Physik

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Physik

Wie entsteht ein Blitz? Erst seit etwa 250 Jahren wissen die Menschen, dass Blitze mit Elektrizität zu tun haben.

Die Physik ist eine Naturwissenschaft. In der Physik geht es um die Kräfte in der Natur und wie sie auf Dinge wirken. Auch die Gesetzmäßigkeiten von Bewegung sind für Physiker interessant. Ohne die Physik wäre unser technischer Fortschritt nicht denkbar.

Physiker erforschen vom Allergrößten bis zum Allerkleinsten fast alles. Sie beschäftigt sich damit, wie die Welt funktioniert, im ganz Grossen und ganz Kleinen. Physiker können erklären, was genau passiert, wenn ein Buch von einem Tisch fällt, wieso Menschen Fahrrad oder Auto fahren können, was passiert, wenn Wasser gefriert oder verdampft oder warum die Erde um die Sonne kreist. Sie untersuchen auch wie Raum und Zeit zusammenhängen.

Die Physiker versuchen, die Welt mit Gesetzmäßigkeiten und Formeln zu beschreiben, die sie mit Experimenten auf ihre Richtigkeit überprüfen. Man weiß zum Beispiel, dass eine Schaukel mit langen Seilen länger braucht, um einmal hin- und her zu schwingen als eine Schaukel mit kurzen Seilen. Physiker können mit Hilfe der Mathematik diesen Zusammenhang gut berechnen.

Es gibt verschiedene Bereich der Physik: Astrophysiker interessieren sich vor allem für das Weltall. Dazu gehören die Sterne und die Galaxien, also große Ansammlungen von Sternen. Das Wort „Astro“ kommt aus dem Lateinischen und bedeutet „Stern“. Atomphysiker betrachten vor allem die Eigenschaften von |Atomen. Elementarteilchen-Physiker untersuchen noch viel kleinere Teilchen, etwa solche, aus denen die Atome selbst aufgebaut sind.

Es gibt viele berühmte Physiker. Über einige gibt es im Klexikon einen Artikel, zum Beispiel über Albert Einstein, Galileo Galilei, Isaac Newton oder Stephen Hawking. Mit Marie Curie ist auch eine Physikerin dabei.

Womit beschäftigen sich Physiker?

Physiker führen häufig Messungen durch. Mit diesem Messgerät links im Bild kann man verschiedene Größen aus dem Bereich der Elektrizität messen. Das Messgerät rechts misst hier eine Spannung in einer elektrischen Schaltung. Als Messwert wird 12,03 Volt angezeigt.

Fast alles, was wir im Alltag erleben, hat mit Physik zu tun. So sehen wir Dinge nur deshalb, weil Licht davon in unsere Augen fällt. Die Lehre vom Licht ist die Optik. Die Lehre vom Schall, also beispielsweise die Erzeugung und Verbreitung von Tönen und Klängen nennt man Akustik. Die Mechanik hingegen beschäftigt sich mit Kräften und den Bewegungen, die sie verursachen.

Zu den Kräften gehört auch die Schwerkraft. Man nennt sie Gravitation. Diese bewirkt, dass Dinge herunterfallen und wir fest auf dem Boden stehen. Die Schwerkraft sorgt auch dafür, dass die Erde um die Sonne kreist und nicht wegschwirrt. Gravitation wirkt über riesige Entfernungen, sogar zwischen weit entfernten Sternen. Man kann die Gravitationskraft nicht direkt sehen, sondern nur die Folgen erfahren.

Es gibt noch weitere Kräfte, die man nicht sieht. Dazu gehören die Elektrizität und der Magnetismus. Sie bringen zum Beispiel einen Elektromotor zum Laufen. Sie wirken auch in den einzelnen Atomen; sie halten sozusagen die Atome zusammen. Hiermit beschäftigt sich die Atomphysik.

In den Atomkernen wirken zusätzlich noch weitere Kräfte, die wir sonst aus unserem Alltag überhaupt nicht als Kraft kennen. Mit diesen Kernkräften hängen auch die Radioaktivität und die Kernenergie zusammen. Mit diesen Kräften beschäftigen sich vor allem die Kernphysiker.

Physiker interessieren sich auch dafür, wie Wärme entsteht und sich verbreitet. Das gehört zur Wärmelehre. Dieser Bereich der Physik ist besonders wichtig, wenn es ums Energiesparen geht.

Wie drücken sich Physiker aus?

In der Physik geht es immer um physikalische Größen. Die kann man messen: die Länge eines Weges, die Temperatur einer Flüssigkeit, die Zeit um eine Strecke zurückzulegen, die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und andere mehr. Physiker bemühen sich, möglichst genau zu messen.

Das Ergebnis einer Messung ist ein Messwert. Dieser besteht immer aus einer Zahl, meistens aber auch noch aus einer Maßeinheit wie Meter, Millimeter, Liter, Kilogramm, Sekunde, Volt oder Watt.

Damit die Physiker nicht lange Texte schreiben müssen, benutzen sie eine Art eigene Abkürzungssprache. Damit drücken sie Zusammenhänge aus. Die Vokabeln dieser Sprache sind die Formelzeichen und die Einheitenzeichen. Anstatt des Satzes

„Die Zeit, die die Schaukel zum Hin- und Herschwingen benötigt, beträgt 2 Sekunden“

schreibt man in der Physik nur kurz

$T=2 \mathrm s$

Das Formelzeichen ${\textstyle T}$ steht also die physikalische Größe "Schwingungsdauer" (${\textstyle T}$, weil die Zeit auf Lateinisch "tempus" heißt oder auf Englisch "time") , das Einheitenzeichen ${\textstyle \mathrm s}$ steht für "Sekunde". Mit solchen Formeln kann der Physiker seine Erkenntnisse sehr kurz hinschreiben.

Was verbindet die Physik mit anderen Wissenschaften?

In den meisten anderen Naturwissenschaften muss man sich ebenfalls gut mit Physik auskennen. Das gilt zum Beispiel für die moderne Biologie. Hier verwendet man häufig Methoden aus der Physik. Beispielsweise haben Physiker dabei geholfen zu verstehen, wie lebende Zellen in ihrem Inneren funktionieren.

Auch die Chemie hat viele Berührungspunkte mit der Physik. Da sich Chemie mit Atomen beschäftigt, ist für Chemiker natürlich die Atomphysik interessant. Aber auch die Wärmelehre ist für Chemiker besonders wichtig, denn bei chemischen Reaktionen wird häufig Wärme frei oder Wärme wird benötigt.

Manche Physiker haben sich auf die Berührungspunkte der Physik mit anderen Naturwissenschaften spezialisiert. So gibt es beispielsweise Biophysiker und Geophysiker. Weiterhin gibt es auch Medizinphysiker und auch ein Fachgebiet Ökonophysik, das versucht, Vorgänge in der Wirtschaft mit Methoden der Physik zu untersuchen.

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