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Konservativ

Konservativ

Konservativ (von Lateinisch conservativus - bewahrend) bedeutet "am Hergebrachten festhaltend" oder auch "althergebracht" (eine konservative Technik). Es findet Anwendung:
- In der Politik: Siehe Konservatismus.
- In der Medizin: Nicht operativ, sondern durch eine angemessene Behandlung das Gewebe des verletzten erkrankten Organs erhaltend, siehe Konservative Behandlung.
- In der Physik: Eine Kraft, bei der die längs eines Weges verrichtete Arbeit nur vom Anfangs- und Endpunkt, aber nicht vom Weg selbst abhängt; im Unterschied zu einer dissipativen Kraft. Siehe auch konservative Kraft bzw. konservatives System.
- Im Ingenieurwesen: Eine Annahme ist konservativ, wenn sie auf der sicheren Seite liegt, siehe konservative Annahme. Siehe auch: wertkonservativ, strukturkonservativ

Politik

Der Begriff Politik wird aus dem griechischen Begriff 'Polis' für 'Stadt' oder 'Gemeinschaft' abgeleitet. Politik ist das Öffentliche: die zielgerichteten Handlungen und Ordnungen, die allgemein verbindliche Regeln sozialer Gemeinschaften oder eines oder mehrerer Staaten bestimmen. Es sind menschliche Vorstellungen zur Gestaltung der gesellschaftlichen und staatlichen Verhältnisse, die jeder Mensch durch Vernunft, Religion, Emotion und anderen Erkenntnisquellen entwickeln und formulieren kann. Allgemein bezeichnet Politik einen Prozess mit dem Ziel, zu allgemein verbindlichen Entscheidungen zu kommen, indem sich mehrere Interessengruppen, Parteien, Organisationen oder Personen gezielt daran beteiligen. Politische Vorstellungen werden durch demokratische Legitimierung der Mehrheit des Volkes verbindliches Recht des Staates. Fälschlicherweise wird Politik oft lediglich auf Parteien, Politiker und Entscheidungen, die für einen Staat oder mehrere Staaten (Internationale Politik) gelten, bezogen. Politik bestimmt jedoch auch die Beziehungen einzelner gesellschaftlicher Gruppen, Unternehmen und Organisationen zueinander. Ebenso betreiben auch Gruppen mit verschiedenen Interessen innerhalb einer Organisation durch gezieltes Argumentieren und Agieren Politik, um ihre Ziele zu erreichen. Politik hat naturgemäß mit Machteinfluss zu tun, der positiv wie negativ verwendet werden kann. Politik im Staat ist erst dadurch möglich, dass der Staat die wesentliche Machtfunktion inne hat (Machtmonopol) und die Menschen durch die erzwungene Teilnahme am Staat bindet. Der Erfolg dieser Politik misst sich im Ansammeln von Macht (zum Beispiel Wählerstimmen). Der wissenschaftlichen Beschäftigung mit Politik widmet sich die Politikwissenschaft.

Geschichte der Politik

Altertum

Früh befassten sich Gelehrte damit, wie Politik auszusehen hat, dabei waren die Fragen: 'Was ist eine gute und gerechte Staatsordnung?' und 'Wie erlangt man wirklich Macht im Staat?' im Mittelpunkt der Diskussion. Schon im Altertum vergleicht beispielsweise Aristoteles (384 bis 322 v. Chr.) alle ihm bekannten Verfassungen (Politische Systeme) und entwickelte eine auch heute viel zitierte Typologie in seinem Werk 'Politik'. Neben der Anzahl der an der Macht Beteiligten (einer, wenige, alle) unterschied er zwischen einer guten gemeinnützigen Ordnung (Monarchie, Aristokratie, Politie) und einer schlechten eigennützigen Staatsordnung (Tyrannis, Oligarchie, Demokratie). Erste geschriebene Gesetze belegen, dass Politik sich nicht nur mit den Herrschenden, sondern auch früh schon mit sozialen Regeln befasste, die bis heute überliefert wurden. Der Codex Hammurapi (Babylon, etwa 1700 v. Chr.) oder das Zwölftafelgesetz (Rom, etwa 450 v. Chr.) sind Beispiele verbindlicher Regeln, die sicher als Ergebnis von Politik gewertet werden können. Befasst man sich mit den Politikern der Römischen Republik und dem Römischen Kaiserreich, erkennt man viele Elemente damaliger Politik auch heute noch. Es wurde mit Kreide Wahlwerbung an die Hauswände geschrieben (etwa in Pompeji). Es gab einen komplexen Regierungsapparat und hitzige Rivalität zwischen den Amtsträgern. Korruption war ein Thema der Gesetzgebung und römischer Gerichtsverhandlungen. Briefe Ciceros an einen Verwandten belegen, wie gezielt die Wahl in ein Staatsamt auch taktisch vorbereitet wurde.

Mittelalter

Mit dem Verfall des Römischen Reiches verlor Politik in Europa wieder an Komplexität und die Gemeinwesen wurden wieder überschaubarer, Konflikte kleinräumiger. In der Zeit der Völkerwanderung und des frühen Mittelalters war Politik mehr kriegerische Machtpolitik und weniger durch Institutionen und allgemein akzeptierte Regeln geprägt. Je stärker der Fernhandel, Geld und Städte wieder an Bedeutung gewannen, desto wichtiger wurden wieder feste Machtzentren gebraucht und desto wichtiger wurden Institutionen. Beispielsweise bildeten sich die Hanse als Interessen und Machtverbund einflussreicher sich selbst regierender Städte. Wichtiges relativ konstantes Machtzentrum war die katholische Kirche. Aus sozialen Gemeinschaften, die bestimmten Führern die Treue schworen (Personenverbandstaat) wurden langsam Erbmonarchien mit festen Grenzen.

Neuzeit

In Frankreich entwickelte sich der Urtypus des absolutistischen Herrschers, in England entstand die an Recht und Gesetz gebundene konstitutionelle Monarchie. Dort waren bald auch die wohlhabenden Bürger offiziell an der Politik beteiligt. Mit der Zeit wurde dann das Zensuswahlrecht auf größere Teile der Bevölkerung ausgeweitet. In der Zeit der Aufklärung erdachten Gelehrte neue Modelle der Staatskunst. Statt Niccolo Machiavellis Modell der absoluten Macht, das sein Buch 'Der Fürst' (Il Principe) zeichnete, definierte John Locke das Modell der Gewaltenteilung. Die Bürgerlichen Freiheiten wurden durch verschiedene Philosophen gefordert und mit Thomas Jeffersons Menschenrechtserklärungen und der amerikanischen Verfassung begann die Zeit der modernen Verfassungsstaaten. Die französische Revolution und die Feldzüge Napoleons wälzten Europa um. Mit dem Code Civil in Frankreich wurden die Bürgerrechte festgelegt, überall fielen allmählich die Standesschranken. Politik wurde zu einer Angelegenheit des ganzen Volkes. Es entstanden Parteien, die zuerst von außen eine Opposition organisierten, um später selbst die Regierung zu stellen. Einige Parteien wie die SPD oder später die Grünen entstanden aus sozialen Bewegungen wie der Arbeiterbewegung oder der Anti-Atom- und Friedensbewegung, andere formierten sich vor einem religiösen Hintergrund (Zentrum). Im 20. Jahrhundert kam es schließlich zur Herausbildung internationaler Organisationen mit zunehmenden Einfluss auf die Politik. Der erste Versuch im sogenannten Völkerbund eine Völkergemeinschaft zu bilden, scheiterte mit dem Zweiten Weltkrieg. Heute existieren neben den Vereinten Nationen als Vereinigung aller souveränen Staaten im Bereich der Wirtschaft zusätzlich die Welthandelsorganisation WTO. Im Übergang zwischen Internationaler Organisation und föderalen Staat befindet sich die Europäische Union.

Politikbereiche


- nach der räumlichen Abgrenzung
  - Kommunalpolitik
  - Landespolitik
  - Bundespolitik
  - Europapolitik
  - Eine-Welt-Politik
- nach Sachgebieten
  - Arbeitsmarktpolitik
  - Außenpolitik
  - Auswärtige Kulturpolitik
  - Behindertenpolitik
  - Bildungspolitik
  - Bürokratiepolitik
  - Drogenpolitik
  - Entwicklungspolitik
  - Familienpolitik
  - Finanzpolitik
  - Forschungspolitik
  - Frauenpolitik
  - Geschlechterpolitik
  - Gesundheitspolitik
  - Innenpolitik
  - Internationale Politik
  - Landwirtschaftspolitik
  - Kulturpolitik
  - Medienpolitik
  - Minderheitenpolitik
  - Sozialpolitik
  - Sprachpolitik
  - Steuerpolitik
  - Technologiepolitik
  - Umweltpolitik
  - Verbraucherschutzpolitik
  - Verkehrspolitik
  - Verteidigungspolitik
  - Wirtschaftspolitik
  - Wissenschaftspolitik

Politische Systeme und Ideologien

Anarchismus -- Demokratie -- Faschismus -- Institutionalismus -- Kapitalismus -- Kommunismus -- Konservatismus -- Kontextualismus -- Politischer Liberalismus -- Neoliberalismus -- Marxismus -- Nationalismus -- Nationalsozialismus-- Parlamentarismus -- Sozialdemokratie -- Sozialismus -- Totalitarismus -- Kommunitarismus

Klassische politische Denker

Platon -- Aristoteles -- Niccolo Machiavelli -- Baruch de Spinoza -- Jean Bodin -- Hugo Grotius -- Charles de Montesquieu -- Jean-Jacques Rousseau -- Thomas Hobbes -- John Locke -- John Stuart Mill -- Karl Marx -- Michail Bakunin -- Max Weber -- John Rawls -- Hannah Arendt --

Politik nach Ländern

Siehe: :Kategorie:Politik nach Ländern

Siehe auch

Politische Partei, Politiker, Blockadepolitik, Politikgeschichte, Politikverdrossenheit, Gewaltenteilung, Föderalismus, Politikversagen, Regierungsform, Reformen, Revolution, Post-Politik, Ordnungspolitik, Sozialpolitik, Politcommunity, Staatstheorie

