Physik
Physik (griechisch Φυσική physiké = Naturforschung und lateinisch physica = Naturlehre) bezeichnet allgemein die Wissenschaft von den Vorgängen in der unbelebten Natur. Sie beschäftigt sich grundsätzlich mit allen Vorgängen in der Welt, soweit keine stofflichen Veränderungen dabei stattfinden. Zunächst gab es es nur den Wunsch der Menschen, die Naturerscheinungen zu verstehen, dann die ersten Versuche allgemeine Gesetze zu finden und sich die Natur durch diese Erkenntnisse zunutze zu machen. In der Experimentalphysik werden Naturgesetze aufgrund von Beobachtung und Erfahrung aufgestellt. Die Theoretische Physik befasst sich mit Betrachtungen aus Sicht der Mathematik und Logik. Dabei ergänzen sich Experimental- und Theoretische Physik, indem die Experimentalphysik versucht, Hypothesen und Theorien der Theoretischen Physik zu bestätigen, und die Theoretische Physik wiederum auf Ergebnisse der Experimentalphysik zurückgreift. Physik war einst die umfassende Naturwissenschaft: Früher befasste sie sich mit allen Aspekten der belebten und unbelebten Natur, also mit der ganzen materiellen Welt. Später erst spalteten sich Chemie und Biologie als eigene Fächer von der Physik ab. Heute erklärt die Physik schwerpunktmäßig die Phänomene von Energie und Materie.
Die wichtigsten Teilgebiete der Physik sind: Mechanik, Akustik, Thermodynamik, Elektrodynamik (Elektrizitätslehre und Magnetismus), Optik, Atom- und Kernphysik, Astronomie und Astrophysik, sowie in neuerer Zeit die Quantenphysik.[1]
Inhaltsverzeichnis
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1 Teilgebiete der Physik
Im Laufe der Geschichte der Physik haben sich verschiedene Teilgebiete der Physik entwickelt, die teilweise nicht mehr zu der herkömmlichen Einteilung passen, da es inzwischen Überschneidungen zwischen den verschiedenen Fachgebieten gibt. Einige Fachgebiete werden heute den Ingenieurwissenschaften zugerechnet.
1.1 Mechanik
Die Mechanik ist auch eine Ingenieurwissenschaft. Sie beschreibt die Bewegung von Körpern unter der Einwirkung von Kräften (Wechselwirkungen).[2] Dabei wird die Lehre vom Gleichgewicht der Kräfte bei ruhender Materie als Statik bezeichnet. Die Lehre von den Bewegungsänderungen, z.B. Beschleunigung, unter dem Einfluss von Kräften heißt Dynamik und die mathematisch-geometrische Beschreibung von Bewegungen ohne Berücksichtigung von Massen und Kräften ist die Kinematik. Die Mechanik deformierbarer Körper gliedert sich nach den Aggregatzuständen in Festigkeitslehre, Elastizitätslehre, Hydromechanik (Dynamik von Flüssigkeiten) und Aerodynamik (Dynamik von Gasen).
1.2 Thermodynamik
Die Thermodynamik behandelt alle Vorgänge, bei denen Wärme und Temperatur eine Rolle spielen. Sie hat ihren Ursprung im Studium der Dampfmaschinen.
1.3 Elektrodynamik
Die Elektrodynamik beschreibt elektrische und magnetische Phänomene. Sie geht davon aus, dass Erscheinungsformen der Elektrizität wie elektrischer Strom und Magnetismus auf die gleichen Naturgesetze zurückzuführen sind.
1.4 Optik
Die Optik behandelt die Eigenschaften des Lichtes und dessen Beeinflussung durch Materie, z.B. Brechung und Streuung. Eine praktische Anwendung besteht bei Vergößerungslinsen, die für Mikroskope und Fernrohre eingesetzt werden. Im Rahmen der Relativitätstheorie befasst sich die Optik auch mit der Ablenkung von Lichtstrahlen durch die Gravitation.
1.5 Akustik
Bei der Akustik geht es um die Eigenschaften und das Verhalten von Schallwellen bei der Ausbreitung in verschiedenen Medien wie Luft, Wasser und festen Stoffen.
1.6 Atom- und Kernphysik
Die Kernphysik studiert alle mit dem Atomkern zusammenhängenden Phänomenen, die Kernstruktur und Kernreaktionen. Die Molekularphysik beschreibt das Zusammenwirken verschiedener Atome und Moleküle. Sie stellt einen Übergang zur Chemie dar und geht in die physikalische Chemie über.[2]
Die Quantenphysik, oft auch Elementarteilchenphysik genannt, ist eine Weiterentwicklung, die sich mit den Grundbausteinen der Materie und ihrem Verhalten befasst. Die Quantenmechanik beschreibt ursprünglich die Phänomene innerhalb der Quantenphysik, die vor der Entwicklung der Relativitätstheorie beobachtet wurden.
2 Astronomie und Astrophysik
Während die Astronomie sich vor allem mit der Beobachtung des Universums befasst, versucht die Astrophysik verschiedene Phänomene wie Komet und die Entwicklung von Sternen zu erforschen.
3 Systematik
Aufgrund der Entwicklung der Wissenschaft haben sich unterschiedliche Einteilungen entwickelt. Ein verhältnismäßig neues Fachgebiet ist die Theoretische Physik. Die folgende Einteilung hat mehr historische Gründe.
3.1 Klassische Physik
Auf den irdischen und alltäglichen Erfahrungen sowie auf Experimenten, die für die meisten Menschen nachvollziehbar sind, baut die klassische Physik auf. Dazu gehören Mechanik, Optik, Elektrizitätslehre (als Teil der Elektrodynamik) und Wärmelehre (als Teil der Thermodynamik). In der Geschichte der Physik und in der Praxis hat sie nach wie vor eine große Bedeutung.
3.2 Moderne Physik
Die Relativitätstheorie ist heute die international wissenschaftlich anerkannte Grundlage der Astrophysik und der Atomphysik. Sie hatte Anfang des 20. Jahrhunderts zu einem grundsätzlichen Streit der Meinungen geführt, da sie die Existenz eines ruhenden Mediums, genannt Äther, ablehnt und die Lichtgeschwindigkeit als konstant postuliert. Die Theorie wurde von Albert Einstein unter anderem auf der Grundlage von Erkenntnissen Max Plancks entwickelt.
4 Siehe auch
5 Literatur
- Richard Feynman, Robert Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. Oldenbourg 1999, ISBN 3-486-25857-5
- Ch. Gerthsen, D. Meschede: Gerthsen Physik. 23. Auflage. Springer-Verlag, 2006, ISBN 3-540-25421-8
- Richard Mestwerdt, Werner Schulte: Grundstock des Wissens Physik. ECO, 2000, ISBN 3-934519-50-4
- Paul A. Tipler, Gene Mosca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. 2. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, 2004, ISBN 3-8274-1164-5
- Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Thomas Dorfmüller, Wilhelm T. Hering, Klaus Stierstadt: Lehrbuch der Experimentalphysik. 11. Auflage. de Gruyter, 1998, ISBN 3-11-012870-5
- W. Demtröder: Experimentalphysik. 4. Auflage. Springer, 2005, ISBN 3-540-26034-X
6 Weblinks
Commons: Physik – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien- Webseiten der Joachim Herz Stiftung
- Webseiten vom Verlag Wiley-VCH GmbH
- Physik Online lernen
- Physiklexikon der MetaMind GmbH
- Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt
- Motion Mountain – Freies Lehrbuch der Physik
7 Einzelnachweise
8 Andere Lexika
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