Folien zum Vortrag

Physik am
Samstagmorgen
2007 –
Physik und...
Vorlesungsreihe zur
modernen Physik
für Schülerinnen und Schüler
der Oberstufe
Das Veranstaltungsprogramm
Samstag · 21.April 2007 · 9:30
Uhr
Was ist Physik?
Heinz-Georg Sander
Samstag · 28 April 2007 · 9:30
Uhr
Physik und Atmosphäre
Stephan Borrmann
Samstag · 5.Mai 2007 · 9:30 Uhr
Physik und Sport
Lars-Patrick May
Samstag · 12.Mai 2007 · 9:30 Uhr
Physik und Medizin
Werner Heil
Samstag · 19.Mai 2007 · 9:30 Uhr
Physik, Klima und Energie
Konrad Kleinknecht
Was ist Physik?
physis ( gr. ) : die Natur
Physik ist die Naturwissenschaft überhaupt
spezieller: Physik ist die Wissenschaft von der Materie
Übergänge 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
(gezielte Experimente
bzw Beobachtungen
unter kontrollierten
Bedingungen)
Theoretische Physik
(Formulierung von Gesetzmässigkeiten in der Sprache
der Mathematik)
Geschwindigkeit einer Pistolenkugel
α
25 Hz
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 Zeit
Mathematische Formulierung:
R
μν
- ½Rg
μν
+ Λg
μν
= 8πG/c
T
μν
(Einstein 1916)
 Vorhersage: Ablenkung von Licht im Gravitationsfeld
Ablenkung von Sternenlicht im Gravitationsfeld der Sonne
Θ
Erde
Mond
Sonne
klassische Rechnung: Θ = 0,87 ″
jedoch ART:
Θ = 1,75 ″
( Einstein 1916)
bestätigt durch Eddington bei Sonnenfinsternis 1919
Stern
Schwarzes Loch von 3 Millionen Sonnenmassen
in Zentrum unserer Milchstraße
Quelle: ESO Video Clip 02/02
Teilgebiete der Physik
klassische Physik:
moderne Physik:
- Mechanik
- Relativitätstheorie
- Akustik
- Quantenphysik
- Wärmelehre
- Atomphysik
- Elektrizitätslehre
- Molekülphysik
- Magnetismus
- Festkörperphysik
- Optik
- 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
Strukturbestimmung durch Beugung von Licht
d/λ = L/D
L
D
d
λ
Compact Disc ( CD )
Strukturbestimmung
von Atomkernen
an MAMI
(Mainzer
Mikrotron)
Was ist Physik?
….. auf jeden Fall eine spannende Sache!