Physikalische Messungen – Darstellung – Auswertung
Das rechnerische und messtechnische Handwerkszeug, mit dem physikalische Größen dargestellt, gemessen und samt ihrer Unsicherheit ausgewertet werden.
Bevor man in der Physik etwas über Licht, Wärme oder Strom ausrechnen kann, braucht man ein solides Werkzeug: sicheren Umgang mit Zehnerpotenzen und Logarithmen, mit Winkeln und geometrischen Formeln, und ein Gefühl dafür, wie genau eine gemessene Zahl überhaupt ist. Dieses Unterthema liefert genau das und begleitet dich deshalb durch alle späteren Rechenaufgaben, vom Abklingen einer radioaktiven Probe bis zur Konzentrationsbestimmung im Photometer.
Der Weg führt von der Mathematik zu den Diagrammen. Dort steht eine Idee im Mittelpunkt: Mit einer geschickt gewählten Achsenteilung wird aus einer gekrümmten Kurve eine Gerade, an der sich Konstanten wie eine Halbwertszeit direkt ablesen lassen. Danach wechselt der Blick auf die Messung selbst. Kein Messwert ist exakt; man unterscheidet, woher Abweichungen kommen, gibt die Unsicherheit an und rechnet sie korrekt weiter, wenn aus mehreren Größen ein Ergebnis berechnet wird. Streuen viele Einzelmessungen, beschreibt die Normalverteilung sie mit Mittelwert und Standardabweichung.
Zum Schluss geht es an reale Geräte: wie man einen Messschieber, eine Digitalanzeige oder ein Oszilloskop richtig abliest und deren Anzeigeunsicherheit einschätzt. Dieselben Überlegungen begegnen dir später in der Analytik und Statistik wieder, etwa bei der Bewertung von Gehaltsbestimmungen.
Mathematische Grundlagen
Wie man mit Zehnerpotenzen, Prozent und Promille rechnet und Exponentialgleichungen …
Zehnerpotenzen, Logarithmen und ExponentialfunktionSinus und Kosinus am Einheitskreis, die Umrechnung zwischen Grad und …
Winkelfunktionen und BogenmaßWie man Fläche, Oberfläche und Volumen von Kreis, Kugel, Zylinder …
Flächen und Volumina geometrischer KörperGraphische Darstellungen
Wie man Geradengleichungen liest, Steigungen aus Diagrammen bestimmt und Ort …
Geraden, Steigung und BewegungsdiagrammeWie man Exponentialfunktionen auf halblogarithmischem Papier als Gerade darstellt und …
Exponentialfunktionen im halblogarithmischen DiagrammWie man Potenzgesetze durch doppelt-logarithmische Auftragung in Geraden verwandelt und …
Potenzfunktionen im doppelt-logarithmischen DiagrammMessabweichungen
Systematische Messabweichungen verschieben alle Messwerte in dieselbe Richtung, zufällige streuen …
Systematische und zufällige MessabweichungenAuswertung mit Unsicherheiten
Wie man absolute und relative Unsicherheiten berechnet, ineinander umrechnet, sinnvoll …
Absolute und relative Unsicherheit, UnsicherheitsbalkenWie sich die Unsicherheiten einzelner Messgrößen auf Summen, Differenzen, Produkte …
Maximale Unsicherheit bei Summen und ProduktenWie Exponenten die relativen Unsicherheiten von Messgrößen gewichten und wie …
Maximale Unsicherheit bei Potenzen und PotenzproduktenStatistische Verfahren
Wie man eine Messreihe mit Mittelwert und Standardabweichung beschreibt und …
Normalverteilung, Mittelwert und StandardabweichungMessgeräte
Wie man am Messschieber Millimeter und Zehntelmillimeter abliest, welche Unsicherheit …
Gebrauch von Messschieber, Digitalanzeige und Oszilloskop