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Physik · Größen und Einheiten
Die wichtigen abgeleiteten Einheiten (N, Pa, J, W, Hz, C, V, Ω) in Basiseinheiten, wie du eine Einheit zerlegst, was Kohärenz heißt und wann eine Größe Vektor oder Skalar ist.
Jede Einheit aus der Tabelle lässt sich in kg, m, s und A zerlegen. Wer die Kette N → J → W → V kennt, löst fast jede Einheitenfrage.
Die Geschwindigkeit ist Länge durch Zeit (m/s), die Beschleunigung Geschwindigkeit durch Zeit (m/s²). Viele Kombinationen haben einen Eigennamen, damit niemand kg·m/s² schreiben muss.
| Größe | Einheit | Basiseinheiten |
|---|---|---|
| Kraft | Newton (N) | kg·m/s² |
| Impuls | N·s | kg·m/s |
| Druck | Pascal (Pa) | kg/(m·s²) |
| Energie, Arbeit | Joule (J) | kg·m²/s² |
| Leistung | Watt (W) | kg·m²/s³ |
| Frequenz | Hertz (Hz) | 1/s |
| Ladung | Coulomb (C) | A·s |
| Spannung | Volt (V) | kg·m²/(A·s³) |
| Widerstand | Ohm (Ω) | kg·m²/(A²·s³) |
Ohne Eigennamen bleiben die Dichte (kg/m³), der Volumenstrom (Volumen pro Zeit in m³/s, etwa das Herzzeitvolumen von rund 5 l/min) und die Winkelgeschwindigkeit (rad/s, also 1/s). Der Impuls ist p = m·v.
Gleiche Kette bei der Spannung: V = W/A = (kg·m²/s³)/A = kg·m²/(A·s³). Umgekehrt gilt A·V = W und 1 Ws = 1 J. Einheiten rechnest du wie Faktoren: multiplizieren und dividieren darfst du alle, addieren nur gleiche.
Das ist ein Joule, also Energie. Es fehlt eine Division durch Meter: kg·m²/s² geteilt durch m ergibt kg·m/s² = N.
Eine Einheit ist kohärent, wenn sie ohne Umrechnungsfaktor aus den Basiseinheiten entsteht: 1 N = 1 kg·m/s². Nicht kohärent sind Liter, Stunde, bar, mmHg und kWh. Die Zahlen für die Medizin:
Druck wirkt in alle Richtungen, ist aber ein Skalar. Kraft und Impuls sind Vektoren. Die Ladung hat ein Vorzeichen, aber keine Richtung.
| Art | Merkmal | Beispiele |
|---|---|---|
| Vektor | Betrag und Richtung | Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Impuls |
| Skalar | nur Betrag | Masse, Temperatur, Druck, Energie, Ladung |
Zustandsgrößen (Temperatur, Druck, Volumen) beschreiben einen Ist-Zustand, Prozessgrößen (Wärme, Arbeit) einen Vorgang. → Ausführlich in: Innere Energie
Erhaltungsgrößen wie Energie und Impuls bleiben in einem abgeschlossenen System konstant. → Ausführlich in: Erhaltungssätze
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Deine AufgabeZähle beim Joule die Bausteine: Welche Exponenten haben kg, m und s?
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