Die Physik (über lateinisch physica ‚Naturlehre‘ aus griechisch φυσική physikē ‚wissenschaftliche Erforschung der Naturerscheinungen‘, ‚Naturforschung‘) ist eine Naturwissenschaft und untersucht die grundlegenden Phänomene in der Natur.
Um deren Eigenschaften und Verhalten anhand von quantitativen Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären, befasst sie sich insbesondere mit Materie und Energie und deren Wechselwirkungen in Raum und Zeit. Erklären bedeutet hier einordnen, vergleichen, allgemeineren Erscheinungen zuordnen; die Frage, „warum“ die Natur sich so und nicht anders verhält, kann die Physik nicht beantworten.
Die Arbeitsweise der Physik besteht in einem Zusammenspiel experimenteller Methoden und theoretischer Modellbildung. Physikalische Theorien bewähren sich in der Anwendung auf Systeme der Natur, indem sie bei Kenntnis von deren Anfangszuständen möglichst genaue Vorhersagen über spätere Zustände erlauben. Erkenntnisfortschritte ergeben sich durch das Wechselspiel von Beobachtung und Experiment mit der Theorie.
Eine neue oder weiterentwickelte Theorie kann bekannte experimentelle Ergebnisse besser oder überhaupt erstmals erklären und darüber hinaus neue Experimente anregen, deren Ergebnisse dann die Theorie bestätigen oder ihr widersprechen. Umgekehrt geben unerwartete Beobachtungs- oder Versuchsergebnisse Anlass zur Theorieentwicklung.
Die Erkenntnisfortschritte führen beispielsweise zur Anwendbarkeit auf weitere Systeme, zu genaueren Beschreibungen, Vereinfachungen des theoretischen Apparats oder zu neuen oder erleichterten praktischen Anwendungen.
Fachrichtungen wie Chemie, Geologie, Biologie und Medizin sowie viele Ingenieurwissenschaften nutzen intensiv Erkenntnisse und Modelle aus der Physik.
Unterrichtsthema: Gleichförmige Bewegung (GFB)
Die drei linearen Bewegungsarten:
A. Die Geschwindigkeit bleibt gleich: Gleichförmige Bewegung
B. Die Geschwindigkeit wird größer: Beschleunigte Bewegung
C. Die Geschwindigkeit wird kleiner: Verzögerte Bewegung
(Negativ beschleunigte Bewegung)
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Formel der Geschwindigkeit |
Definition der Durchschnittsgeschwindigkeit:
Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist der Quotient aus dem zurückgelegten Weg und der dafür benötigten Zeit.
Unterrichtsthema: Gleichmäßig beschleunigte Bewegung (GMBB)
Merksatz 1: Definition der Beschleunigung α
Unter der Beschleunigung versteht man den Quotienten aus der Geschwindigkeitsänderung und der zugehörigen Zeitspanne t.
Die Grundformel der GMBB:
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Formel der Beschleunigung |
Merksatz 2: Ursache der GMBB & Formel für v
Ein Körper bewegt sich mit GMBB, wenn eine konstante Kraft auf ihn wirkt.
Die Geschwindigkeit wächst dann linear mit der Zeit, also ist α konstant.
Merksatz 3: Allgemeine Formel für s
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Formel der Strecke - Geschwindigkeit - Beschleunigung - Zeit |
Merksatz 4: Die Beschleunigung ist ein Vektor
Ein Abbremsen von einer größeren auf eine kleinere Geschwindigkeit bedeutet negative Beschleunigung. Allgemein: Wirkt eine Kraft gegen die positiv definierte Ortsachse, so entsteht eine negative Beschleunigung. α (wie F) ist also ein Vektor.