Physik wirkt auf den ersten Blick oft kompliziert, vor allem, weil viele Fachbegriffe ganz anders verwendet werden als im Alltag. Manchmal scheint es fast so, als würde die Physik ihre eigene Sprache sprechen.
Sobald du aber die wichtigsten Begriffe, Formelzeichen und Einheiten kennst, wird vieles deutlich verständlicher. Dieses Physik-Glossar erklärt dir deshalb die zentralen Fachwörter übersichtlich: von Größen wie Masse, Zeit und Geschwindigkeit bis hin zu Begriffen aus Elektrizität, Wärmelehre, Wellen und moderner Physik.
Grundlagen der physikalischen Terminologie
Physikalische Fachbegriffe sind eindeutig definiert, damit Forschende, Lehrkräfte und Lernende überall dasselbe darunter verstehen. Das unterscheidet die Fachsprache von der Alltagssprache, in der viele Wörter mehrere Bedeutungen haben können.
Alltagssprache und Fachsprache
Ein gutes Beispiel ist die Arbeit: Im Alltag kann damit jede anstrengende Tätigkeit gemeint sein. In der Physik wird mechanische Arbeit dagegen verrichtet, wenn eine Kraft einen Körper entlang eines Weges bewegt oder verformt.
Auch Leistung bedeutet im Alltag häufig eine besondere Fähigkeit oder ein gutes Ergebnis. Physikalisch beschreibt sie jedoch, wie viel Energie innerhalb einer bestimmten Zeit umgesetzt wird.
Ein Feld kann umgangssprachlich ein Acker oder Sportplatz sein. In der Physik bezeichnet es einen Raumbereich, in dem Kräfte auf Körper oder elektrische Ladungen wirken.
Größe, Formelzeichen und Einheit
Eine physikalische Größe ist eine messbare Eigenschaft, zum Beispiel Länge, Masse oder Temperatur. Jede Größe besitzt meist ein Formelzeichen, etwa m für Masse oder t für Zeit.
Das Ergebnis einer Messung besteht aus einem Zahlenwert und einer Einheit:
Physikalische Größe = Zahlenwert × Einheit
Bei m = 5 kg ist 5 der Zahlenwert und Kilogramm die Einheit.
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Wichtige physikalische Größen und Einheiten
Damit Messergebnisse überall eindeutig verstanden und miteinander verglichen werden können, verwendet die Physik das Internationale Einheitensystem, kurz SI. Es umfasst sieben Basisgrößen mit festgelegten Basiseinheiten. Aus ihnen lassen sich alle weiteren physikalischen Größen und Einheiten zusammensetzen.
Länge, Masse und Zeit
Länge, Masse und Zeit begegnen dir in fast allen Bereichen der Physik. Sie bilden beispielsweise die Grundlage, um Bewegungen, Kräfte oder Energie mathematisch zu beschreiben.
| Größe | Formelzeichen | SI-Einheit | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Länge | l oder s | Meter (m) | Länge eines Weges |
| Masse | m | Kilogramm (kg) | Masse eines Körpers |
| Zeit | t | Sekunde (s) | Dauer einer Bewegung |
Die Länge beschreibt räumliche Abstände oder Abmessungen. Eine Strecke kann zum Beispiel 100 Meter lang sein. Die Masse gibt vereinfacht gesagt an, wie träge ein Körper ist, also wie stark er sich einer Änderung seines Bewegungszustands widersetzt. Die Zeit hilft dabei, die Dauer und Reihenfolge von Vorgängen zu beschreiben.
Zu den weiteren SI-Basisgrößen gehören:
- die elektrische Stromstärke mit der Einheit Ampere
- die Temperatur in Kelvin
- die Stoffmenge in Mol
- und die Lichtstärke in Candela
Abgeleitete Größen
Viele Größen setzen sich aus mehreren Basisgrößen zusammen. Geschwindigkeit ergibt sich etwa aus Länge geteilt durch Zeit. Solche Größen werden deshalb abgeleitete Größen genannt.
| Begriff | Bedeutung | Formelzeichen | Einheit |
|---|---|---|---|
| Geschwindigkeit | Ortsänderung pro Zeit | v | Meter pro Sekunde (m/s) |
| Beschleunigung | Geschwindigkeitsänderung pro Zeit | a | Meter pro Sekunde zum Quadrat (m/s²) |
| Kraft | Kann Bewegung oder Form eines Körpers verändern | F | Newton (N) |
| Arbeit | Energieübertragung durch eine Kraft entlang eines Weges | W | Joule (J) |
| Energie | Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten oder Veränderungen hervorzurufen | E | Joule (J) |
| Leistung | Umgesetzte Energie pro Zeit | P | Watt (W) |
| Druck | Kraft pro Fläche | p | Pascal (Pa) |
| Frequenz | Anzahl der Wiederholungen pro Zeit | f | Hertz (Hz) |
| Dichte | Masse pro Volumen | ρ | Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) |
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Zentrale physikalische Konzepte
Viele Aufgaben im Physikunterricht bauen auf einigen wenigen Grundbegriffen auf. Wenn du Bewegung, Kraft und Energie auseinanderhalten kannst, werden auch Formeln und Zusammenhänge deutlich leichter verständlich.
Bewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung
Der Ort beschreibt, wo sich ein Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Die Strecke gibt dagegen an, welchen Weg er insgesamt zurückgelegt hat.
Die Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell und in welche Richtung sich ein Körper bewegt. Ein Fahrrad kann beispielsweise mit 20 km/h geradeaus fahren. Die Beschleunigung gibt an, wie stark sich die Geschwindigkeit innerhalb einer bestimmten Zeit verändert.
Dabei bedeutet Beschleunigung nicht nur, dass ein Körper schneller wird. Auch beim Bremsen oder bei einer Richtungsänderung liegt eine Beschleunigung vor.
Fährst du mit gleichbleibendem Tempo durch eine Kurve, ändert sich zwar nicht der Betrag deiner Geschwindigkeit, aber ihre Richtung.
Die Mechanik unterscheidet zwei Bereiche:
- Die Kinematik beschreibt Bewegungen mithilfe von Ort, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung.
- Die Dynamik untersucht, welche Kräfte und Wechselwirkungen diese Bewegungen verursachen.
Interessiert du diiich in dem Zusammenhang für Newtons Bewegungsgesetze?
Masse, Kraft und Impuls
Die Masse ist ein Maß für die Trägheit eines Körpers. Je größer die Masse ist, desto schwieriger lässt sich sein Bewegungszustand verändern.
Eine Kraft kann einen Körper beschleunigen, abbremsen, umlenken oder verformen. Der grundlegende Zusammenhang lautet:
Die resultierende Kraft auf einen Körper ergibt sich aus seiner Masse und seiner Beschleunigung. Ihre Einheit ist Newton.
Der Inhalt der Physik geht die Physiker an, die Auswirkung alle Menschen.
Friedrich Dürrenmatt
Die Gewichtskraft ist die Gravitationskraft, die auf einen Körper wirkt. Masse und Gewichtskraft sind daher nicht dasselbe: Deine Masse bleibt auf dem Mond unverändert, deine Gewichtskraft ist dort wegen der schwächeren Gravitation jedoch geringer.
Der Impuls beschreibt den Bewegungszustand eines Körpers:
Ein schwerer oder besonders schneller Körper besitzt somit einen größeren Impuls.
Arbeit, Energie und Leistung
Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn eine Kraft einen Körper entlang eines Weges bewegt. Im einfachsten Fall gilt:
Dabei zählt nur der Teil der Kraft, der in Bewegungsrichtung wirkt.
Energie beschreibt die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten oder Veränderungen hervorzurufen. Sie kann beispielsweise als Bewegungsenergie, Lageenergie, thermische oder elektrische Energie auftreten.
Die Leistung gibt an, wie viel Energie innerhalb einer bestimmten Zeit umgesetzt wird:
Arbeit und Energie werden in Joule gemessen, Leistung dagegen in Watt. Nach dem Energieerhaltungssatz bleibt die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System erhalten.
Energie kann übertragen und in andere Energieformen umgewandelt, aber nicht erzeugt oder vernichtet werden.
Wenn du dich allgemein für Physik interessierst, kannst du hier eine Einführung in das Thema Physik bekommen.
Fachbegriffe aus den wichtigsten Teilgebieten
Je nachdem, mit welchem Bereich der Physik du dich beschäftigst, begegnen dir unterschiedliche Fachwörter. Die folgenden Begriffe gehören zu den wichtigsten Grundlagen aus Wärmelehre, Elektrizität, Optik und moderner Physik.
Wärmelehre und Materie
- Temperatur: Maß für den thermischen Zustand eines Körpers. Sie wird im SI-System in Kelvin angegeben.
- Wärme: Energie, die aufgrund eines Temperaturunterschieds von einem Körper auf einen anderen übertragen wird.
- Druck: Kraft, die auf eine bestimmte Fläche wirkt. Es gilt: Druck = Kraft geteilt durch Fläche.
- Dichte: Verhältnis von Masse zu Volumen. Ein Stoff mit hoher Dichte besitzt bei gleichem Volumen mehr Masse.
- Aggregatzustand: Zustand eines Stoffes, beispielsweise fest, flüssig oder gasförmig.
- Wärmeleitung: Wärmetransport innerhalb eines Stoffes, ohne dass sich der Stoff als Ganzes bewegt.
- Konvektion: Wärmetransport durch bewegte Flüssigkeiten oder Gase, etwa durch aufsteigende warme Luft.
- Wärmestrahlung: Energieübertragung durch elektromagnetische Strahlung. Deshalb kann Wärme auch durch den leeren Raum übertragen werden.
Elektrizität und Magnetismus
- Elektrische Ladung: Eigenschaft von Teilchen und Körpern, durch die elektrische Kräfte entstehen. Ladungen können positiv oder negativ sein.
- Stromstärke: Ladungsmenge, die innerhalb einer bestimmten Zeit durch einen Leiter fließt.
- Spannung: Potenzialdifferenz beziehungsweise Energie pro elektrischer Ladung.
- Widerstand: Gibt an, wie stark ein Bauteil den elektrischen Stromfluss hemmt.
- Elektrisches Feld: Raumbereich, in dem Kräfte auf elektrische Ladungen wirken.
- Magnetfeld: Beschreibt die magnetischen Kraftwirkungen um Magnete oder bewegte elektrische Ladungen.
Hier kannst du mehr über die Grundlagen der Physik erfahren.
Wellen und Optik
- Welle: Räumliche Ausbreitung einer Schwingung oder Störung, bei der Energie übertragen wird.
- Amplitude: Größte Auslenkung einer Schwingung aus ihrer Ruhelage.
- Frequenz: Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, gemessen in Hertz.
- Periodendauer: Zeit, die eine vollständige Schwingung benötigt.
- Wellenlänge: Abstand zwischen zwei Punkten einer Welle mit gleichem Schwingungszustand.
- Reflexion: Zurückwerfen einer Welle an einer Oberfläche, beispielsweise bei einem Spiegel.
- Brechung: Richtungsänderung einer Welle beim Übergang in ein anderes Medium.
- Interferenz: Überlagerung mehrerer Wellen, die sich dabei verstärken oder abschwächen können.
Atome und moderne Physik
- Atom: Kleinste Einheit eines chemischen Elements, bestehend aus Atomkern und Elektronenhülle.
- Isotope: Atome desselben Elements, die gleich viele Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen besitzen.
- Photon: Quant der elektromagnetischen Strahlung, vereinfacht auch Lichtteilchen genannt.
- Quant: Bestimmte, diskrete Menge einer physikalischen Größe.
- Radioaktivität: Spontane Umwandlung instabiler Atomkerne unter Aussendung ionisierender Strahlung.
- Halbwertszeit: Zeitspanne, nach der die Hälfte der ursprünglich vorhandenen radioaktiven Kerne zerfallen ist.
- Quark: Elementarteilchen, aus denen unter anderem Protonen und Neutronen aufgebaut sind.
- Neutrino: Elektrisch neutrales Elementarteilchen mit sehr kleiner Masse.
- Hadron: Zusammengesetztes Teilchen aus Quarks beziehungsweise aus Quarks und Antiquarks, die durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten werden. Protonen und Neutronen sind bekannte Beispiele.
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Häufig verwechselte Physikbegriffe
Manche Fachbegriffe klingen ähnlich oder werden im Alltag ungenau verwendet. In der Physik beschreiben sie jedoch unterschiedliche Größen und Zusammenhänge.
Masse ≠ Gewichtskraft
Die Masse beschreibt die Trägheit eines Körpers und wird in Kilogramm angegeben. Die Gewichtskraft entsteht durch die Gravitation und wird in Newton gemessen.
Geschwindigkeit ≠ Beschleunigung
Die Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell und in welche Richtung sich ein Körper bewegt. Die Beschleunigung gibt an, wie sich diese Geschwindigkeit verändert.
Temperatur ≠ Wärme
Die Temperatur beschreibt den thermischen Zustand eines Körpers. Wärme ist Energie, die aufgrund eines Temperaturunterschieds übertragen wird.
Energie ≠ Leistung
Energie wird in Joule gemessen. Leistung gibt an, wie schnell Energie umgesetzt wird, und hat die Einheit Watt.
Stromstärke ≠ Spannung
Die Stromstärke beschreibt den Ladungsfluss. Die Spannung gibt an, wie viel Energie pro Ladung zur Verfügung steht.
Atomphysik ≠ Kernphysik
Die Atomphysik untersucht das gesamte Atom einschließlich seiner Elektronenhülle. Die Kernphysik beschäftigt sich vor allem mit dem Atomkern.
Physikalische Fachbegriffe musst du nicht ohne Zusammenhang auswendig lernen. Verbinde jeden Begriff am besten mit seiner Bedeutung, dem Formelzeichen, der Einheit und einem einfachen Beispiel.
Wenn du diese Grundlagen sicher beherrschst, kannst du Formeln leichter lesen, Größen auseinanderhalten und viele Physikaufgaben besser lösen.
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Referenzen
- Holzner, S. (2022). Glossar. Wiley-VCH. https://application.wiley-vch.de/books/sample/3527711686_bonus.pdf
- Brewer, W. D. (n.d.). Mechanik. https://www.physik.fu-berlin.de/en/einrichtungen/ag/ag-dau/Teaching/NF-Physik_WS1718/1_Vorlesung---Notizen.pdf
- Verzeichnis:Deutsch/Physik/Fachwortliste – Wiktionary. (n.d.). Wiktionary. https://de.wiktionary.org/wiki/Verzeichnis:Deutsch/Physik/Fachwortliste
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