Weblinks


- [http://www.bpb.de/ www.bpb.de] - Bundeszentrale für politische Bildung
- [http://www.politik-digital.de/ www.politik-digital.de]
- [http://www.parteien-im-vergleich.de/ www.parteien-im-vergleich.de]
- [http://www.wahl-o-mat.de/ www.wahl-o-mat.de] - Ein Angebot der Bundeszentrale für politische Bildung
- [http://www.wahlstreet.de/ www.wahlstreet.de] - Wahlstreet: Wahlbörse zur Bundestagswahl 2005
- [http://www.bpb.de/wissen/H75VXG.html Lexikon Politik] (BpB)
- [http://www.politikwissen.de/lexikon/ Politik-Lexikon auf www.PolitikWissen.de]
- [http://www.rechnungswesenforum.de/verzeichniss/index/World/Deutsch/Wissen/Bildung/Politische_Bildung/ Übersicht über Bildungsmöglichkeiten zum Thema Politik]
- [http://www.politische-bildung.de www.politische-bildung.de]
- [http://www.politik.de www.politik.de] - Zentraler kommentierte Linkkatalog zum Thema Politik
- [http://www.polit-city.de www.polit-city.de] - Politik zum Selbermachen !Politik ja:政治 ko:정치 ms:Politik simple:Politics th:การเมือง

Medizin

Die Medizin (v. lat. ars medicina „Heilkunst“; auch Heilkunde) befasst sich mit der Gesundheit und mit der Vorbeugung (Prophylaxe), Erkennung (Diagnostik) und Behandlung (Therapie, Linderung, Heilung) von körperlichen (physischen) und seelischen (psychischen) Erkrankungen und Unfallschäden sowie mit Zeugung, Schwangerschaft, Geburt und Tod. Medizin ist ein Teilbereich der menschlichen Kultur, der zur Erhaltung von Gesundheit und Leben und zur Wiedereingliederung in das soziale Leben beitragen will. Ihr Erscheinungsbild ist variabel, abhängig von der Gesamtkultur, in der sie steht. In primitiven Kulturen ist sie angesiedelt zwischen Empirie und Dämonenglauben, in der religiösen oder philosophisch bestimmten Umgebung entwickelt sie metaphysische Züge, und in einer industriell orientierten Kultur dominieren technisch-naturwissenschaftlich und ökonomisch bestimmte Denk- und Handlungsweisen. In der Alltagssprache werden auch Medikamente bzw. Arzneimittel als "Medizin" bezeichnet. Medizin wird von Ärzten und weiteren Berufen (Gesundheits- und Krankenpflegern, Altenpflegern, MTAs, Physiotherapeuten, Ergotherapeuten, Heilpraktikern und anderen) ausgeübt. Psychotherapie darf auch von psychologischen Psychotherapeuten ausgeübt werden.

Spektrum der Medizin

psychologischen Psychotherapeuten Zum Bereich der Medizin gehören neben der sog. "Humanmedizin" die Zahnmedizin, die Veterinärmedizin (Tierheilkunde/Tiermedizin), in einem weiteren Verständnis auch die Phytomedizin (Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten und Schädlingen). In diesem umfassenden Sinn ist Medizin die Wissenschaft vom gesunden und kranken Lebewesen. Grundlagen der modernen wissenschaftlichen und zunehmend evidenzbasierten Medizin bilden die Naturwissenschaften (Biologie, Chemie, Physik), speziell Anatomie, Biochemie, Physiologie, ergänzt durch Psychologie und Sozialwissenschaften (vgl. Medizinsoziologie). Die Vielfalt der Krankheiten und ihrer Behandlungsmöglichkeiten hat zu einer Aufgliederung der Humanmedizin in eine große Anzahl von Fachgebieten und Subspezialisierungen geführt (siehe: Liste medizinischer Fachgebiete). Die Zahnmedizin nimmt eine Sonderstellung ein. Neben der wissenschaftlichen Medizin haben sich unterschiedliche Formen der Alternativmedizin entwickelt, die in der Liste alternativmedizinischer Behandlungsmethoden gesammelt werden.

Konzepte der Medizin

Ziel der überwiegenden medizinischen Maßnahmen ist eine Beseitigung oder Linderungen krankheitsbedingter Beschwerden oder funktioneller Einbußen sowie eine Beseitigung oder Reduktion einer krankheitsbedingten Verkürzung der Lebenszeit. Diese Ziele können in der Regel am effektivsten durch eine kurative (heilenden) Medizin, die Krankheiten zu heilen versucht, erreicht werden. Unabhängig von Maßnahmen mit dem Ziel einer Heilung werden Beschwerden und funktionelle Einbußen durch medizinische Maßnahmen gelindert (palliative Medizin). In den letzten Jahren wird verstärkt die Bedeutung der Prävention betont, um Krankheiten gar nicht erst entstehen zu lassen. Außerdem soll der Behandlung nötigenfalls eine Rehabilitation folgen, bei der versucht wird, verlorengegangene Fähigkeiten für den Alltag, für berufliche und soziale Bedürfnisse wiederherzustellen. In der kurativen Medizin ist die Gliederung in die Stellung einer Diagnose und anschließende Therapie ein fast allgemeingültiges Prinzip. Dabei steht am Anfang die Befragung des Patienten, dann die Untersuchung erst ohne, dann mit technischen Hilfsmitteln (oft bildgebende Verfahren wie Röntgen). Die Entstehung einer Krankheit kann mechanisch, vaskulär, nerval, neoplastisch oder entzündlich sein. Als Ursachen kommen Traumata, Infektionen, Autoimmunerkrankungen, Gendefekte oder externe Noxen in Frage. Man unterscheidet kausale von symptomatischen Therapieansätzen.

Geschichte

Hauptartikel: Medizingeschichte Medizin oder Heilkunst im allgemeinen kann als eine der am längsten praktizierten Tätigkeiten und später Wissenschaften angesehen werden. Von den Jägern und Sammlern bis zum heutigen Tage wurde aus schamanischer Medizin, die tief in Religion und Mystizismus verankert war, die "moderne Medizin" und als Ziel die evidenzbasierte Medizin. Diese ist in der heutigen Medizin allerdings nur in Teilbereichen verwirklicht, in der Praxis weniger als in der Theorie. Sowohl im Kampf gegen Krebs als auch in der Bekämpfung von Infektionskrankheiten wie zum Beispiel den Pocken kann sie bereits Erfolge verzeichnen, die noch vor einem halben Jahrhundert undenkbar schienen.

Weblinks


- [http://www.zbmed.de Fachinformationszentrum: Deutsche Zentralbibliothek für Medizin, Köln]
- http://www.medizin-online.de Medizin-Portal für Ärzte
- [http://www.aezq.de Ärztliches Zentrum für Qualität in der Medizin (ÄZQ)]
- [http://www.biomedcentral.com/home/ BioMedCentral (englisch) - Open Access Projekt]
- [http://www.ub.uni-duisburg-essen.de/recherch/fachinfo/medizin/medlinks.shtml Fachinformation Medizin der Universitätsbibliothek Essen]
- [http://www.medinfo.de/ Medinfo.de]
- [http://www.medsana.ch/ MEDSANA - Medizinische Fachinformationen für den Laien]
- [http://www.medpilot.de/ MedPilot - Virtuelle Fachbibliothek Medizin]
- PubMed Datenbank der National Library of Medicine (USA)
- [http://www.gesundheit.de/roche/ Roche Medizinisches Wörterbuch]
- [http://www.info-gesundheit.de Info-Gesundheit.de - Suchmaschine für Gesundheit und Medizin]
- [http://flexicon.doccheck.com/ offenes medizinisches Lexikon] auf Wiki-Prinzip
- [http://www.pflegewiki.de/index.php/ Medizin bei Pflegewiki-Artikel Medizin]
- [http://www.sgipt.org/medppp/krank/iwk1.htm Zum Begriff 'krank' in der Medizin mit Blick auf Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie]

Zeitschriften


- [http://www.aerzteblatt.de Deutsches Ärzteblatt komplett online seit 1996]
- [http://bmj.bmjjournals.com/ The British Medical Journal]
- [http://jama.ama-assn.org/ JAMA - The Journal of the American Medical Association]
- http://www.thelancet.com/ The Lancet
- http://content.nejm.org The New England Journal of Medicine
- [http://www.aerztezeitung.de Ärztezeitung online] ! als:Medizin fiu-vro:Arstitiidüs ja:医学 ko:의학 simple:Medicine th:แพทยศาสตร์ zh-min-nan:I-ha̍k

