Was der kleine Physiker wissen sollte!

Gammastrahlung Betastrahlung Alphastrahlung Omegastrahlung

Radioaktivität bezeichnet ein Phänomen, bei dem Atomkerne sich spontan umwandeln unter gleichzeitiger Aussendung von subatomaren Teilchen, die als Alpha, Beta und Gammastrahlen (Röntgenstrahlung) bekannt sind. Röntgenstrahlung durchdringt Materie scheinbar mühelos und kann nur durch zentimeterdicke Bleiplatten gestoppt werden.

Aber ob und wie stark ein Material durchdrungen wird hängt entscheidend von seiner Dichte und den Atomsorten ab, aus denen es zusammengesetzt ist. So durchdringen die Strahlen das Gewebe eines menschlichen Körpers viel leichter als die Knochen, wodurch man sie auf einem Photo sichtbar machen kann.

Entdeckt wurde diese Strahlung 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen in einem Laborversuch. Er erhielt für seine Entdeckung 1901 den ersten Nobelpreis - allerdings starb er selbst einige Zeit danach an den Wirkungen dieser Strahlung.

Die Mineralogie wird klassischerweise zur Chemie und nicht zur Physik - genauer zum Teilgebiet der geochemischen Wissenschaften gezählt. Hier wird die chemische Zusammensetzung der Gesteine und Mineralie, der Böden, des Wassers und der Gase in der Erdkruste untersucht.

Die klassische Physik gliedert sich inhaltlich in:

• Mechanik (der Lehre von der Bewegung der Teilchen, Statik und der Dynamik starrer Körper und Flüssigkeiten)
• Akustik (Lehre vom Schall)
• Thermodynamik (Wärmelehre)
• Elektrodynamik (Wechselwirkung von Ladungen mit elektrischen und magnetischen Feldern)
• Optik (Lehre der Lichtausbreitung).

Im SI-Einheitsystem hat die Kraft die Einheit Newton. Das ist die Kraft, die einer Massse von einem Kilogramm eine Beschleunigung von einem Meter pro Quadratsekunde verleiht. Kraft ist in der Physik jede Einwirkung, die bei einem Körper die Geschwindigkeit und/oder die Richtung ändert, ihn also beschleunigt, verzögert oder aus seiner Bahn ablenkt. Sie kann als Vektor mit Richtung und einem bestimmten Betrag dargestellt werden.

Er fragte sich warum die Äpfel nach unten – anstatt nach oben - flogen und entdeckte dabei die Idee der Gravitation. Ihm fiel ein Äpfel auf dem Kopf, was ihn auf die Idee brachte, die Thermodynamischen Gesetze zu formulieren. Er rechnete die durchschnittliche Trefferrate von herunterfallenden Äpfeln auf Gärtner aus und entdeckte damit die Wahrscheinlichkeitsrechnung. Er maß die Einschlagstiefe von heruntergefallenen Äpfeln und entwickelte so eine mechanische Grundformel, die es erlaubte die Flugbahn von festen Körpern genauer zu berechnen.

Isaac Newton hat auf vielen Gebieten bahnbrechende Entdeckungen erzielt und war insbesondere der Begründer der Dynamik. Ob die Geschichte mit den Äpfeln stimmt sei dahingestellt - auf jedenfall war eine seiner großartigsten Entdeckungen das universale Gesetz der Gravitation.

Massive Körper ziehen sich mit einer ihren Massen proportionalen Kraft an, die im Quardat des Abstands fällt. Damit konnte er nicht nur die Wurfparabel eines Geschoßes auf der Erde reproduzieren, sondern nach denselben Gesetzen die Bewegungen der Planeten und Kometen ableiten. Außerdem wurde so auch die Entstehung der Gezeiten durch den Mond und die Abflachung der Erde an den Polen erklärbar.

Neben naturwissenschaftlichen Forschungen beschäftigte Newton sich mit Alchemie, Mystik und Theologie.

