Grundlagen der Physik einfach erklärt | Basiswissen Physik
Leon Bauckloh
https://www.youtube.com/watch?v=Qd1yR4bNggc

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0:00 heute möchte ich über die grundlagen der physik sprechen und ja ein überblick über die wichtigsten physikalischen größen und einheiten geben zunächst
0:07 müssen wir aber natürlich die frage klären das ist überhaupt physik die physik beschäftigt sich mit den messbaren dingen in der natur und
0:14 untersucht die materie deren bewegung und verhalten raum und zeit und die darin wirkenden kräfte die physik befasst sich somit mit den
0:22 grundprinzipien die die natürlichen vorgänge bestimmen und wird deshalb häufig auch als die fundamentalsten naturwissenschaft bezeichnet das ziel
0:31 der physik ist es mit hilfe von definierten grundannahmen das verhalten des universums als ganzes zu verstehen die physikalischen zusammenhänge die
0:39 sich daraus ergeben lassen sich mit hilfe von mathematischen gleichungen darstellen so eine gleichung besteht aus physikalischen größen die durch
0:47 mathematische rechenoperation miteinander verknüpft sind in der jeder physikalischen größe steht eine messung die messung ordnen der physikalischen
0:55 größe eine mit einer einheit behaftete maßzahl zu die physikalische größe wird der einfachheit halber immer mit einem symbol dargestellt
1:03 nehmen wir mal das folgende beispiel für eine messung ein fahrradfahrer wird eine strecke von 5000 meter dann würde man die strecke wie folgt darstellen es
1:14 gleich 5000 meter es ist das symbol für die physikalische größe der strecke 5000 ist die maßzahl und emily ist das symbol für meter die gewählte einheit der
1:24 strecke wenn die maßzahl einer physikalischen größe sehr klein oder sehr groß ist wie die darstellung sehr aufwendig weil man viele nullen
1:31 schreiben muss zum beispiel bei dem durchmesser eines metronoms von die gleich 000 000 1 meter oder auf der anderen seite zb bei der entfernung
1:41 zwischen berlin und hamburg von el gleich 290.000 metern und daher ist eine so genannte zehnerpotenzen zehnerpotenzen sein potenzen mit der
1:51 basis 10 und einem positiven oder negativen ganzzahligen exponenten ein positiver exponent zur basis zu stellen ein vielfaches von ziehen da ein
2:01 negativer exponent zur basis 10 stellt einen bruchteil von zehn da so zum beispiel bei der zahl 10.000 als vielfaches von 10
2:09 man schaut wie oft man die zehn mit sich selbst multiplizieren muss um auf 10.000 zu kommen das muss man viermal deshalb es 10.000 als
2:18 zehnerpotenz ausgedrückt auf zehn hoch 4 das ganze funktioniert aber auch zum beispiel bei der zahlen 0,01 als bruchteil von c hier macht man aus der
2:27 dezimalzahlen zunächst einen bruch hier also ein hundertstel und nenner das buch sieht es dann genauso aus wie man schaut wie oft man die zehn mit sich selbst
2:36 multiplizieren muss um auf 100 zu kommen hier also einmal darauf steht 10 hoch zwei und weil wir die einfachen zähler stehen haben
2:44 die exponenten zehnerpotenz negativ nämlich zehn hoch minus 2 wenn mir das ganze jetzt mal auf die beispiele von gerade an aus dem durchmesser des
2:53 mitochondrien müssen wir somit auch zunächst einbruch machen nämlich einen ein millionstel meter als potenz ausgedrückt ergibt sich beim nenner 10
3:01 hoch 6 das erkennt man übrigens auch ganz einfach eine zahl der null weil mit jeder weiteren multiplikation mit zehn die eine null dazu kommt eine million
3:10 hat 60 deshalb sie noch 6 und weil wir noch die einst im zimmer stehen haben wieder exponent negativ und wir erhalten 10 hoch minus 6 bei der entfernung
3:19 zwischen hamburg und berlin wird es wieder einfacher hier lässt man die 290 stehen und muss nur die nullen zählt so dass auf 290.000 290 mal 10 hoch 3 wird
3:30 das macht jetzt hier zwar auch noch nicht den riesen unterschied aber bei größeren zahlen ist diese darstellung schon deutlich übersichtlicher für
3:37 einige zehnerpotenzen gibt es zusätzlich sogenannte prä fixe die darstellung der maßzahl ebenfalls erleichtern und diese vorzeichen sind das was wir auch am