Behandlung

Die Therapie (v. griech. θεραπεία „Dienst“) bezeichnet in der Medizin die Maßnahmen zur Behandlung von Krankheiten und Verletzungen. Ziel des Therapeuten ist die Heilung, die Beseitigung oder Linderung der Symptome und die Wiederherstellung der körperlichen oder psychischen Funktion. Um eine entsprechende Therapie auswählen zu können, muss zunächst eine korrekte Diagnose gestellt werden. Wenn eine Therapie aufgrund eines Krankheitsbilds angezeigt ist, spricht man von einer Indikation. Therapie beruht auf einer direkten oder indirekten Einwirkung des Therapeuten auf den Patienten. Die Möglichkeiten der Einwirkung sind vielfältig: In der Chirurgie wird der Körper des Patienten mit Werkzeugen manipuliert (Operation). Die Innere Medizin stützt sich vorwiegend auf die Verabreichung von Medikamenten (Pharmakotherapie) oder die Entfernung von pathologischen Flüssigkeiten (Punktion von Aszites oder eines Pleuraergusses). Ferner gibt es Strahlentherapien mit ionisierender Strahlung (v. a. gegen bösartige Tumoren) oder mit einzunehmenden bzw. eingebrachten, strahlenden Substanzen (Radioiodtherapie gegen einige Geschwülste der Schilddrüse, Kontaktbestrahlung von inoperablen Tumoren mittels implantierter Kapseln), aber auch Lichttherapien bei Hautkrankheiten oder Depressionen oder die Elektrokrampftherapie unter Kurznarkose zur Durchbrechung einer schweren Depression. Ein wichtiger Teil der meisten Therapien ist die Kommunikation zwischen Therapeut und Patient. Sie stellt sicher, dass die Behandlung den subjektiven Bedürfnissen des Patienten gerecht wird, und verbessert die Möglichkeiten des Patienten, selbst auf einen günstigen Krankheitsverlauf hinzuwirken. Die psychiatrische Therapie stützt sich sogar vorrangig auf Methoden systematischer Kommunikation. Gewöhnlich muss die Wirksamkeit eines Therapieverfahrens einer Überprüfung nach wissenschaftlicher Methode standhalten können, um von der Medizin als anerkannt zu gelten (siehe auch: evidenzbasierte Medizin). Dennoch werden, vor allem außerhalb von Krankenhäusern und Arztpraxen, oft Methoden eingesetzt, die diese Anforderung nicht erfüllen. Siehe hierzu: Alternativmedizin, Naturheilkunde. Eine Therapie ist
- kausal, wenn sie die krankheitserregende Ursache beseitigt oder dies zumindest anstrebt (also z. B. die verantwortlichen Bakterien einer bakteriellen Lungenentzündung direkt antibiotisch bekämpft), siehe Kausaltherapie
- symptomatisch, wenn sie sich lediglich auf das Lindern vorhandener Beschwerden und nicht auf die auslösende Ursache richtet (z. B. schleimlösende Hustenmittel bei akuter Bronchitis oder Asthma-Spray im Asthma-Anfall)
- kurativ, wenn sie die Genesung des Patienten (von mindestens einer definierten Krankheit) zum Ziel hat
- palliativ, wenn man gegen ein fortschreitendes Grundleiden nur noch krankheitsbegleitend Komplikationen vorbeugt oder lindert (z. B. operatives Wiederaufweiten der bösartig zugewucherten Atemwege bei Bronchialkarzinom zur besseren Atmung, aber ohne Absicht der vollständigen Heilung)
- supportiv, wenn die unerwünschten Nebenwirkungen einer (meist antitumorösen) Behandlung behandelt werden (z. B. Brechreiz lindernde Medikamente bei Übelkeit durch zytostatische Chemotherapie)
- kalkuliert, wenn es aus Erfahrung (z. B. unverhältnismäßiger Aufwand in der Allgemeinmedizin) oder bei akuter Lebensgefahr nicht praktikabel ist, eine gesicherte Diagnose anzustreben bzw. abzuwarten, und man gleich auf Verdacht beginnt zu behandeln (z. B. sofortige Gabe von Antibiotika bei Verdacht auf bakterielle Hirnhautentzündung)
- elektiv, wenn der Zeitpunkt des Eingriffs relativ frei bestimmt werden kann (wie bei vielen ambulanten Operationen)
- frustran, wenn sie vergeblich ist (z. B. frustrane Wiederbelebung)
- prophylaktisch, wenn es die vorsorgliche Behandlung einer noch nicht ausgebrochenen, aber sicher oder doch wahrscheinlich zukünftig auftretenden Erkrankung ist (z. B. eine spezielle Diät schon vor Auftreten erster Symptome bei gewissen, in Routineuntersuchungen festgestellten angeborenen Stoffwechselkrankheiten: siehe Screening). Die Impfungen sind so gesehen meist nur eine Stärkung des Körpers gegen die Anfälligkeit zukünftiger, sich noch nicht direkt anbahnender Krankheiten (Schutzimpfungen) und damit keine Therapie im engeren Sinne; es sei denn, eine Infektion ist ziemlich sicher erfolgt, die Inkubationszeit des Erregers aber noch nicht vollständig durchlaufen (der Erreger also noch nicht "angegangen"), und man kann im strengeren Sinne therapeutisch impfen (z. B. bei Verdacht auf Tollwut) und den Erreger so quasi "überholen", so dass er auf ein vorbereitetes Immunsystem trifft. Übertriebene Therapie (und Diagnostik) nennt man Polypragmasie, eine unangemessene Therapie (und Diagnostik) ist eine Fehlbehandlung oder gar ein Kunstfehler und kann zu Behandlungskomplikationen führen. Unter Selbsttherapie kann von Therapieabstinenz bis hin zu Kräutern und psychosomatisch als heilsam empfundenen alltäglichen Massnahmen alles mögliche verstanden werden. Beispielsweise sind Yoga, die Asanas, klassisch ein aktiver Weg, oft verglichern mit passiver Massage. Siehe auch: Psychologie, Physiotherapie

Gewebe (Biologie)

Ein Gewebe ist ein Zusammenschluss gleichartiger Zellen die die selbe Aufgabe vertreten. Mit dem Aufbau von tierischen Geweben befasst sich die Histologie. Als Begründer der Histologie gilt Marie François Xavier Bichat, der eine Vielzahl von Gewebetypen im menschlichen Körper entdeckte.

Menschliche Gewebearten

Wir unterscheiden grundsätzlich vier verschiedene Gewebearten - die Grundgewebe:
- Epithelgewebe
- Binde und Stützgewebe
- Nervengewebe
- Muskelgewebe

Tierische Gewebearten


- Epithelgewebe (z.B. die Haut)
- Bindegewebe
- Fettgewebe
- Muskelgewebe
- Nervengewebe
- Stützgewebe (Knochen)
- Narbengewebe

Pflanzliche Gewebearten


- Bildungsgewebe (Meristeme) aus teilungsfähigen Embryonalzellen
- Dauergewebe :
- Grundgewebe :
- Abschlussgewebe :
- Festigungsgewebe :
- Leitungsgewebe :
- Absorpsgewebe :
- Sekretionsgewebe Kategorie:Histologie

Weblinks


- [http://www.brenda.uni-koeln.de/?fulltext_ontologies=Hier%20Suchbegriff%20in%20englischer%20Sprache%20eintragen Gewebeontologien mit Suchmaschine (in englischer Sprache)] ja:組織 (生物学) ms:Tisu biologi simple:Tissue (biological)

Physik

Die Physik (griechisch φυσική, physike „die Natürliche“) ist die Naturwissenschaft, welche die grundlegenden Gesetze der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen untersucht. Sie befasst sich sowohl mit den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie und Feldern in Raum und Zeit als auch mit der Struktur von Raum und Zeit selbst. Die Physik beschreibt die Natur quantitativ mittels naturwissenschaftlicher Modelle, sogenannter Theorien, und ermöglicht damit insbesondere Vorhersagen über das Verhalten der betrachteten Systeme. Dazu verwendet die Physik die Sprache der Mathematik. Im Zusammenhang mit der Physik wurde auch erstmals die Frage nach der Ethik naturwissenschaftlicher Forschung aufgeworfen, ein Thema, das auch in der Literatur, etwa in dem Theaterstück Die Physiker von Friedrich Dürrenmatt, aufgegriffen worden ist.

Das Theoriengebäude der modernen Physik

Das Theoriengebäude der Physik ruht auf zwei Säulen, der Relativitätstheorie und der Quantenphysik. Beide Theorien enthalten ihren Vorgänger, die Newtonsche Physik, über das so genannte Korrespondenzprinzip als Grenzfall und haben daher einen größeren Gültigkeitsbereich als diese.

Die Relativitätstheorie

Die Relativitätstheorie führt ein völlig neues Verständnis der Phänomene Raum und Zeit ein. Danach handelt es sich nicht um universell gültige Ordnungsstrukturen, sondern räumliche und zeitliche Abstände werden von verschiedenen Beobachtern unterschiedlich beurteilt. Raum und Zeit verschmelzen dabei zu einer vierdimensionalen Raumzeit. Die Gravitation wird auf eine Krümmung dieser Raumzeit zurückgeführt, die durch die Anwesenheit von Masse bzw. Energie hervorgerufen wird. In der Relativitätstheorie wird auch erstmals die Kosmologie zu einem naturwissenschaftlichen Thema. Die Formulierung der Relativitätstheorie gilt als der Beginn der modernen Physik, auch wenn sie häufig als Vollendung der klassischen Physik bezeichnet wird.

Die Quantenphysik

Die Quantenphysik beschreibt die Naturgesetze im atomaren und subatomaren Bereich und bricht noch radikaler mit klassischen Vorstellungen als die Relativitätstheorie. Viele physikalische Größen erweisen sich in bestimmten Situationen als quantisiert, das heißt sie nehmen stets nur bestimmte diskrete Werte an und ändern sich in Form von Quantensprüngen. Materie erweist sich als Phänomen, das nur in Portionen, den sogenannten Elementarteilchen oder Quanten, in Erscheinung tritt. Ihr Aufenthaltsort lässt sich nicht mehr durch eine Bahn im Raum beschreiben sondern durch Wellen, über die eine Wahrscheinlichkeit dafür angegeben werden kann, das Teilchen bei einer Messung in einem bestimmten Raumgebiet zu finden. Man spricht von einem Welle-Teilchen-Dualismus. Der Aufenthaltsort eines Teilchens zwischen zwei solcher Messungen ist nicht nur unbekannt, sondern sogar nicht definiert. Die meisten Physiker folgern daraus, dass letztlich die Vorstellung von der Existenz einer vom Beobachter unabhängigen Realität aufgegeben werden muss. Hinsichtlich der Eigenschaften dieser Teilchen spielen Symmetrieeigenschaften eine zentrale Rolle. Die Gesetze der Quantenphysik entziehen sich weitgehend der menschlichen Anschauung, und über ihre Interpretation herrscht auch heute noch kein Konsens (Deutungen der Quantenphysik). Dennoch zählt sie hinsichtlich ihres empirischen Erfolges zu dem am besten gesicherten Wissen der Menschheit überhaupt.

Die vier Grundkräfte

Die moderne Physik kennt die folgenden vier Grundkräfte:
- Die Gravitation oder Schwerkraft,
- die elektromagnetische Wechselwirkung,
- die schwache Wechselwirkung, die beispielsweise für bestimmte radioaktive Zerfallsprozesse verantwortlich ist und
- die starke Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält. Eines der Ziele der Physik ist es, alle Grundkräfte in einem vereinheitlichten Gesamtkonzept zu beschreiben. Bisher ist es jedoch lediglich gelungen, die elektromagnetische Wechselwirkung als Vereinigung der elektrischen und der magnetischen Wechselwirkung darzustellen und ebenso die elektromagnetische Wechselwirkung und die schwache Wechselwirkung zu einer sogenannten elektroschwachen Wechselwirkung zu vereinigen. Zur Vereinigung der elektroschwachen- und starken Wechselwirkung wurde die Theorie der Supersymmetrie erdacht, deren Gültigkeit allerdings umstritten ist. Die größten Schwierigkeiten treten im Bereich der Gravitationskraft auf, da über sie - auch wenn schon lange bekannt - doch nur wenig gesichertes Wissen vorliegt. Maßgebliches Problem hierbei ist ihr kaum messbarer Einfluss auf alle Systeme, im Labormaßstab. Zu diesen fundamentalen Wechselwirkungen kommt noch ein fundamentales Prinzip der Quantenphysik, das Pauli-Prinzip. Aus diesem Prinzip leitet sich mittelbar eine weitere Wechselwirkung ab, die Austauschwechselwirkung.

