Allgemeine Grundlagen

Physikalische Messungen – Darstellung – Auswertung

Das rechnerische und messtechnische Handwerkszeug, mit dem physikalische Größen dargestellt, gemessen und samt ihrer Unsicherheit ausgewertet werden.

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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

Zehnerpotenzen, Logarithmen und Exponentialfunktion

Wie man mit Zehnerpotenzen, Prozent und Promille rechnet und Exponentialgleichungen …

Zehnerpotenzen, Logarithmen und Exponentialfunktion
Winkelfunktionen und Bogenmaß

Sinus und Kosinus am Einheitskreis, die Umrechnung zwischen Grad und …

Winkelfunktionen und Bogenmaß
Flächen und Volumina geometrischer Körper

Wie man Fläche, Oberfläche und Volumen von Kreis, Kugel, Zylinder …

Flächen und Volumina geometrischer Körper

Graphische Darstellungen

Geraden, Steigung und Bewegungsdiagramme

Wie man Geradengleichungen liest, Steigungen aus Diagrammen bestimmt und Ort …

Geraden, Steigung und Bewegungsdiagramme
Exponentialfunktionen im halblogarithmischen Diagramm

Wie man Exponentialfunktionen auf halblogarithmischem Papier als Gerade darstellt und …

Exponentialfunktionen im halblogarithmischen Diagramm
Potenzfunktionen im doppelt-logarithmischen Diagramm

Wie man Potenzgesetze durch doppelt-logarithmische Auftragung in Geraden verwandelt und …

Potenzfunktionen im doppelt-logarithmischen Diagramm

Messabweichungen

Systematische und zufällige Messabweichungen

Systematische Messabweichungen verschieben alle Messwerte in dieselbe Richtung, zufällige streuen …

Systematische und zufällige Messabweichungen

Auswertung mit Unsicherheiten

Absolute und relative Unsicherheit, Unsicherheitsbalken

Wie man absolute und relative Unsicherheiten berechnet, ineinander umrechnet, sinnvoll …

Absolute und relative Unsicherheit, Unsicherheitsbalken
Maximale Unsicherheit bei Summen und Produkten

Wie sich die Unsicherheiten einzelner Messgrößen auf Summen, Differenzen, Produkte …

Maximale Unsicherheit bei Summen und Produkten
Maximale Unsicherheit bei Potenzen und Potenzprodukten

Wie Exponenten die relativen Unsicherheiten von Messgrößen gewichten und wie …

Maximale Unsicherheit bei Potenzen und Potenzprodukten

Statistische Verfahren

Normalverteilung, Mittelwert und Standardabweichung

Wie man eine Messreihe mit Mittelwert und Standardabweichung beschreibt und …

Normalverteilung, Mittelwert und Standardabweichung

Messgeräte

Gebrauch von Messschieber, Digitalanzeige und Oszilloskop

Wie man am Messschieber Millimeter und Zehntelmillimeter abliest, welche Unsicherheit …

Gebrauch von Messschieber, Digitalanzeige und Oszilloskop
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