3:46 ehesten nutzen so werden nämlich aus der größe des mitochondrien von die gleich 000 000 1 meter 10 hoch minus 6 meter und aus 10 06 meter wird ein mikrometer
3:59 genau so bei der entfernung hamburg berlin aus 290.000 metern werden 290 mal 10 hoch 3 meter und 290 x 10.3 metern werden 290 kilometer eine physikalische
4:13 größe wird danach eingeteilt ob man sie auf andere fundamentale physikalische größen zurückführen kann wenn das nicht möglich ist spricht man
4:21 von einer basis größe und ihre einheit wir dann als basis einheit bezeichnet wenn man eine physikalische größe hingegen auf andere basis größten
4:29 zurückführen kann spricht man von einer abgeleiteten größe und die eine wird als abgeleitete einheit bezeichnet
4:35 ein beispiel die größe geschwindigkeit gibt an welche strecke pro zeiteinheit zurückgelegt wird angegeben beispielsweise in meter pro sekunde
4:44 es ist also das weg brotzeit verhältnis und setzt sich aus den basis größen strecke mit der basiseinheit meter und zeit mit der basiseinheit sekunden
4:53 zusammen die geschwindigkeit ist also die abgeleitete größe mit der abgeleiteten einheit meter pro sekunde wirklich bemerkenswert ist dass für die
5:02 gesamte für sie bis heute nur sieben basis größen notwendig sind alle anderen physikalischen größen lassen sich aus diesen sieben basis größten ableiten für
5:10 physikalische größen gibt es viele verschiedene einheiten man kann die masse eines objekts zb in gramm kilogramm fund oder uns an geben genauso
5:18 kann man die zeit natürlich in sekunden stunden- minuten- oder sogar monaten angeben um die von verschiedenen menschen gemessenen werte besser
5:26 vergleichbar zu machen hat man sich deshalb auch ein festes einheiten system geeinigt dass heute wichtigste einheiten system ist dass se system dieses system
5:36 den für jede physikalische größe egal ob eine basis größe oder eine abgeleitete größe eine sogenannte es die einheit fest
5:43 das bedeutet also es gibt wie jede physikalische größe mehrere mögliche einheiten aber nur eine davon ist die sg einheit so kann man die zeit in sekunden
5:53 minuten stunden tage oder jahren angeben aber nur die sekunde ist die sg einheit derzeit damit man zwei maßzahlen einer physikalischen einheit miteinander
6:03 vergleichen kann müssen diese die gleiche einheit haben wenn die maßzahlen nicht in der gleichen einheit vorliegen müssen sie umgerechnet werden
6:11 so kann man natürlich 4 meter mit 100 metern vergleichen aber nicht 400 zentimeter mit 100 metern und muss deshalb die 400 zentimeter zunächst in
6:19 meta umrechnen umrechnung kann man natürlich für alle möglichen einheiten vornehmen dabei hilft es aber in jedem fall wenn man sich vor augen führt dass
6:27 hinter jedem präfix eine zehnerpotenz steht nehmen wir mal das beispiel der umrechnung von quadratzentimetern im
6:33 quadratmeter wir wissen dass hinter dem präfix and i die zehnerpotenz 10 hoch minus 2 steht so werden aus einem zentimeter 10 hoch
6:43 minus 2 meter weil wir hier aber quadratzentimeter haben und nicht zentimeter müssen wir die beiden exponenten exponenten miteinander
6:51 multiplizieren zweimal - 24 deshalb werden aus einem quadratzentimeter 10 hoch minus 4 meter nehmen wir dafür mal ein zahlenbeispiel
7:01 wir haben 50.000 quadratzentimeter und möchten die in quadratmeter um rechnen weil wir jetzt ja wissen dass ein quadratzentimeter 10 uhr um in das vier
7:12 meter ergibt können wir 49 abziehen und kam auf fünf quadratmeter nehmen wir als zweites beispiel noch mal die umrechnung von kubik millimetern in
7:20 kubik dezimeter die vorsilbe milli steht für tausendste und hat daher die zehnerpotenz 10 hoch minus 3 die vorsilbe d c steht für zehnte und hat
7:31 die zehnerpotenz 10 hoch minus 1 dann wird die beiden miteinander verrechnen ergibt sich dass ein millimeter 10 hoch minus 2 dezimeter darstellt jetzt haben
7:42 wir ja aber nicht nur mm soll kubikmillimeter und müssen deshalb den exponenten noch mit drei multiplizieren so dass wir für einen kubikmillimeter
7:49 auf zehn hoch minus 6 kubik dezimeter kommen wenn wir also zum beispiel 5000 kubikmillimeter haben und diesen coup dezimeter um rechnen müssen müssen wir