Derzeitige Grenzen der physikalischen Erkenntnis

Das Ziel der heutigen Physik ist es, sämtliche Vorgänge der Natur durch eine möglichst geringe Anzahl von möglichst einfachen Naturgesetzen zu beschreiben und auf die Wechselwirkung weniger Elementarteilchen zurückzuführen. Inwieweit dieses Ziel prinzipiell oder praktisch erreichbar ist, ist völlig offen. Immerhin ist der Gültigkeitsbereich der bekannten physikalischen Gesetze äußerst weitreichend. Ungeklärte Phänomene der Physik lassen sich zwei grundsätzlich verschiedenen Gruppen zuordnen:
- Phänomene, deren zugrundeliegende Gesetze noch unbekannt sind. Dazu zählen insbesondere Phänomene der Teilchenphysik und solche, zu deren Beschreibung die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik zugleich erforderlich sind, wie beispielsweise der Urknall. Der Grund hierfür ist, dass es bisher nicht gelungen ist, eine in sich geschlossene Quantenfeldtheorie zu formulieren, welche die Quantenphysik und die Relativitätstheorie vollständig vereinigt.
- Phänomene, die zwar bekannten Gesetzen gehorchen, deren Beschreibung jedoch an der mathematischen Komplexität scheitert. Für solche Situationen versucht man berechenbare Näherungsmodelle zu entwickeln, deren Qualität und Gültigkeitsbereich sich oft nur experimentell ermitteln lassen. Eins der bedeutendsten ungelösten Probleme in diesem Zusammenhang ist das des menschlichen Bewusstseins. Insbesondere die Frage, zu welcher der beiden Problemgruppen es zu zählen ist, wird kontrovers diskutiert. Die Physik ist prinzipiell nicht in der Lage, Aussagen über das Wesen der Dinge an sich zu treffen. Sie beschränkt sich darauf, die Gesetzmäßigkeiten zu ergründen, denen die Dinge unterworfen sind. Warum die Natur überhaupt gewissen Gesetzen gehorcht, ist letztlich unbekannt. Eine partielle Antwort gibt lediglich das anthropische Prinzip, indem es feststellt, dass es in einem Kosmos ohne Naturgesetze niemanden geben würde, der sich über deren Abwesenheit wundern könnte.

Themenbereiche der Physik

Im Folgenden werden die verschiedene Themenbereiche der Physik mit Kurzkommentar dargestellt und zwar nach übergeordnetem, theoretischen Rahmen eingeordnet und gleichzeitig weitgehend chronologisch sortiert. Viele der aufgeführten Themen lassen sich nicht eindeutig einer Theorie zuordnen. So sind beispielsweise viele Phänomene der Thermodynamik nur auf Basis der Quanten- und Relativitätstheorie erklärbar. In diesen Fällen ist das Thema unter der ältesten Theorie eingeordnet und bestehende maßgebliche Bezüge zu jüngeren Theorien sind mit (RT) für die Relativitäts- und (QT) für die Quantentheorie angedeutet. Die Liste enthält sowohl phänomenorientierte Sachgebiete als auch Querschnittstheorien (QST) mit gebietsübergreifendem Anwendungsbereich. Siehe auch das Physik-Portal mit unkommentierten, aber nach verschieden Kriterien sortierten Themenlisten sowie die alphabetische Liste physikalischer Themen.

Die newtonsche Physik einschließlich der Elektrodynamik

... ist der Bereich der Physik, der bis zur Entdeckung der Relativitätstheorie bekannt war.
- Die klassische Mechanik von Isaac Newton war die erste geschlossene physikalische Theorie überhaupt. Sie beschreibt die Bewegung von Körpern unter der Einwirkung von Kräften, einschließlich solcher Kräfte, die zwischen den Körpern wirken (Wechselwirkungskräfte).
- Die Akustik behandelt die Eigenschaften von Schallwellen.
- Die Optik behandelt die Eigenschaften des Lichtes und dessen Beeinflussung durch Materie.
- Die Wellenlehre als theoretische Disziplin bildet die mathematische Grundlage für Beschreibungen von Schwingungsvorgängen in Akustik, Optik und Atomphysik (QST/QT).
- Die Elektrodynamik beschreibt elektrische und magnetische Phänomene. Obwohl bereits früher bekannt, erhielt sie erst durch die Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie ihr theoretisches Fundament (RT).
- Die Thermodynamik, auch statistische Mechanik oder Wärmelehre behandelt alle Vorgänge, bei denen Wärme und Temperatur eine Rolle spielen. Ihr Anwendungsbereich reicht jedoch weit darüberhinaus (QST/RT/QT).
- Die Kontinuumsmechanik ist die Verallgemeinerung der klassischen Mechanik auf kontinuierliche Medien.
- Die Strömungslehre behandelt die Dynamik von Fluiden, das heißt nicht fester Substanzen. Untergebiete sind die Hydrodynamik (Dynamik der Flüssigkeiten) und die Aerodynamik (Dynamik von Gasen).
- Die nichtlineare Dynamik und die Physik der komplexen Systeme befassen sich unter anderem mit Chaostheorie, Strukturbildung und Selbstorganisation (QST).

Die Relativitätstheorie

... befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation. Die Einheit von newtonscher Physik, Elektrodynamik und Relativitätstheorie wird als Klassische Physik bezeichnet.
- Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum, Zeit und Massen aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen. Dabei werden primär konstante Geschwindigkeiten betrachtet (QST).
- Die allgemeine Relativitätstheorie baut auf der speziellen auf und führt das Phänomen der Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück.

Die Quantenphysik

... ist zur Beschreibung von Phänomenen im Mikrokosmos erforderlich, wo die Gesetze der klassischen Mechanik an ihre Grenze gelangen. Während sie experimentell immer wieder hervorragend bestätigt wird und die gesamte moderne Technologie auf ihr basiert, wird bis heute über ihre korrekte Interpretation gestritten. Im folgenden sind insbesondere Themen der nichtrelativistischen Quantenmechanik aufgeführt, bei denen sich die Zahl der beteiligten Teilchen nicht ändert.
- Aufgabe der Atomphysik ist es, den Aufbau und die Eigenschaften der Atome und ihre Spektren zu erklären. Sie beschränkt sich dabei in der Regel auf einen Energiebereich, in dem der Atomkern als strukturlos angesehen werden kann (RT).
- Die Molekularphysik beschreibt das Zusammenwirken verschiedener Atome und stellt die Verbindung zur Chemie und physikalischen Chemie her.
- Die Kernphysik studiert alle mit dem Atomkern zusammenhängenden Phänomene, die Kernstruktur und Kernreaktionen (RT).
- Die Laserphysik ist ein Teilgebiet der Optik. Ihre Aufgabe ist die Entwicklung und wissenschaftliche Untersuchung der verschiedenen Laser-Typen (RT).
- Die Plasmaphysik untersucht die Eigenschaften von Plasmen, d. h. hochgradig ionisierten Materiezuständen (RT).
- Gegenstand der Tieftemperaturphysik ist Untersuchung von Ordnungsphänomenen in Materie, die bei höheren Temperaturen aufgebrochen werden.
- Die Physik kondensierter Materie beschreibt Phänomene (korrelierter) Vielteilchensysteme. Die Physik der Kondensierten Materie unterscheidet sich grundlegend von der freier Teilchen.
  - Die Festkörperphysik und Halbleiterphysik befasst sich mit der Physik von Materie im festen Aggregatzustand, insbesondere (aber nicht ausschließlich) von fester Materie mit periodischem Aufbau.
  - Die Physik der Flüssigkeiten ist ein Teilgebiet der Fluidmechanik und befasst sich mit Materie im flüssigen Aggregatzustand. Die Bausteine der Flüssigkeit weisen eine gegenseitige Beweglichkeit auf (Translation und Rotation). Dennoch sind (im Unterschied zum idealen Gas) bei Flüssigkeiten im Nahbereich Korrelationen beobachtbar.
  - Die Physik der Flüssigkristalle beschreibt die Physik von Materie, die sowohl Elemente einer kristallinen Ordnung aufweisen als auch die einer ungeordneten Flüssigkeit: Die Bausteine von Flüssigkristallen weisen die Beweglichkeit einer Flüssigkeit auf (genauer Translation), besitzen jedoch eine wohldefinierte gegenseitige Orientierung.
  - Die Physik der weichen Materie beschreibt die Eigenschaften von Polymeren, Kolloiden und Membranen.
  - Die Grenzflächenphysik beschreibt die besonderen physikalischen Phänomene an der Oberfläche kondensierter Materie. Ein Spezialfall der Grenzflächenphysik ist die Oberflächenphysik.

Die relativistische Quantenphysik

... befasst sich mit Phänomenen, zu deren Beschreibung die Quantenphysik und die Relativitätstheorie zugleich erforderlich sind.
- Die Elementarteilchenphysik, auch Teilchenphysik oder Hochenergiephysik, ist die Lehre von den elementarsten Grundbausteinen der Materie und ihrem Verhalten.
- Die Quantenfeldtheorie ist die quantenmechanische Beschreibung von Feldern und ist für die Teilchenphysik relevant. Das Standardmodell ist eine Quantenfeldtheorie, die alle bekannten Teilchen und Kräfte bis auf die Gravitation einheitlich beschreibt:
  - die Dirac-Theorie ist eine relativistische Beschreibung von Fermionen und begründet die Basis für die Konzepte Spin und Antimaterie
  - die Quantenelektrodynamik stellt die Verbindung zwischen Photonen und elektromagnetischen Feldern her und beschreibt die Wechselwirkung mit Ladungen als Austausch von virtuellen Photonen
  - die Quantenchromodynamik beschreibt die starke Wechselwirkung zwischen Quarks als Austausch von Gluonen
- Quantengravitation ist ein Überbegriff für Ansätze, die vier Grundkräfte der Physik mit einer gemeinsamen Theorie zu beschreiben und dadurch insbesondere die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenphysik zu vereinen (QST):
  - die Stringtheorie beschreibt Elementarteilchen als Strings und geht von verborgenen Dimensionen der Raumzeit aus
  - die Loop-Quantengravitation beschreibt die Raum-Zeit als Spin-Netzwerk bzw. Spin-Schaum
  - die Quantengeometrie
  - die Supersymmetrie

Interdisziplinäre und technisch orientierte Themenbereiche


- Die Astrophysik wendet physikalische Methoden auf das Studium astronomischer Phänomene an.
- Bei der physikalischen Chemie handelt es sich um den Grenzbereich zwischen Physik und Chemie. Physikalische Chemiker wenden die Methodik der Physik auf die Anschauungsobjekte der Chemie an.
- Die Technische Physik ist jenes Teilgebiet der Physik, das sich mit den technischen Anwendungen physikalischen Wissens befasst.
- In der Biophysik werden die physikalischen Gesetzmäßigkeiten, denen Lebewesen und ihre Wechselwirkung mit der Natur unterliegen, untersucht.
- Die Geophysik nutzt physikalische Modelle zur Erklärung geologischer Strukturen und Vorgänge.
- Quantenelektronik ist ein relativ junges Forschungsgebiet und wendet die Ergebnisse der Quantentheorie auf die Entwicklung elektronischer Schaltkreise an.
- In der Theorie der Quantencomputer tritt die Physik in interdisziplinäre Zusammenarbeit mit der Informatik. Hier werden unter anderem Algorithmen mit geringerer Komplexität als bei klassischen Computern möglich.
- Die Beschleunigerphysik beschaftigt sich mit der Entwicklung von Teilchenbeschleunigern. Diese werden benötigt, um die Energiedichten der Elementarteilchenphysik zu erreichen, aber auch als Strahlenquelle für Untersuchungen in einem weiteren naturwissenschaftlichen Bereich.
- Die Reaktorphysik beschäftigt sich mit der technischen Beherrschung von Kernreaktionen in Kernreaktoren.
- Die Umweltphysik beschäftigt sich in ihrer Forschung vor allem mit den Bereichen Energie und Klima.
- Soziophysik und Wirtschaftsphysik wenden physikalische und statistische Methoden auf gesellschaftliche, wirtschaftliche, kulturelle und politische Phänomene an.

Methodik der Physik

Der Prozess der Erkenntnisgewinnung in der Physik verläuft in enger Verzahnung von Experiment und Theorie, besteht also aus empirischer Datengewinnung und -auswertung und gleichzeitig dem Erstellen theoretischer Modelle zu ihrer Erklärung. Dennoch haben sich im Verlauf des 20. Jahrhunderts Spezialisierungen herausgebildet, die insbesondere die professionell betriebene Physik heute prägen. Demnach lassen sich grob Experimentalphysik und theoretische Physik voneinander unterscheiden.

Experimentalphysik

Während manche Naturwissenschaften wie etwa die Astronomie und die Meteorologie sich methodisch weitgehend auf die Beobachtungen ihres Untersuchungsgegenstandes beschränken müssen, steht in der Physik das Experiment im Vordergrund. Dabei versucht die Experimentalphysik, durch Entwurf, Aufbau, Durchführung und Auswertung von Experimenten Gesetzmäßigkeiten in der Natur aufzuspüren und mittels empirischer Modelle zu beschreiben. Sie versucht einerseits physikalisches Neuland zu betreten, andererseits überprüft sie von der theoretischen Physik gemachte Vorhersagen. Grundlage eines physikalischen Experimentes ist es, die Eigenschaften eines zuvor präparierten physikalischen Systems, zum Beispiel eines Teilchenbeschleunigers, einer Vakuumkammer mit Detektoren oder eines geworfenen Steins durch Messung in Zahlenform auszudrücken, etwa als Länge einer Teilchenspur, Impulshöhe eines elektrischen Spannungspulses oder als Aufprallgeschwindigkeit. Konkreterweise werden entweder nur die zeitunabhängigen (statischen) Eigenschaften eines Objektes gemessen oder man untersucht die zeitliche Entwicklung (Dynamik) des Systems, etwa in dem man Anfangswerte und Endwerte einer Messgröße vor und nach dem Ablauf eines Vorgangs bestimmt oder alternativ kontinuierliche Zwischenwerte feststellt.

Theoretische Physik

Die Aufgabe der Theoretischen Physik wiederum besteht darin, die empirischen Modelle der Experimentalphysik mathematisch auf bekannte Grundlagentheorien zurückzuführen oder, falls dies nicht möglich ist, durch eine möglichst kleine Anzahl von Grundannahmen (Hypothesen) zu beschreiben. Sie leitet weiterhin aus bereits bekannten Modellen empirisch überprüfbare Voraussagen ab. Bei der Entwicklung eines Modells wird grundsätzlich die Wirklichkeit idealisiert; man konzentriert sich zunächst nur auf ein vereinfachtes Bild, um dessen Aspekte zu überblicken und zu erforschen; nachdem das Modell für diese Bedingungen ausgereift ist, wird es weiter verallgemeinert. Zur theoretischen Beschreibung eines physikalischen Systems benutzt man die Sprache der Mathematik. Seine Bestandteile werden dazu durch mathematische Objekte wie zum Beispiel Skalare oder Vektoren repräsentiert, die in durch Gleichungen festgelegten Beziehungen zueinander stehen. Der Zweck des Modelles ist es, aus bekannten Größen unbekannte zu errechnen und damit zum Beispiel das Ergebnis einer experimentellen Messung vorherzusagen. Phänomene der Welt, die sich nicht mathematisch beschreiben lassen, wie beispielsweise das menschliche Bewusstsein, werden gemeinhin nicht als Gegenstand der Physik angesehen. Das fundamentale Maß für die Qualität einer Theorie ist, wie in vielen Naturwissenschaften auch, die Übereinstimmung mit reproduzierbaren Experimenten. Durch den Vergleich mit dem Experiment lässt sich der Gültigkeitsbereich und die Genauigkeit einer Theorie ermitteln, allerdings lässt sie sich niemals „beweisen“. Um eine Theorie zu widerlegen, bzw. um die Grenzen ihres Gültigkeitsbereiches zu demonstrieren, genügt im Prinzip ein einziges Experiment, sofern es reproduzierbar ist. Experimentalphysik und theoretische Physik stehen also in steter Wechselbeziehung zueinander. Es kann allerdings vorkommen, dass Ergebnisse der einen Disziplin der anderen vorauseilen: So sind derzeit viele Voraussagen der Stringtheorie nicht experimentell überprüfbar; andererseits sind viele teilweise extrem genau gemessene Werte aus dem Gebiet der Teilchenphysik zum heutigen Zeitpunkt am Anfang des 21. Jahrhunderts durch die zugehörige Theorie, die Quantenchromodynamik, nicht berechenbar.

Mathematische Physik und Angewandte Physik

Zusätzlich zu dieser grundlegenden Teilung der Physik unterscheidet man manchmal noch zwei weitere Unterdisziplinen, die mathematische Physik und die angewandte Physik. Erstere wird gelegentlich als Teilgebiet der theoretischen Physik betrachtet, unterscheidet sich von dieser jedoch darin, dass ihr Studienobjekt nicht konkrete physikalische Phänomene sind, sondern die Ergebnisse der theoretischen Physik selbst. Sie abstrahiert damit von jedweder Anwendung und interessiert sich stattdessen für die mathematischen Eigenschaften eines Modells, insbesondere seine tiefer liegenden Symmetrien und Invarianzen. Auf diese Weise entwickelt sie Verallgemeinerungen und Varianten bereits bekannter Theorien, die dann wiederum als Arbeitsmaterial der theoretischen Physiker in der Modellierung empirischer Vorgänge Einsatz finden können. Die angewandte Physik steht dagegen in (unscharfer) Abgrenzung zur Experimentalphysik, teilweise auch zur theoretischen Physik. Ihr wesentliches Kennzeichen ist, dass sie ein gegebenes physikalisches Phänomen nicht um seiner selbst willen erforscht, sondern um die aus der Untersuchung hervorgegangenen Erkenntnisse zur Lösung eines (in der Regel) nicht-physikalischen Problems einzusetzen. Ihre Anwendungen liegen z. B. auf dem Gebiet der Technik oder Elektronik, in Medizin, Chemie oder Astronomie, aber auch in den Wirtschaftswissenschaften, wo z. B. im Risikomanagement Methoden der theoretischen Festkörperphysik zum Einsatz kommen.

Simulation/Computerphysik

Mit der fortschreitenden Entwicklung der Rechensysteme hat sich in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts und beschleunigt seit etwa 1990 die Computersimulation als neue Methodik innerhalb der Physik entwickelt. Computerphysiker sind keine reinen Theoretiker, da sie durch ihre Simulationen Theorien zu testen versuchen, aber auch keine reinen Experimentatoren, da ihre Experimente ausschließlich in der Welt des Rechners stattfinden. Die Bandbreite möglicher Simulationen deckt die komplette Spanne von der mathematischen Physik über Simulationen kosmologischer Modelle bis hin zur angewandten Physik ab. Naturgemäß hat dieser Bereich der Physik zahlreiche Anknüpfungspunkte an die Informatik.

Verhältnis zu anderen Wissenschaften

Abgrenzung zu anderen Wissenschaften

Zur Abgrenzung gegenüber der Biologie wird die Physik oftmals als die Wissenschaft von der unbelebten Natur bezeichnet. Eine Abgrenzung gegenüber der Chemie ist nicht so eindeutig; der Übergang von der Physik der Elektronenhülle, also der Atom- und Molekülphysik, zur Quantenchemie ist fließend. Die Mathematik beschreibt im Gegensatz zur Physik keine realen Objekte, sondern abstrakte Begriffe und deren Eigenschaften.

Wechselwirkung mit anderen Wissenschaften

Die Physik gilt als die grundlegende Naturwissenschaft, auf der alle anderen wie beispielsweise die Astronomie, die Chemie, die Geologie und letztlich auch die Biologie aufbauen. Physikalische Prinzipien und Modelle finden ihre Anwendung auch in Disziplinen jenseits der Naturwissenschaften, besonders im technischen Bereich, wie in den Ingenieurwissenschaften, aber auch in den quantitativen Wirtschaftswissenschaften. Umgekehrt haben auch oft Erkenntnisse aus anderen Fachgebieten wie der Mathematik oder der Astronomie die physikalische Forschung bereichert und stimuliert. Auch in der Philosophie finden die Erkenntnisse der Physik Beachtung: So versucht der philosophische Zweig der Metaphysik Erklärungen für das Wesen der Natur zu finden, während sich die Physik auf ihre Beschreibung beschränkt.

