Physik Hilfe Gesetz Gleichung?

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3 Antworten

Man kann beides vom Prinzip her unterscheiden, aber nicht unbedingt scharf trennen.

Ein physikalisches „Gesetz“ (das Wort darf nicht im Sinne einer mehr oder minder willkürlich von jemandem erlassenen Vorschrift verstanden werden) ist ein grundsätzlicher Zusammenhang zwischen physikalischen Größen, und zwar vor allem ein solcher, der nicht ohnehin schon definitionsgemäß besteht.

Wenn wir zum Beispiel sagen, dass eine Geschwindigkeit |v› die Änderung der räumlichen Position |x› eines Körpers pro Zeiteinheit ist, mathematisch ausgedrückt durch die sog. Ableitung des Ortes nach der Zeit t, in Formeln

(1) |v› = d|x›/dt := lim[Δt→0] Δ|x›/Δt,

so ist das natürlich eher eine Definition als ein physikalisches Gesetz; ähnlich wäre das sicherlich auch bei der Beschleunigung

(2) |a› = d|v›/dt = d²|x›/dt².

Bei Newtons berühmter Formel

(3.1) |F› = m·|a›,

wobei |F› eine (resultierende, das ist wichtig) Kraft und m die Masse eines Körpers ist, auf den diese Kraft wirkt, ist das etwas anders. Man kann es zwar auch als Definition auffassen (die allerdings streng genommen falsch ist), aber näher an einer Definition liegt

(3.2) |F› = d|p›/dt,

wobei |p› der Impuls heißt und eine Erhaltungsgröße ist: In einem Mehrkörpersystem, in dem die Körper nur aufeinander Kräfte ausüben und nicht von außen noch eine Kraft wirkt, bleibt die Summe aller Impulse konstant. Man kann (3.2) freilich auch als Definition von |p› auffassen, denn von Kräften hat man eher eine intuitive Vorstellung und kennt das Wort schon seit dem Altertum.

Ganz klar als Gesetz würde man wohl Newtons Wechselwirkungsprinzip

(4) |F›₂₁ = –|F›₁₂

bezeichnen können, wobei |F›₂₁ eine von einem Körper B₂ auf einen Körper B₁ ausgeübte Kraft und |F›₁₂ die von B₁ auf B₂ ausgeübte ist. Es ist dies fast schon eine Art „Hyper-Gesetz“, ein grundlegendes Prinzip.

Ein anderes Beispiel für physikalische Gesetze sind Maxwells Gleichungen der Elektrodynamik.

Das sogenannte Ohm'sche Gesetz hingegen ist eigentlich kein richtiges Gesetz, weil es nicht streng gilt. Es ergibt sich sozusagen für spezielle Fälle und lässt sich vom Mikroskopischen her verstehen. Der Ausdruck „Ohm'sche Regel“ wäre präziser. Sie lautet übrigens nicht

(5.1) R = U/I

(mit der elektrischen Spannung U, der elektrischen Stromstärke I und dem elektrischen Widerstand R), was eher so etwas wie eine Definiton des elektrischen Widerstands darstellt, sondern

(5.2) R = U/I = const.,

d.h., sie besagt, dass U und I einander in metallischen Leitern weitgehend (natürlich bis auf eine Temperaturabhängigkeit) konstant sind.

Dasselbe gilt auch für das „Hook'sche Gesetz“ in der Mechanik, die Beschreibung des Ausdehungsverhaltens einer Stahlfeder:

(6) |F› = –D·|x›,

wobei |x› hier die Auslenkung eines Körpers aus einer Gleichgewichtslage bedeutet.

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Eine Definitionsgleichung führt einen neuen Begriff ein, und stellt diesen in Bezug zu bereits bestehenden Begriffen.

Zum Beispiel: 3! = 1 x 2 x 3   n! = 1 x 2 x..... x n. (n! = n Fakultät)

Ein Gesetz in der Physik ist das Ergebnis von Messungen oder Beobachtungen. Die darin beschriebenen Zusammenhänge werden nicht vom Menschen definiert, sondern von der Natur vorgegeben.

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Beide haben schon miteinander zu tun und sind in vielen fällen identisch, Gesetze bedeuten aber lediglich bewiesene Zusammenhänge, und die müssen nicht äquivalent ( = ) sein, sondern können auch z.B. in Ungleichungen bestehen.

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