten. Je näher das Ohr an der Schallquelle, desto höher der Schallpegel.
Im Zentrum der Akustik steht nicht nur der Bau von Musikinstrumenten sondern auch die Untersuchung, wie der Lärmpegel in unserer Lebensumgebung reduziert werden kann.
Elektrizität und Magnetismus
Die Elektrizität ist die Lehre der elektrischen Ladungen und der elektrischen und magnetischen Felder. Unter Strom versteht man die Bewegung von elektrischen Ladungsträgern, also Elektronen. Damit Strom fliessen kann, wird Spannung gebraucht.
Die Spannung bringt nämlich elektrische Ladung in Bewegung:
- Hat ein Körper Elektronenmangel, dann spricht man von negativer Ladung
- Hat ein Körper Elektronenüberschuss, dann ist er positiv geladen
Und die Ladung fliesst durch einen Leiter, der viel oder wenig elektrischen Widerstand besitzen kann. Je grösser der Widerstand, desto schlechter der Leiter und desto mehr elektrische Spannung muss angelegt werden, um Strom zu erzeugen.
Silber und Kupfer sind sehr gute Leiter, schlechte oder Nichtleiter sind zum Beispiel Kunststoffe.
Sie erklärt, wie Elektronen in Materialien fliessen und wie elektrische Geräte funktionieren, zum Beispiel Lampen, Handys oder Computer.
Und unsere Erde ist von einem gewaltigen Magnetfeld umgeben. Deswegen richtet sich die Nadel im Kompass auch entlang der Feldlinien des Erdmagnetfeldes aus.
In diesen Bereich gehört auch die Lehre vom Magnetismus, also die Erscheinung magnetischer Kräfte. Magnete ziehen einander an und stossen sich auch gegenseitig ab. Warum das? Weil sie einen Nord- und einen Südpol haben:
Nord- und Südpol ziehen sich an
Nord- und Nordpol & Süd- und Südpol stossen sich ab
Die magnetischen Feldlinien führen dabei vom Nord- zum Südpol. Diese muss man sich aber als geschlossen vorstellen, sie haben weder Anfang noch Ende. Und je dichter die Feldlinien, desto stärker das magnetische Feld.
Mechanik
Die Mechanik ist die Lehre der Bewegung von Körpern unter Einwirkung äusserer Kräfte. Hier geht es um Körpereigenschaften wie Masse, Volumen und Dichte. Die Mechanik lässt sich in einige Teilgebiete unterteilen:
Kinematik
Dynamik
Statik
Kinetik
Bewegung von Körpern ohne Kräfte
Wirkung von Kräften
Kräfte ruhender Körper
Kräfte, die den Bewegungszustand verändern
Wie Du siehst, geht es also um die Bewegung von Körpern und den dabei wirkenden Kräften.
Man nutzt sie vor allem im Handwerksbereich, um Dinge zu konstruieren, sei es Autos, Häuser oder Schiffe. Hebel und Flaschenzüge kommen hier unter anderem zum Einsatz. Sie wird auch genutzt um die Flugbahnen der Raketen zu berechnen.
Ein umfangreiches Teilgebiet der Physik!
Astronomie
Die Astronomie ist die Lehre der Sterne. Aber es werden nicht nur Sterne sondern auch andere Objekte erforscht, die es im Weltall gibt, wie Planeten, Monde, Galaxien, schwarze Löcher und so weiter. Ein weiterer Forschungsaspekt ist ausserdem die Entstehung des Weltalls.
Dieser Bereich befasst sich mit sehr faszinierenden Phänomenen!
Die Astronomie befasst sich auch mit der Gravitation, also damit, dass sich Massen gegenseitig anziehen. So zieht die Erde durch diese Kraft alles an, was in ihre Nähe kommt, der Mond zieht das Wasser auf der Erde an, so dass Ebbe und Flut entstehen und die Sonne zieht die Planeten unseres Sonnensystems an.
Als Galileo Galilei im 16. Jahrhundert das Fernrohr erfand, erkannte er, dass unsere Galaxis, die Milchstrasse, nicht aus einem weißen Schleier sondern aus vielen Sternen besteht. Im 20. Jahrhundert vergrösserten sich die Erkenntnisse der Astronomie durch die Raumfahrt gewaltig.
Wärmelehre oder Thermodynamik
Die Thermodynamik behandelt Themen wie die Temperatur von Körpern, die unterschiedlichen Aggregatzustände von Stoffen und die Übertragung von Wärme. Auch Themen wie Wärmestrahlung, Wärmeabsorption und die Reflexion von Wärme spielen eine Rolle.
Sie erklärt, wie Wärme von einem Objekt auf ein anderes übertragen wird, zum Beispiel von einem heissen Ofen an die Luft oder von einem kalten Eiswürfel an das Wasser.
Die Wärmelehre spielt eine wichtige Rolle in vielen alltäglichen Prozessen.
Atom - und Kernphysik
Die Atomphysik untersucht unter anderem den Aufbau von Atomen. Sie beschäftigt sich mit den Elementarteilchen und dem Dualismus, also der Welle- und Teilchen Theorie.
Die klassischen Themen der Kernphysik sind:
Radioaktivität
Eigenschaften radioaktiver Strahlung
Erzeugung von Kernenergie
Dazu gehören natürlich auch der Strahlenschutz und Energiebilanzen bei Kernreaktionen dazu.
Radioaktivität spielt bei Röntgenstrahlung als Diagnostik oder als Anwendung in der Röntgentherapie in der Medizin eine Rolle.
Bei all den Teilbereichen gibt es direkte Verbindungen zu vielen Bereichen des Alltags.
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