Physik als Studium

Das Physikstudium gliedert sich im deutschsprachigen Sprachraum in ein zweijähriges Grundstudium, an dass sich nach einer Vordiplom genannten Zwischenprüfung das Hauptstudium anschließt. Den Kern der Ausbildung bilden Experimentalphysik nebst Physikalischen Praktika und Theoretische Physik, dazu kommen Vorlesungen in Mathematik und Nebenfächern wie Chemie, Astronomie oder Informatik. In der Experimentalphysik folgt auf einen Grundkurs bestehend aus den Gebieten Mechanik, Schwingungs- und Wellenlehre, Akustik, Strömungslehre, Spezieller Relativitätstheorie, Elektrizitätslehre, Magnetismus, elektromagnetische Wellen, Optik und Wärmelehre eine Vorlesung über semiklassische Quantentheorie, Molekül- und Atomphysik. Danach schließen sich spezialisierte Vorlesungen über die modernen Forschungsgebiete der experimentellen Physik wie Plasmaphysik, Kernphysik, Teilchenphysik, Festkörper- und Halbleiterphysik an. Die Theoretische Physik wird im Rahmen des Studiums meist in einen Zyklus aus vier Gebieten eingeteilt: # Mechanik (Newton'sche Mechanik, Analytische Mechanik, Spezielle Relativitätstheorie, Hamilton'sche Mechanik) # Elektrodynamik (Elektro- und Magnetostatik, Maxwell'sche Elektrodynamik, Elektromagnetische Wellen, Spezielle Relativitätstheorie) # Quantenmechanik (Schrödinger'sche Wellenmechanik, Heisenbergsche Matrizenmechanik, Dirac-Notation, Grundzüge der Theoretischen Atomphysik, Einführung in die Relativistische Quantenmechanik) # Thermodynamik und Statistische Physik (Wärmelehre, Statistische Physik, Quantenstatistik, Vielteilchentheorie) Die Allgemeine Relativitätstheorie, Quantenfeldtheorien, Theoretische Festkörperphysik und weitere Gebiete sind an den meisten Universitäten als Spezialvorlesungen vertreten, gehören aber nicht zum Grundkanon.

Geschichte

Die neuzeitliche Geschichte der Physik wurzelt in antiken Vorarbeiten vor allem griechischer Gelehrter (insbesondere von Aristoteles) und beginnt etwa ab dem Jahr 1500. Seit dieser Zeit kann man von der Physik als eigenständiger Wissenschaft sprechen, obwohl es schon vorher physikalische Entdeckungen und Lehren gab, zum Beispiel über das Feuer, das Rad, das von Archimedes formulierte Hebelgesetz und seine Anwendung in einfachen Maschinen, erste Erkenntnisse in der Optik, der Flüssigkeitslehre und Vorstellungen vom Aufbau der Körper (Demokritsches Teilchenmodell).
- 1543 Veröffentlichung des heliozentrischen Weltbildes in „De Revolutionibus Orbium Coelestium“ („Von den Umdrehungen der Himmelskörper“) durch Nikolaus Kopernikus
- 1589 Fallgesetze (Galileo Galilei)
- 1609 Planetengesetze (Johannes Kepler)
- 1638 und 1650 Luftdruck und Vakuum entdeckt und angewendet (Evangelista Torricelli, Otto von Guericke)
- 1687 Grundgesetz der Mechanik (newtonsche Gesetze durch Isaac Newton)
- 1786 Elektrisches Grundgesetz (coulombsches Gesetz: zur Bestimmung der Kraft zwischen Ladungen)
- 1865 Theorie der elektromagnetischen Wellen (Maxwellgleichungen durch James Clerk Maxwell)
- 1895 Entdeckung der Röntgenstrahlung (X-Strahlung) durch Wilhelm Conrad Röntgen
- 1898 Entdeckung der natürlichen Radioaktivität einiger chemischer Elemente durch Marie und Pierre Curie
- 1900 Begründung der Quantenphysik durch Max Planck
- 1905 Formulierung der speziellen Relativitätstheorie durch Albert Einstein
- 1916 Veröffentlichung der allgemeinen Relativitätstheorie durch Albert Einstein
- 1938 Atomkernspaltung künstlich herbeigeführt durch Otto Hahn
- 1947 Entwicklung des Transistors durch William B. Shockley
- 1960 Entwicklung des ersten Lasers durch Theodore Maiman
- 1970 Erste kontrollierte Kernfusion im Fusionsreaktor Tokamak 3
- 1995 Erfolgreiche Bose-Einstein-Kondensation von Atomen Siehe auch: Portal:Physik, Physiker, Computerphysik, Einheitensystem, Naturkonstante, Physik für die Schule, Physikalisches System, Auf den Schultern von Giganten, Liste der Kurzschreibweisen (Physik), Liste physikalischer Sätze

Literatur


- Tipler, Paul A.; Mosca, Gene: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Spektrum Akademischer Verlag 2. Auflage 2004 ISBN 3-827-41164-5
- Feynman, Leighton, Sands: Vorlesungen über Physik. Oldenbourg 1999 ISBN 3-486-25857-5
- Gerthsen; Meschede: Gerthsen Physik. Springer-Verlag 22. Auflage 2004 ISBN 3-540-02622-3
- Demtröder: Experimentalphysik 3. Auflage Springer 2004 ISBN 3-540-26034-X
- Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Thomas Dorfmüller, Wilhelm T. Hering, Klaus Stierstadt:Lehrbuch der Experimentalphysik.de Gruyter 10. Auflage 1998 ISBN 3-110-12870-5

Weblinks


- Physik allgemein
  - [http://www.dpg-physik.de/ Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V.]
  - [http://www.ptb.de/ Physikalisch-Technische Bundesanstalt]
- Physik-Portale
  - [http://www.weltderphysik.de/ Welt der Physik]
  - [http://www.pro-physik.de/Phy/External/PhyH/ Findemaschine pro-physik.de]
  - [http://www.ptb.de/de/blickpunkt/interviews/_index.html Was ist Physik? Antworten prominenter Physiker]
  - [http://www.gym-hartberg.ac.at/gym/physik/them.htm Zusammenstellung wichtiger Themen der Physik]
  - [http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/cover.html Physik einfach erklärt] ! als:Physik ja:物理学 ko:물리학 ms:Fizik simple:Physics th:ฟิสิกส์ zh-min-nan:Bu̍t-lí-ha̍k

Kraft

Kraft ist eine Fähigkeit, etwas zu bewirken. Als physikalischer Fachbegriff bezeichnet Kraft die Fähigkeit, Körper zu beschleunigen oder zu verformen. Als physikalische Größe wird Kraft durch das Formelzeichen F (von frz./engl. force) bezeichnet. Ihre Einheit ist das Newton (N), zu Ehren von Sir Isaac Newton, der mit seinen Bewegungsgesetzen den modernen physikalischen Kraftbegriff schuf.

Wort- und Begriffsgeschichte

Das Wort Kraft ist altgermanischen Ursprungs; im Englischen hat craft infolge der Konkurrenz durch Altfrz. force eine eingeengte Bedeutungsentwicklung genommen. In der physikalischen Fachsprache ist Kraft spätestens im 17ten Jahrhundert mit Lat. vis, Frz. force gleichgesetzt worden (Kant: Von der wahren Schätzung der lebendigen Kräfte, 1747). Jenseits der Physik hat force im Engl. und Frz. breitere Bedeutungen als im Dt. und kann auch als Macht oder Stärke übersetzt werden (la force militaire d'un pays; la force du vent). Das griechische Wort für Kraft, δύναμις, lag der CGS-Einheit dyn zugrunde und lebt fort in Dynamik, was als physikalischer Fachbegriff die Lehre von der Bewegung unter dem Einfluss von Kräften bezeichnet. Im Deutschen bezeichnet Kraft eine körperliche oder geistige Voraussetzung zu bestimmten Handlungen (Muskelkraft; Krafttraining). In der zweiten Bedeutung – der Ausführung der Tätigkeit selbst (eine Kraft ausüben; unter der Kraft zusammenbrechen) kommt die Alltagsvorstellung von Kraft dem physikalischen Fachbegriff nahe. Der umgangssprachliche Kraftbegriff umfasst jedoch auch die Arbeitskraft oder die Schreibkraft. Der Begriff wurde früh auch auf Nichtlebendiges übertragen, so in Heilkraft (getrockneter Kräuter oder eines bestimmten Wassers). In der Rechtssprache bedeutet Kraft seit dem Mhd. Gültigkeit, heute nur noch in bestimmten Formeln: in/außer Kraft bleiben/treten/setzen, vgl. rechtskräftig. Aus in/durch Kraft entstand die Präposition kraft (kraft Amtes). Als physikalischer Fachbegriff wurde Kraft von Archimedes eingeführt und von Galilei aufgegriffen. Isaac Newton gelang es in seinen Bewegungsgesetzen (veröffentlicht 1687) den Begriff Kraft in bis heute gültiger Weise zu präzisieren. Bis weit ins 19te Jahrhundert benutzten Physiker das Wort Kraft jedoch auch in Bedeutungen, die nicht durch die newtonschen Gesetze gedeckt waren, und zwar insbesondere auch in der Bedeutung von Energie, denn der moderne Energiebegriff wurde erst mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik (Julius Robert von Mayer, 1842) geschaffen. Während die Kraft wie auch die Energie in der Physik von Newton über ihre Ursachen und Wirkungen differenziert betrachtet wird (Reibungskraft, Fliehkraft, Schwerkraft, kinetische Energie, potentielle Energie, Wärmeenergie usw.), unterscheidet die moderne Physik noch vier Grundkräfte und nennt sie auch Wechselwirkungen:
- Elektromagnetische Wechselwirkung
- Schwache Wechselwirkung
- Starke Wechselwirkung
- Gravitation Die Erscheinungen, die durch den Magnetismus und "magnetische Kräfte" beschrieben werden, sind lediglich ein relativistischer Nebeneffekt elektrischer Ströme. Alle newtonschen Kräfte lassen sich auf diese vier zurückführen. Eine wahrscheinliche Hypothese geht davon aus, dass auch sie in Wirklichkeit nur verschiedene Ausprägungen der selben Sache sind. Allerdings ist es bisher erst gelungen, die Elektromagnetische und die Schwache Wechselwirkung einheitlich zu erklären ("Elektroschwache Wechselwirkung").

Wirkung und vektorieller Charakter von Kraft

Kräfte erkennt man an ihren Wirkungen:
- Eine Kraft kann die Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung eines Körpers ändern.
- Eine Kraft kann einen Körper verformen (Deformation).
Davon gibt es zwei Arten: #Elastizität: Fähigkeit von Stoffen, eine Formänderung rückgängig zu machen, sobald die einwirkende Kraft wegfällt. #Plastizität (Duktilität): Vermögen eines Werkstoffes, seine Gestallt beizubehalten, die durch eine Krafteinwirkung entstanden ist. Um eine Kraft zu beschreiben, genügt es nicht, Zahlenwert und Einheit anzugeben; wichtig ist auch die Richtung, in die die Kraft wirkt:
- Wenn die Kraft in die gleiche Richtung zeigt wie die Geschwindigkeit des Körpers, auf den sie wirkt, beschleunigt sie ihn (Beschleunigung). Wenn die Kraft der Geschwindigkeit entgegengesetzt ist, bremst sie ihn ab. Bei jedem anderen Winkel zwischen Kraft und Geschwindigkeit bewirkt die Kraft auch eine Richtungsänderung (Querbeschleunigung).
- Die Verformung eines Körpers kommt genau genommen nicht durch eine einzelne Kraft zustande, sondern dadurch, dass an verschiedenen Angriffspunkten verschiedene Kräfte wirken (Spannung). Je nachdem, wie diese Kräfte gerichtet sind, wird der Körper gedehnt, komprimiert oder verzerrt. Eine physikalische Größe, die wie die Kraft erst durch die Angabe von Zahlenwert, Einheit und Richtung festgelegt ist, nennt man eine vektorielle Größe. Solche Größen kann man als Pfeile darstellen. In einem kartesischen Koordinatensystem hat ein Kraftvektor drei Komponenten: :F = (Fx; Fy; Fz) Hier und im Folgenden kennzeichnen wir Vektoren durch Fettdruck. Um beispielsweise die Gewichtskraft FG zu beschreiben, mit der ein Körper der Masse m von der Erde angezogen wird, wählt man ein Koordinatensystem mit vertikaler z-Achse und erhält (mit der Erdbeschleunigung g) :FG=(0; 0; m · g). Um mechanische Spannungen zu beschreiben, muss man Kraft sogar als ein vektorielles Feld auffassen: in jedem Angriffspunkt, bezeichnet durch den Ortsvektor r, kann prinziell eine andere Kraft F(r) herrschen.

Kraft in den newtonschen Gesetzen

Zum vektoriellen Charakter der Kraft gehört, dass sich entgegengerichtete Kräfte nach den Regeln der Vektoraddition aufheben können. Ist das der Fall, herrscht ein Kräftegleichgewicht. Ein Körper bewegt sich geradlinig, solange die auf ihn wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind. Insbesondere bleibt ein ruhender Körper in Ruhe. Auf diesem ersten newtonschen Axiom beruht die gesamte Statik. Nach dem zweiten newtonschen Axiom bewirkt eine Kraft F, die auf einen freien Körper ausgeübt wird, eine Änderung von dessen Impuls p: in jedem infinitesimal kurzen Zeitraum dt ändert sich der Impuls des Körpers um dp gemäß :F = d p / d t. Der Impuls eines Körpers hängt über p = m v mit Masse m und Geschwindigkeit v zusammen; da die Masse des Körpers in den meisten Anwendungen konstant bleibt (bekannte Ausnahme: die Herleitung der Raketengleichung), schreibt man das zweite newtonsche Axiom meistens in der Form :F = m d v / d t = m · a wobei a für die auf den Körper wirkende Beschleunigung steht. Diese Gleichung ist der Prototyp einer Bewegungsgleichung: wenn die Kraft F(r; t), sowie die Anfangsposition und Anfangsgeschwindigkeit eines Körpers gegeben sind, dann legt die Gleichung F = m · a den gesamten weiteren Bewegungsverlauf des Körpers fest. Die Hauptaufgabe der theoretischen Mechanik besteht darin, mit Hilfe der Vektoranalysis oder unter Nutzung des Lagrange- oder Hamilton-Formalismus diese Berechnung tatsächlich auszuführen. Die grundsätzliche, wenn auch nicht praktische Möglichkeit, aus gegebenen Anfangsbedingungen und Kräften die Bewegung beliebig komplizierter Systeme vorauszuberechnen, trug im 18. Jahrhundert zur Verbreitung eines mechanistischen Weltbildes bei. Das mechanistische Weltbild erklärt gut konservative Systeme, aus denen keine Energie entweicht. In der Praxis kommen jedoch nicht nur konservative Kräfte vor, sondern auch Reibungskräfte, die zur Erzeugung von Wärme führen, was nichts anderes ist, als ungeordnete Bewegung auf mikroskopischem Niveau. Die Entropie jedes Systems erhöht sich somit unumkehrbar, man spricht auch vom Wärmetod. Die Thermodynamik ergänzt die Mechanik entsprechend. Die Paradoxa der statistischen Mechanik, die Quantenmechanik und die Chaostheorie zeigten seit ungefähr 1900 grundsätzliche Grenzen der Berechenbarkeit in Modellen der klassischen Physik auf.

Messung von Kräften

Die Definition der SI-Einheit Newton als abgeleitete Einheit, 1 N = 1 kg · m / s², beruht auf der Möglichkeit, gemäß F = m · a eine Kraft über die von ihr verursachte Beschleunigung zu messen. Im Schulunterricht und in einigen anspruchslosen Anwendungen der Mechanik misst man Kräfte hingegen über die Verformung von Federn (die letztlich gegen F = m · a kalibriert sind). Dabei nutzt man das Hooke'sche Gesetz, demzufolge eine nicht zu starke Ausdehnung (Überdehnung) einer Spiralfeder der ausgeübten Kraft proportional ist. Die Kraft für das Zusammendrücken oder Auseinanderziehen ist jeweils: F = k · s, wobei s die Verlängerung oder Verkürzung in beispielsweise Zentimetern [cm] ist. Der Ausdruck k steht für die Federeigenschaft (weich oder hart), der sogenannten Federkonstante mit der Einheit [kp/cm]. Ist der Federweg z. B. 10 cm bei einer Feder mit k = 5 kp/cm, dann ist das Produkt F = 5 kp/cm · 10 cm = 50 kp

Verschiedene Kräfte

Gewichtskraft, träge und schwere Masse, ultra schwere Masse

Die Gravitation macht sich als Schwerkraft oder, gleichbedeutend, Gewicht oder Gewichtskraft bemerkbar. Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird. Diese Kraft ist proportional zur Masse m des Körpers, :FG = m · g. Der Proportionalitätsfaktor g ist schwach ortsabhängig; im Schulunterricht wird er daher Ortsfaktor genannt. Er hat in Mitteleuropa den ungefähren Zahlenwert g = 9,81 N / kg; für viele Anwendungen genügt es, mit der Näherung 10 N/kg zu rechnen. Wenn man FG in die linke Seite der newtonschen Bewegungsgleichung F = m · a einsetzt, erhält man m · g = m · a, wobei g für einen senkrecht nach unten gerichteten Vektor mit Betrag g steht. Aus dieser Beziehung kürzt sich die Masse m heraus, so dass man den Ortsfaktor g als eine Beschleunigung, die Erdbeschleunigung, identifizieren kann; folglich gibt man g auch in der Einheit m/s2 an. Dass die Masse eines Körpers sowohl in die Bewegungsgleichung F = m · a als auch in die Gewichtskraft FG = m · g eingeht, ist vielleicht der erstaunlichste Befund der newtonschen Mechanik. Man hat zwischen träger Masse (in der Bewegungsgleichung) und schwerer Masse (in der Bestimmung der Gewichtskraft) unterschieden und experimentell Abweichungen gesucht, aber nicht gefunden. Erst mit der allgemeinen Relativitätstheorie wurde erklärt, warum träge und schwere Masse tatsächlich exakt übereinstimmen.

Elektromagnetische Kräfte

Elektromagnetische Kräfte können als Anziehung oder Abstoßung zwischen elektrisch geladenen Körpern oder zwischen Magneten beobachtet werden. Viel bedeutsamer ist aber, dass solche Kräfte auch im Inneren von Materie wirken. Unsere Stoffwelt ist zusammengesetzt aus elektrisch positiv geladenen Atomkernen und negativ geladenen Elektronen. Positive und negative Ladungen kompensieren sich gegenseitig, so dass Alltagsgegenstände als ganze in der Regel elektrisch ungeladen sind. Selbst in elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen herrscht, relativ gesehen, nur ein ganz geringer Elektronenüber- oder unterschuss. Deshalb sind die im Inneren von Materie wirkenden Kräfte um viele Größenordnungen stärker als elektrostatische Kräfte zwischen Alltagsgegenständen. Im wesentlichen bestehen die elektromagnetischen Kräfte im Inneren von Materie aus der elektrostatischen Anziehung und Abstoßung zwischen Elektronen und Atomkerne sowie aus der Lorentzkraft, die auf in Magnetfeldern bewegte Elektronen wirkt. Diese fundamentalen Kräfte machen sich in vielfältiger Weise bemerkbar:
- als Widerstand, den ein Körper einer Verformung entgegensetzt (Federkraft, Kompressibilität, Schubmodul);
- als Reibung zwischen den Oberflächen verschiedener Körper;
- als elektromotorische Kraft, die Elektronen durch einen Leiter treibt;
- in Fluiden als Kompressibilität und Viskosität.

Scheinkräfte

Im einfachsten Anwendungsfall beschreibt die newtonsche Bewegungsgleichung F = m · a die Bewegung eines einzelnen Körpers in einem gegeben Kraftfeld. In dieser Gleichung steht a für die zweite Zeitableitung des Ortsvektors r(t) des Körpers; die Kraft F ist in der Regel orts-, wenn nicht auch noch zeitabhängig. Das volle mathematische Problem der newtonschen Mechanik lautet also, unter gegebenen Anfangsbedingungen r(0) und v(0) aus der vektoriellen Differentialgleichung :F(r(t)) = m · d2 r(t) / d t2 den zeitlichen Verlauf von r(t) zu bestimmen. Die mathematische Struktur dieser Gleichung ist so anspruchsvoll, dass selbst eine so einfach formulierte Aufgabe wie die Berechnung einer Planetenbahn im Feld einer mit 1 / r2 abnehmenden Zentralkraft im gymnasialen Schulunterricht in aller Regel unzugänglich bleibt. Nichtsdestoweniger sind Ergebnisse der newtonschen Mechanik längst in unser Alltagsdenken eingedrungen. Das wurde möglich, indem man an diese Ergebnisse eine eigene Begrifflichkeit geknüpft hat. Diese Begrifflichkeit besteht insbesondere aus einer ganzen Reihe von Scheinkräften, hinter denen sich partielle Lösungen oder Umformungen der newtonschen Gleichung verbergen. Beispiele für solche Scheinkräfte sind
- die Zentrifugalkraft, (Fliehkraft; siehe auch Zentripetalkraft);
- die Coriolis-Kraft;
- diverse Zwangskräfte in der technischen Mechanik. Ein Beispiel für einen anderen Begriff, der eine ganze Klasse von Kraftwirkungen zusammenfasst, ist das Drehmoment.

Eingeprägte Kräfte und Zwangskräfte, Auflagerkräfte

Um in der Technischen Mechanik technische Systeme (z. B. Tragwerke) einer Berechnung zugänglich zu machen, werden Bindungen zwischen den Körpern des Systems bzw. zwischen dem System und seiner Umwelt, die nur geringe Formänderungen zulassen, als starre Bindungen idealisiert. Solche starren Bindungen sind in der Regel Gelenke zwischen den Körpern oder Auflager. Damit geht der physikalische Charakter dieser Bindungen verloren, und die durch diese Bindungen bedingte mechanische Wechselwirkung der Körper wird durch die Zwangskräfte repräsentiert. Im Gegensatz dazu stehen die eingeprägten Kräfte, die – wie oben erläutert – ihre Ursache in physikalischen Gesetzen haben. Eingeprägte Kräfte und Zwangskräfte erfüllen zusammen die Gleichgewichtsbedingungen.

Weblinks


- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph08/m06_hooke.htm Krafteinführung und Gesetz von Hooke]
- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph08/m07_zus_zerl.htm Kraftaddition und Zerlegung] Kategorie:Physikalische Größe Kategorie:Mechanik ja:力 simple:Force (physics)

Konservative Kraft

Eine Kraft heißt konservativ, wenn sie Arbeit verrichtet, die Menge der Arbeit aber unabhängig vom zurückgelegten Weg ist, sondern nur von Ausgangs- und Endpunkt abhängt. Ein solches Kraftfeld lässt sich als Gradient eines Potentials schreiben. Eine konservative Kraft ist somit die Gravitation, es kommt bei der Arbeit nur auf die Höhendifferenz an, aber nicht auf den in andere Richtungen zurückgelegten Weg. Das Gegenteil ist die dissipative Kraft, die umso mehr Arbeit verrichtet, je länger der Weg ist. Eine dissipative Kraft ist die Reibung. Konservative Kräfte sind typisch für ein konservatives System, in dem die Energie erhalten bleibt, während dissipative Kräfte in dissipativen Systemen auftreten, denen durch Wärmeverlust Energie entzogen wird. Kategorie:Mechanik Kategorie:Thermodynamik

Ingenieurwesen

Als Ingenieurwissenschaften werden diejenigen Wissenschaften bezeichnet, die sich mit der technischen Entwicklung und Konstruktion von (meist industriell einsetz- oder fertigbaren) Produkten beschäftigen und dabei naturwissenschaftliche Erkenntnisse praktisch anwenden. Die klassischen Ingenieurwissenschaften sind das Bauingenieurwesen (einschl. Vermessungswesen), der Maschinenbau und die Elektrotechnik. Hinzugezählt werden auch die jüngeren Studiengänge Sicherheitstechnik, Haus- und Gebäudetechnik, das Chemieingenieurwesen sowie die Feinwerktechnik. Es existieren in unterschiedlichen Bereichen Überschneidungen zwischen diesen Disziplinen, so dass die Übergänge fließend sind. Strittig ist, inwieweit das Wirtschaftsingenieurwesen als Kombinations- und Randfach zur Betriebswirtschaftslehre in technischen Umfeldern und die Informatik Ingenieurwissenschaften seien.

Selbstverständnis

Die Ingenieurwissenschaften verstehen sich als angewandte Wissenschaften. Es wird auch Grundlagenforschung betrieben, aber das Hauptaugenmerk liegt auf der praktischen Umsetzung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse bei der Realisierung technischer Produkte. Die Ingenieurwissenschaften erheben nicht den Anspruch, eine exakte Wissenschaft im eigentlichen Sinne zu sein: Zu viele der Grundlagen, die bei der praktischen Anwendung von Naturwissenschaften auftreten, sind in ihrer Kombination zu komplex, um exakt berechnet werden zu können. Daher versuchen die Ingenieurwissenschaften, praktikable Verfahren zu finden, um die technischen Vorgänge sicher zu beherrschen. In der Regel geschieht dies dadurch, dass mathematische, zu komplexe Aufgaben durch Annahmen vereinfacht werden, wobei sichergestellt wird, dass man bei den Annahmen "auf der sicheren Seite" bleibt. Zudem bemüht man sich, durch zusätzliche Sicherheitsfaktoren bei den Berechnungen Unwägbarkeiten vorzubeugen. Grundlegend gewandelt hat sich die Ingenieurwissenschaft durch die Einführung der Computer. Während vorher mit Versuchen die konstruktiven Annahmen überprüft werden mussten bzw. Daten für die Konstruktion lieferten (etwa die Festigkeit eines Stahlträgers), so können heute immer mehr Versuche durch numerische Simulationen am Computer ersetzt werden.

Ausbildung und Fächerkanon

Ingenieurwissenschaften werden in Deutschland an Universitäten, Technischen Hochschulen und Fachhochschulen (früher: Ingenieurschulen) sowie Berufsakademien gelehrt. Die Studiengänge schließen mit einem Bachelor, Diplom (FH), Master, Diplom, Diplom (BA) in Österreich z.T. auch mit einem Magister, ab. An den bis in die frühen 1970er Jahren üblichen Ingenieurschulen (heute in Deutschland durch Fachhochschulen, in Österreich durch Höhere Technische Lehranstalten (sog. HTLs) ersetzt) gab es den Ing. Grad., den graduierten Ingenieur als Abschluss. Die Studienabschlüsse der Universitäten und Fachhochschulen sind akademische Grade, die der Berufsakademien nicht. Im Jahre 2005 wurde die Studie "Indikatoren zur Ausbildung im Hochschulbereich veröffentlicht". Derzufolge gefährdet der Mangel an jungen Ingenieuren sogar den Technologiestandort Deutschland. Im Vergleich der OECD-Länder weise Deutschland in den letzten Jahren zwar einen starken Zuwachs in der Anfängerquote bei den Ingenieurwissenschaften auf, sie bleibe jedoch immer noch weit hinter dem Niveau anderer Länder zurück. Die Fächergruppe Mathematik/Naturwissenschaften verzeichnete einen Zuwachs von mehr als 1000 Absolventen, ebenso stieg die Anzahl der Informatiker. Physiker und Chemiker liegen jedoch auf stark niedrigem Niveau, was die Anzahl der Absolventen betrifft. Als besonders problematisch wird die Situation in den Ingenieurwissenschaften beschrieben. Nur noch 18,1 Prozent der Hochschulabsolventen verfügen über einen ingenieurwissenschaftlichen Studienabschluß. Die Zahl der Absolventen betrug im Jahre 2003 rund 33.000. Die Berufschancen für Ingenieurwissenschaftler werden als "sehr günstig" eingestuft. Ein Jahr nach dem Studienabschluß stehen der Expertise "Bericht zur technologischen Leistungsfähigkeit Deutschlands 2005" zufolge mehr als 90 Prozent der Ingenieure und Informatiker in einem regulären Erwerbsverhältnis. Es wird demnach ausdrücklich empfohlen, bei jungen Menschen das Interesse für die Aufnahme eines Studiums in den für die technologische Leistungsfähigkeit Deutschlands wichtigen Bereichen zu wecken und insbesondere Frauen für die technischen Berufe zu mobilisieren. Die naturwissenschaftlichen Grundlagenfächer, auf denen die Ingenieurwissenschaften aufbauen, sind insbesondere die Mathematik und die Physik, aber auch die Chemie (z.B. im Werkstoff- und Baustoffbereich) oder die Geologie (im Bereich des Bauingenieurwesens). Auf diesen naturwissenschaftlichen Grundlagen bauen die ingenieurwissenschaftlichen Grundlagenfächer auf. Hier wären insbesondere die Mechanik (mit den Teilbereichen der Statik und Dynamik) zu nennen, die angewandte Thermodynamik und die Elektrotechnik. Zu diesen Grundlagenfächern gesellen sich methodenorientierte Grundlagenfächer wie beispielsweise die Konstruktionslehre, sowie ergänzende Grundlagen aus der Betriebswirtschaft und Informatik. Auf diesen Grundlagen setzen die eigentlichen Ingenieurwissenschaften auf, die im folgenden dargestellt werden. In den Grenzbereichen zwischen den Arbeitsgebieten etablieren sich häufig eigenständige Fächer (zum Beispiel die Mechatronik). #Bauingenieurwesen ##Grundlagenfächer Mechanik, Hydromechanik, Festigkeitslehre, Baustoffkunde ##Fachrichtungen: Hochbau, Tiefbau, Wasserbau, Wasserwirtschaft, Verkehrswesen #Maschinenbau ##Grundlagenfächer: Mathematik, Physik, Technische Mechanik und Festigkeitslehre, Werkstoffkunde, Thermodynamik, Strömungslehre, Konstruktionslehre, Regelungstechnik (einschl. Steuerungstechnik), Messtechnik, elektronische Datenverarbeitung ##Kernfächer: Maschinenelemente, Maschinendynamik, Fluidenergiemaschinen, Wärmekraftmaschinen (speziell Strömungsmaschinen und Kolbenmaschinen), Verfahrenstechnik und Apparatebau, Fluidantriebe ##Fachrichtungen / spezielle Kernfächer der Fachrichtungen: ###Anlagenbau, Umwelttechnik ###Energietechnik, Klimatechnik ###Fertigungstechnik ###Fördertechnik ###Kraftfahrzeugtechnik ###Luft- und Raumfahrttechnik ###Schweißtechnik #Elektrotechnik ##Grundlagenfächer: Mathematik, Physik, Chemie, Bauelemente, Schaltungstheorie, Theorie der Felder und Wellen, Konstruktionslehre, Informatik ##Fachrichtungen: ###Elektronik ####Analogtechnik ####Digitaltechnik ####Elektronische Bauelemente ####Leistungselektronik ###Energietechnik ####Hochspannungstechnik ####Leistungselektronik ####Energieerzeugung ####Antriebstechnik ###Nachrichtentechnik ####Technische Informatik ####Computertechnik ####Signaltheorie und -verarbeitung ####Informationstheorie ####Kryptologie ###Hochfrequenztechnik ####