Aggregatzustand bezeichnet die Zustandsform eines Stoffes, die vom Druck und der Temperatur abhängig ist. Dabei werden drei Formen unterschieden: fest, flüssig und gasförmig. Ein Plasma ist eine Ansammlung von geladenen Teilchen in einem Gasraum, wobei sich die negativen und positiven Ladungen insgesamt ausgleichen. Hier spricht man manchmal von einem vierten Aggregatzustand.

Die einzelnen Aggregatzustände eines Stoffes können ineinander übergehen. Alle Substanzen sind bei ausreichend niedriger Temperatur fest, bei mittleren Temperaturen flüssig und bei hohen Temperaturen gasförmig. So können bei jeder Substanz: - ein Gefrierpunkt (Übergang von flüssiger zu fester Konsistenz) - ein Siedepunkt (Übergang von flüssiger zu gasförmiger Konsistenz) ermittelt werden.

Helium bleibt so bis herab zu -269°C gasförmig, während Wolfram bis herauf zu rund 3370 °C fest bleibt.

Pascal Kilogramm Coulomb Watt

Druck wird diejenige physikalische Größe genannt, die einer Kraft pro Flächeneinheit entspricht. Beispielsweise übt ein Gas oder eine Flüssigkeit in einem Behälter Druck auf die Behälterwände aus. Früher wurde der Druck in Athmosphären (physikalischer Normalathmosphäre) angegeben, heutzutage wird er in Pascal (Zeichen Pa) - benannt nach Blaise Pascal - angegeben.

Ein Pascal ist der Druck, den eine Kraft von einem Newton gleichmäßig auf eine Fläche von einem Quadratzentimeter ausübt. Um beispielsweise einen künstlichen Diamanten herzustellen benötigt man eine Temperatur von mehr als 2770 °C und Drücke von rund 70 000 000 000 Pascal (oder 70 000 bar).

Der Druck der Athmosphäre auf Meereshöhe entspricht etwa 100 000 Pascal - in einer Höhe von 11000 Meter (in der Verkehrsflugzeuge fliegen) nur noch ca. 24 000 Pascal d.h. nurmehr einfünftel.

Materielle Körper absorbieren einen bestimmten Anteil des sichtbaren Lichts. Die verbleibenden (nicht absorbierten) Wellenlängen gelangen dann in unser Auge und erzeugen den Farbeindruck. Das Rot einer Rose wäre somit genau die Wellenlänge einer Farbe welche die Rose NICHT hat. Oder präzieser - Die Farbe eines Körpers wird von den Elektronenhüllen seiner Atome bestimmt, welche Frequenzen diese absorbieren und reflektieren.

Thermodynamik ist ein Teilgebiet der Wärmelehre, daß die Zustände zwischen thermodynamischen Systemen unter Einfluß von Temperatur, Druck oder der Änderung des Volumens und der Zusammensetzung untersucht. In einem engeren Sinn beschäftigt sich die Thermodynamik auch mit der Umwandlung von Wärme in andere Energieformen, einschließlich des umgekehrten Falles d.h. wenn irgendeine Energieform sich in Wärme umwandelt.

So kann man zeigen, daß Wärme, Arbeit oder Energie jeweils ineinander umwandelbar sind. Der erste Haupsatz der Thermodynamik ist auch als "Energieerhaltungsatz" bekannt. Dieser besagt, daß die gesamte Energie in einem geschlossenem System immer gleich bleibt.

Früher betrachtete man das Universum als geschlossenes System, was jedoch aus heutiger Sicht nicht mehr aufrechterhalten wird. Wäre das Universum jedoch ein geschlossenes System, würde nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik folgen, daß das Universum den Wärmetod stirbt (Entropie) d.h. die Energie sich immer mehr verteilt bis keine Arbeit mehr verrichtet werden kann - kein Leben mehr möglich ist.

