Dieses umfassende Nachschlagewerk listet die wichtigsten physikalischen Basiseinheiten, abgeleitete Größen, fundamentale Formeln und deren praktische Anwendung im Alltag und in der Wissenschaft auf.
1. Die 7 SI-Basiseinheiten
Das Internationale Einheitensystem (SI) baut auf sieben fundamentalen Basiseinheiten auf, aus denen sich alle anderen physikalischen Maße zusammensetzen:
- Meter (m): Einheit der Länge (z. B. Entfernungen, Wellenlängen).
- Kilogramm (kg): Einheit der Masse (Gewicht).
- Sekunde (s): Einheit der Zeit (für Dauer, Frequenzen).
- Ampere (A): Einheit der elektrischen Stromstärke.
- Kelvin (K): Einheit der thermodynamischen Temperatur.
- Mol (mol): Einheit der Stoffmenge (wichtig in Chemie und Atomphysik).
- Candela (cd): Einheit der Lichtstärke.
2. Wichtige abgeleitete Einheiten & Formeln
Aus den Basiseinheiten lassen sich alle komplexen physikalischen Phänomene berechnen. Hier sind die wichtigsten Teilbereiche:
🚗 Mechanik (Kraft, Geschwindigkeit & Kinetik)
In der Mechanik untersuchen wir die Bewegung von Körpern und die darauf wirkenden Kräfte.
- Geschwindigkeit (v): Gemessen in Metern pro Sekunde (m/s) oder Kilometern pro Stunde (km/h).
Formel:v = s / t(Weg pro Zeit).
Umrechnung:1 m/s = 3,6 km/h. -
Beschleunigung (a): Die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit, gemessen in
m/s².
Formel:a = Δv / Δt
So berechnet man die Differenzen:Δv = v2 - v1(Endgeschwindigkeit minus Anfangsgeschwindigkeit)Δt = t2 - t1(Endzeitpunkt minus Startzeitpunkt)
- Arbeit / Energie (W / E): Gemessen in Joule (J) oder Newtonmeter (Nm).
Formel für kinetische Energie (Bewegungsenergie):E_kin = 0,5 · m · v². - Leistung (P): Arbeit pro Zeit, gemessen in Watt (W).
Formel:P = W / t(1 Watt = 1 Joule pro Sekunde).
⚡ Elektrotechnik (Strom, Spannung & Widerstand)
Die unsichtbaren Kräfte des elektrischen Stroms lassen sich über drei Kernvariablen perfekt beschreiben:
🌡️ Thermodynamik (Wärmelehre & Gase)
- Temperatur: Im Alltag nutzen wir Grad Celsius (°C), wissenschaftlich wird in Kelvin (K) gerechnet.
Umrechnung:0 °C = 273,15 K. Der absolute Nullpunkt liegt bei-273,15 °C(0 K). - Wärmemenge (Q): Thermische Energie wird ebenfalls in Joule (J) gemessen.
3. Die wichtigsten Dezimal-Präfixe (Vorsätze)
Um extrem große oder sehr kleine Zahlenwerte lesbar zu machen, nutzen wir standardisierte Vorsätze vor den physikalischen Einheiten:
| Präfix | Symbol | Mathematischer Faktor | Beispiel aus der Praxis |
|---|---|---|---|
| Giga | G | 109 (1 Milliarde) | 1 Gigawatt (GW) = 1.000.000.000 W |
| Mega | M | 106 (1 Million) | 1 Megawatt (MW) = 1.000.000 W |
| Kilo | k | 103 (1 Tausend) | 1 Kilometer (km) = 1.000 m |
| Milli | m | 10-3 (1 Tausendstel) | 1 Millimeter (mm) = 0,001 m |
| Mikro | µ | 10-6 (1 Millionstel) | 1 Mikrometer (µm) = 0,000001 m |
| Nano | n | 10-9 (1 Milliardstel) | 1 Nanometer (nm) = 0,000000001 m |
4. Einsteins berühmteste Formel
Die wohl bekannteste Formel der Physik beschreibt die Äquivalenz von Masse und Energie in der Relativitätstheorie: