Physik amSamstagmorgen2007 –Physik und...
Vorlesungsreihe zur modernen Physikfür Schülerinnen und Schüler der Oberstufe
Das Veranstaltungsprogramm
Samstag · 21.April 2007 · 9:30 UhrWas ist Physik?Heinz-Georg Sander
Samstag · 28 April 2007 · 9:30 UhrPhysik und AtmosphäreStephan Borrmann
Samstag · 5.Mai 2007 · 9:30 UhrPhysik und SportLars-Patrick May
Samstag · 12.Mai 2007 · 9:30 UhrPhysik und MedizinWerner Heil
Samstag · 19.Mai 2007 · 9:30 UhrPhysik, Klima und EnergieKonrad Kleinknecht
Was ist Physik?
physis ( gr. ) : die NaturPhysik ist die Naturwissenschaft
überhaupt
spezieller: Physik ist die Wissenschaft von der MaterieÜbergänge fließend:- Chemie ( phys. Chemie)- Biologie ( Biophysik)- Geographie ( Geophysik)- Astronomie ( Astrophysik)- Medizin (med. Physik)- Ingenieurwissenschaften….
allgemein: Die Physik ist für die grundlegenden Fragen der Natur zuständig!
Ziel der Physik:
Beschreibung der Natur mit Hilfe mathematischer Modelle ( Rätsel, dass das funktioniert)
Arbeitsteilung:
Experimentalphysik Theoretische Physik(gezielte Experimente (Formulierung von Gesetz- bzw Beobachtungen mässigkeiten in der Sprache unter kontrollierten der Mathematik) Bedingungen)
Geschwindigkeit einer Pistolenkugel
25 Hz
α
t / T = α / 360°
Beispiel: Allgemeine Relativitätstheorie
Experiment: alle Körper erfahren die gleiche Beschleunigung durch die Gravitation
Äquivalenzprinzip: Beschleunigung und Gravitation sind (lokal) ununterscheidbar (Einstein 1905)
Gravitation verändert die Struktur von Raum und ZeitMathematische Formulierung:
R - ½ R g + Λ g = 8 π G / c T
(Einstein 1916)
Vorhersage: Ablenkung von Licht im Gravitationsfeld
μν μν μν μν
Ablenkung von Sternenlicht im Gravitationsfeld der Sonne
Θ
Erde Mond
Sonne Stern
klassische Rechnung: Θ = 0,87 ″
jedoch ART: Θ = 1,75 ″ ( Einstein 1916)
bestätigt durch Eddington bei Sonnenfinsternis 1919
Schwarzes Loch von 3 Millionen Sonnenmassen in Zentrum unserer Milchstraße
Quelle: ESO Video Clip 02/02
Teilgebiete der Physik
klassische Physik:
- Mechanik
- Akustik
- Wärmelehre
- Elektrizitätslehre
- Magnetismus
- Optik
moderne Physik:
- Relativitätstheorie
- Quantenphysik
- Atomphysik
- Molekülphysik
- Festkörperphysik
- Kernphysik
- Elementarteilchenphysik
Die Newtonschen Gesetze
1. Ein kräftefreier Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit
2. Beschleunigung = Kraft / Masse
3. Kraft = - Gegenkraft
Erhaltungsgrößen beim elastischen Stoß
1. Impuls p = Masse m · Geschwindigkeit v
2. kinetische Energie E = ½ · m · v²
Brachistochrone
Johann Bernoulli ( 1696 ):Auf welchem Weg kommt man am schnellsten von A nach B ?
A
B
Zykloide
Kräfte in rotierenden Systemen
- Zentrifugalkraft ( z.B. Karussell )
- Corioliskraft ( z.B. auf der Nordhalbkugel dreht der strömende Wind entgegen dem Uhrzeigersinn )
Elektrizitätslehre Magnetismus
Elektromagnetismus ( Maxwell )
elektromagnetische Wellen
Optik
Ladungstransport
- negative Elektronen
- positive und negative Ionen
Pb + 2 e Pb++ -
Magnetismus
- Diamagnetismus
- Paramagnetismus
- Ferromagnetismus
Schwebendes Graphitplättchen
Spektralzerlegung des Lichts
d
λ
L
D
d/λ = L/D
Strukturbestimmung durch Beugung von Licht
Compact Disc ( CD )
Struktur-bestimmungvon Atomkernenan MAMI(Mainzer Mikrotron)
Was ist Physik?
….. auf jeden Fall eine spannende Sache!