Physikalische Einheiten

Diese Seite gibt einen Überblick über physikalische Einheiten in der Experimentalphysik 1. Schwerpunkt sind die SI-Basiseinheiten, wichtige abgeleitete Einheiten und gebräuchliche Vorsätze.

1. Physikalische Größen und Einheiten

Definition. Eine physikalische Größe ist eine messbare Eigenschaft eines physikalischen Systems. Sie wird angegeben durch \[ \text{Größe} = \text{Zahlenwert} \times \text{Einheit}. \] Beispiel: \( v = 5\,\mathrm{m/s} \).

2. SI-Basiseinheiten

SI-Basiseinheiten. Das Internationale Einheitensystem (SI) basiert auf sieben Basiseinheiten:

Länge: Meter (\(\mathrm{m}\))
Masse: Kilogramm (\(\mathrm{kg}\))
Zeit: Sekunde (\(\mathrm{s}\))
Elektrische Stromstärke: Ampere (\(\mathrm{A}\))
Temperatur: Kelvin (\(\mathrm{K}\))
Stoffmenge: Mol (\(\mathrm{mol}\))
Lichtstärke: Candela (\(\mathrm{cd}\))

Alle weiteren physikalischen Einheiten lassen sich aus diesen sieben Basiseinheiten ableiten.

3. Wichtige abgeleitete SI-Einheiten

Mechanische Einheiten.

Fläche: Quadratmeter (\(\mathrm{m^2}\))
Volumen: Kubikmeter (\(\mathrm{m^3}\))
Geschwindigkeit: \(\mathrm{m/s}\)
Beschleunigung: \(\mathrm{m/s^2}\)
Kraft: Newton (\(\mathrm{N} = \mathrm{kg\,m/s^2}\))
Arbeit / Energie: Joule (\(\mathrm{J} = \mathrm{N\,m}\))
Leistung: Watt (\(\mathrm{W} = \mathrm{J/s}\))
Druck: Pascal (\(\mathrm{Pa} = \mathrm{N/m^2}\))

Elektrische und magnetische Einheiten.

Ladung: Coulomb (\(\mathrm{C} = \mathrm{A\,s}\))
Spannung: Volt (\(\mathrm{V} = \mathrm{J/C}\))
Widerstand: Ohm (\(\mathrm{\Omega} = \mathrm{V/A}\))
Kapazität: Farad (\(\mathrm{F} = \mathrm{C/V}\))
Magnetischer Fluss: Weber (\(\mathrm{Wb}\))
Magnetische Flussdichte: Tesla (\(\mathrm{T} = \mathrm{Wb/m^2}\))

Thermische und weitere Einheiten.

Temperaturdifferenz: Kelvin (\(\mathrm{K}\))
Wärmemenge: Joule (\(\mathrm{J}\))
Frequenz: Hertz (\(\mathrm{Hz} = \mathrm{s^{-1}}\))
Winkel: Radiant (\(\mathrm{rad}\))

4. SI-Vorsätze (Zehnerpotenzen)

Vorsätze. Häufig verwendete Vorsätze zur Darstellung sehr großer oder sehr kleiner Werte:

Giga (\(\mathrm{G}\)) = \(10^9\)
Mega (\(\mathrm{M}\)) = \(10^6\)
Kilo (\(\mathrm{k}\)) = \(10^3\)
Zenti (\(\mathrm{c}\)) = \(10^{-2}\)
Milli (\(\mathrm{m}\)) = \(10^{-3}\)
Mikro (\(\mathrm{\mu}\)) = \(10^{-6}\)
Nano (\(\mathrm{n}\)) = \(10^{-9}\)
Piko (\(\mathrm{p}\)) = \(10^{-12}\)

5. Wichtige Hinweise für die Klausur

Einheiten müssen in Rechnungen immer korrekt mitgeführt werden.
Falsche oder fehlende Einheiten führen oft zu Punktabzug.
Vor dem Einsetzen in Formeln Einheiten möglichst in SI-Einheiten umrechnen.
Ergebnisse ohne Einheit gelten als unvollständig.

6. Kurze Beispiele

Beispiel 1 — Geschwindigkeit. Ein Körper legt \(s=10\,\mathrm{m}\) in \(t=2\,\mathrm{s}\) zurück. \[ v=\frac{s}{t}=\frac{10\,\mathrm{m}}{2\,\mathrm{s}}=5\,\mathrm{m/s}. \]

Beispiel 2 — Kraft. Eine Masse von \(m=2\,\mathrm{kg}\) wird mit \(a=3\,\mathrm{m/s^2}\) beschleunigt. \[ F=m a = 6\,\mathrm{N}. \]

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