7:59 das komma um sechs stellen nach links verschieben dafür gehen zuerst die drei nullen von der 5.000 drauf und drei weiteren neuen
8:07 werden vor die fünf gesetzt so dass wir auf 0,005 kubikzentimeter kommen nächstes beispiel wir wollen kubikzentimeter in liter umrechnen
8:17 dafür muss man wissen dass ein liter ein kombi dezimeter darstellt das heißt es geht um die umrechnung von kubikzentimetern in kobe dezimeter steht
8:27 für 10 - 2 gc steht 14 - einst miteinander verrechnet bedeutet dass ein zentimeter ergibt 10 -1 dezimeter weil es aber um kubikzentimeter gibt müssen
8:39 wir die -1 noch mit drei multiplizieren so dass ich für einen kubikzentimeter 10 uhr - drei kubikmeter beziehungsweise im detail gegeben wenn wir dann zum
8:48 beispiel 500 kubikzentimeter haben müssen wir das komme nur um drei stellen nach links verschieben so dass ich daraus 0,5 liter ergeben und ein letztes
8:57 beispiel aus dem bereich der zeit möchte ich noch auf führen nämlich die umrechnung von stunden in sekunden das ist schon deutlich einfacher dann wenn
9:05 man weiß dass eine stunde 60 minuten hat und dass eine minute 60 sekunden hat müssen wir die 60 minuten nur noch mit den 60 sekunden multiplizieren so dass
9:14 wir für eine stunde auf 3600 sekunden kommen wenn man zum beispiel drei stunden in sekunden umrechnen möchte multipliziert man die drei mit die 3600
9:23 so dass man auf 10.800 sekunden kommt wenn man diese arten der umrechnung drauf hat kann man im prinzip auch alle weiteren umrechnungen vornehmen jetzt
9:32 möchte ich mal auf die unterschiedlichen mengenangaben in der für sie zu sprechen kommen denn das gewicht einer substanz physikalisch als massa bezeichnet ist
9:40 abhängig von der sogenannten stoffmenge das ist indirekt die teilchen anzahl einer bestimmten stoff portion diese teilchen im gleichzeitig einen gewissen
9:48 raum ein und verleihen der substanz dadurch ein bestimmtes volumen jede substanz da ist bei gleichem volumen eine andere masse auf die masse einer
9:56 substanz bezogen auf ein bestimmtes volumen ist die dichte schauen uns diese drei größen aber mal genauer an am einfachsten nachzuvollziehen ist ganz
10:04 klar die masse die masse ist eine basis größe und ein maß für das gewicht eines objektes ist aber nicht mit dem gewicht gleichzusetzen
10:12 der unterschied besteht darin dass das gewicht ortsabhängig ist so ist ein objekt zum beispiel auf dem mond sechs mal leichter als auf der erde
10:19 die masse eines objektes ist hingegen überall gleich sie wird den einheiten die milligramm gramm oder kilogramm angegeben kilogramm ist aber die
10:28 basiseinheit und sg einheit die masse eines objektes hängt davon ab aus wie vielen teilchen also auch aus wie vielen atomen und molekülen das objekt besteht
10:38 je mehr teilchen vorhanden sind desto größer ist die masse des objektes die masse wird deshalb auch als extensive größe bezeichnet
10:45 das bedeutet sie ändert sich mit der größe des systems das gegenteil hiervon sind intensive größen welche sich mit der größe des systems nicht ändern wie
10:54 zum beispiel die temperatur kommen wir jetzt mal stoffmenge die stoffmenge ist eine basis größe und ein maß für die anzahl von identischen teilchen aus
11:02 denen eines portion besteht dementsprechend ist sie auch eine extensive größe die sich mit der größe des systems erhöht
11:09 diese teilchen können entweder atome moleküle oder formel 1 halten zeigen ein stück reisen beispielsweise besteht aus eisenatom bei einem bestimmten volumen
11:19 an wasser liegen wassermoleküle vor und bei kochsalz haben die natrium chlorid frommel einheiten die sich in großer zahl wiederholt die basiseinheit für die
11:29 stoffmenge ist das wohl ein mond steht dabei für 6,0 2 2 mal 10 hoch 23 teilchen wenn also zum beispiel 12,04 4 mal 10
11:39 hoch 23 wassermoleküle vorliegen dann haben wir eine stoffmenge n bezogen auf h2o von zwei mode auf der anderen seite hat zum beispiel ein kilogramm wasser
11:49 eine stoffmenge von 55,5 6 mol was wiederum für 55 56 x 6,0 2 2 mal 10 hoch 23 wassermoleküle steht dementsprechend sind die anzahl der teilchen großen und
12:04 die stoffmenge kleinen proportional zueinander denn wenn sich die anzahl von atom in einer substanz verdoppelt dann verdoppelt sich auch die stoffmenge
12:13 deshalb verknüpft man die beiden größten untereinander gleichungen miteinander nämlich großen ist gleich kleinen mal n a
12:20 dabei ist n a die sogenannte avocado zahl sie gibt die anzahl von teilchen an die zusammen ein wohl ergeben
12:27 somit kann man mit hilfe der gleichung die teilchen als sehr groß en aus der stoffmenge klein ende rechnet dann wenn man sich zum beispiel fragt wie viele
12:35 wassermoleküle gibt es in drei mal wasser dann setzt man einfach in die gleichung 1 1 von h2o also die teilchen anzahl von h2o ist gleich die stoffmenge
12:45 von h2o mal die avocado zahl also drei mal sechs mal 10 hoch 23 1 durch mol mol und mol kurzen sich weg sodass man 18 x 10 23 wassermoleküle erhält das ganze
13:01 funktioniert auch andersherum wenn man die teilchen als er gegeben hat und die stoffmenge berechnen möchte dafür müssen wir nur die gleichung nach
13:08 kleinen umstellen dann ergibt sich plan n ist gleich groß en durch die avocado zahlen und liegen zum beispiel 15 als 10 23 wassermoleküle vor und wir
13:19 möchten die stoffmenge berechnet dann setzen wir einfach in die formel 1 und erhalten 0,25 mio die dritte größe die uns jetzt noch
13:27 fehlt ist die dichte sie ist definiert als masse pro volumen und ist eine abgeleitete größe was man darin erkennt dass sie das volumen als basis größe
13:36 enthält die sg einheit für die dichte ist kilogramm pro kubikmeter die dichter hängt nicht von der größe des systems ab und ist daher eine intensive größe
13:46 nehmen nehmen wir die folgende fragestellung mal als beispiel aufgabe wie groß ist die dichte eines stoffes in kilogramm pro kubikmeter
13:54 wenn 120 gramm ein volumen von 100 kubikmetern einnehmen dafür nehmen wir uns die formel von geradezu hilfe die masse und das volumen
14:04 haben wir gegeben die werte können wir also einsetzen jetzt stimmt die einheit nur noch nicht wir möchten die dichte ja ein kilogramm
14:11 pro kubikmeter angeben den zähler können wir ganz einfach an 0,12 kilogramm umwandeln bei männer wissen wir dass die vorsilbe cent ii für
14:20 die zehnerpotenz 10 - zwei steht weil es sich aber um kubikmeter handelt müssen wir die -2 noch mit drei multiplizieren so dass wir im jänner
14:28 insgesamt auf 100 x 10 uhr - sechs kubikmeter kommen die 100 als faktor männer bekommen wir weg indem wir beim exponenten +2 rechnen für die 20
14:40 jahrhundert die zehn euro -4 können wir jetzt ganz einfach in den zähler verschieben indem wir das vorzeichen entfernt und im letzten schritt
14:47 verschieben wir das komma um eine stelle nach rechts indem wir dafür den exponenten um 1 verringern sodass wir auf 1,2 mal 10 hoch 3 kilogramm pro
14:56 kubikmeter kommen fassen wir zum ende noch mal die wichtigsten punkte zusammen jede physikalische größe hat ein symbol eine
15:05 maßzahl und eine einheit die einheit ist dabei nachdem es ihr system festgelegt es gibt in der physik die sieben basis größe länge zeit masse temperatur
15:16 stoffmenge elektrische stromstärke und lichtstärke alle anderen größen lassen sich auf diesen basis größten ableiten besonders kleine und besonders große
15:26 zahlen können durch zehnerpotenzen 1 baradar gestellt werden für manche zehnerpotenzen gibt es vorsitze und vorsatz zeichnen mit denen die
15:34 darstellung der mars zahlen noch weiter vereinfacht werden kann bei der einheiten umrechnung gilt das werden die einheit um einen bestimmten
15:42 faktor größer wird die maßzahl um den gleichen faktor kleiner wird und umgekehrt für mengenangaben in der physik gibt es die größten masse
15:50 stoffmenge und dichte die masse ist ein maß für das gewicht eines objektes die stoffmenge gibt auskunft über die teilchen anzahl eines objektes und die
15:59 dichte setzt die masse ins verhältnis zum volumen und damit sind wir auch schon am ende des videos angelangt ich hoffe ich konnte damit ein gewisses
16:07 basiswissen für die physik vermitteln wenn das der fall ist dann was mir sehr gern einen daumen nach oben da und dann abonniere diesen kanal
16:13 vielen dank fürs zu sehen und bis zum nächsten mal