Messungen machen Beobachtungen genauer und vergleichbar. Du bist dran: Verfasse einen Steckbrief von dir für jemanden, der dich noch nicht kennt und auch kein Foto von dir gesehen hat. Dieser Steckbrief soll alle Informationen, wie z. B. Haarfarbe, Alter, Körpergröße, usw. enthalten, für jemanden, der dich nicht kennt und auch kein Foto von dir hat. Bei dieser Aufgabe darfst du keine Zahlen und keine Zahlwörter verwenden. Du hast sicher bemerkt, dass das praktisch nicht geht. Es ist nicht möglich, genaue Beschreibungen zu verfassen, ohne Zahlen zu verwenden. Das gilt auch für das Experimentieren. Man kann nicht immer alles direkt beobachten. Denke an den elektrischen Strom, den man nicht sehen kann. Man kann aber Messgeräte verwenden, die uns zeigen, wieviel elektrischer Strom in einer Leitung fließt bzw. wie hoch die Spannung ist (mehr dazu in Fixpunkte 3) (Abb. 4.5). Wir können Beobachtungen durch Messungen mit Zahlen und Einheiten beschreiben. Dafür benötigt man die passenden Messgeräte. Mit Hilfe dieser Messergebnisse kann man auch die Naturgesetze mit sogenannten Formeln beschreiben. Die Mathematik hilft diese Naturgesetze mit Zahlen auszudrücken und damit zu rechnen, um Vorhersagen zu machen. Du bist dran: Bestimme m mit einer Personenwaage die Masse deiner Schultasche (Abb. 4.6). Umgangssprachlich nennen wir die Masse oft auch nur „Gewicht.“ Warum das unrichtig ist, wirst du im Laufe des Unterrichts erfahren. Vergleicht die Masse eurer Schultaschen in der Klasse und recherchiert, welche Masse eine Schultasche maximal haben sollte. Wenn die Schultasche eine Masse von 10 kg hat schreibt man in der Physik: m = 50 kg m ist die Abkürzung für Masse. Man nennt die Einheit Kilogramm (1 kg). Eine Einheit gibt an, wie und womit man etwas misst. Die Masse wird in Kilogramm gemessen und das dafür benötigte Messgerät ist eine Waage. Der Zahlenwert „10“ bedeutet, dass die gemessene Masse 10 mal so viel wiegt, wie die Einheit angibt. Eine messbare Eigenschaft eines Naturphänomens wird physikalische Größe genannt. Die Masse ist also eine physikalische Größe. Eine physikalische Größe ist dann vollständig festgelegt, wenn man ihren Zahlenwert und ihre Maßeinheit kennt. Beispielsweise verwendet man für die Messung von Längen die Einheit 1 Meter (1 m) und für die Zeit die Einheit 1 Sekunde (1 s). Für die Naturwissenschaften und Technik wurde weltweit das Système international d’unités (SI)1 eingeführt. Im SI werden die physikalischen Größen und ihre Einheiten festgelegt (Abb. 4.7). Die Maßeinheit Kilogramm wird durch die Masse einer hochreinen Siliziumkugel mit einem Durchmesser von 93,7 mm festgelegt (Abb. 4.8). Wie genau sind Messungen? Ein Fadenpendel – ein Stück Schnur an dem ein Massestück hängt – bewegt sich hin und her. Diese regelmäßige Bewegung nennt man auch Schwingung. Die Zeit, die eine Hin- und Her-Bewegung dauert, nennt man Schwingungsdauer. 4.5 Messgerät für elektrische Messgrößen 4.6 Personenwaage für die Bestimmung einer Masse 4.7 Grundgrößen des internationalen Einheitensystems (SI) Größe Name Einheit Länge Meter m Masse Kilogramm kg Zeit Sekunde S Stromstärke Ampére A Temperatur Kelvin K Lichtstärke Candela Cd Stoffmenge Mol mol 4.8 Das neue „Kilogramm“ – eine Kugel aus hochreinem Silizium 1 französisch für: „Internationales Einheitensystem“ 14 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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