Konvexlinsen Konkavlinsen Konkave Konvexlinsen Kontaktlinsen

Sammellinsen werden auch Konvexlinsen genannt.

Das Licht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 300 000 Kilometer pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit wurde erstmals in einem Laborversuch von dem französischen Physiker Armand Hippolyte Fizeau gemessen. Einstein hat in seiner berühmten Formel e = mc2 nachgewiesen, das Energie in Masse umgewandelt werden kann und umgekehrt.

Ein Körper, der sich mit einer Geschwindigkeit von 260 000 Kilometer pro Sekunde bewegen würde besitz z.B. ungefähr das doppelte seiner Restmasse.

Was das Phänomen Licht eigentlich genau ist weiß bis heute niemand zu sagen - außer - das es sich manchmal wie eine Welle und manchmal wie ein Teilchen verhält. Einige Chemikalien färben sich in der Gegenwart von anderen Chemikalien dunkel, wenn sie Licht ausgesetzt sind. Diesen Prozeß nutzt man unter anderem in der Photographie aus, um Bilder zu erzeugen.

Perpetuum Mobile ist der lateinische Ausdruck für "das sich ewig Bewegende." Es war in früheren Zeiten ein Mythos oder Traum der Physiker eine solche Maschine zu erfinden. Diese Maschine sollte - einmal in Gang gesetzt - ohne weitere Energiezufuhr auf ewig in Bewegung bleiben udn somit unendlich viel Arbeit verrichten.

Dieser Mythos wurde in der Moderne aufgegeben, da man erkannte, daß alle Systeme oder Maschinen die sich selbst überlassen sind immer Energieverlusten unterliegen, die (zumindest nach den Grundgesetzen der Physik) nicht vermieden werden können.

Die Entdeckung des heliozentrischen Weltbildes. Die Entdeckung des Fernrohrs Die Entdeckung der Hebelgesetze Die Entdeckung des geozentrischen Weltbildes

Galileo Galilei (1564-1642) gilt als einer der größten Physiker - einige nennen ihn auch den Begründer der Physik als empirische Wissenschaft. Er entdeckte mit verbesserten Fernrohren Gebirge auf dem Mond - der somit kein glatter Ball mehr war wie Aristoteles noch annahm.

Durch Beobachtungen und Deutungen der Venusphasen entdeckte er einen neuen Hinweis auf die Richtigkeit des heliozentrischen Weltbildes (die Erde dreht sich um die Sonne). Geozentrisches Weltbild bedeutet, daß die Erde (Geo) im Mittelpunkt der Gestirne steht.

Er mußte aufgrund von Drohungen der Kirche von seiner Lehre abschwören. Allerdings wurde er 1992 von der Kirche rehabilitiert d.h. bis dahin durfte katholische Christen nicht an sein Weltmodell glauben.

Geschwindigkeit bezeichnet in der Physik den Betrag und die Richtung der räumlichen Verschiebung eines Körpers in einer bestimmten Zeit. Die Geschwindigkeit wird immer als zurückgelegte Strecke pro Zeiteinheit berechnet, welche man in KM/Stunde, KM/Minute oder auch KM/Sekunde angeben könnte.

Manche mögen sich zwar darüber wundern, aber physikalische Formeln gelten nicht immer und überall. Dies auch obwohl Physiker versuchen Naturgesetze mathematisch präzise zu formulieren.

Ein bekanntes Beispiel ist der Siedepunkt des Wassers. Genaugenommen müßte man sagen, daß Wasser NUR auf Meereshöhe und NUR bei Normaldruck bei 100°C siedet. Wenn Sie sich auf dem Mount Everest befinden könnten Sie richtig Strom sparen, da Wasser dort schon - aufgrund des niedrigeren Luftdrucks - bei ca. 98°C siedet.

Heutzutage werden für physikalische Formeln definierte Geltungsbereiche festgelegt d.h. die Bedingungen unter denen sie funktionieren werden mit angegeben.