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 Theoretische Physik (gezielte Experimente (Formulierung von Gesetz- bzw Beobachtungen mässigkeiten in der Sprache unter kontrollierten der Mathematik) Bedingungen)

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 - 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 Stern Sonne 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 moderne Physik: - Relativitätstheorie - Quantenphysik - Atomphysik - Molekülphysik - Festkörperphysik - Kernphysik - Elementarteilchenphysik klassische Physik: - Mechanik - Akustik - Wärmelehre - Elektrizitätslehre - Magnetismus - Optik

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 )

Struktur-bestimmung von Atomkernen an MAMI (Mainzer Mikrotron)

Was ist Physik? ….. auf jeden Fall eine spannende Sache!