{"id":3156,"date":"2012-04-25T07:17:04","date_gmt":"2012-04-25T06:17:04","guid":{"rendered":"http:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/?p=3156"},"modified":"2012-04-25T07:17:04","modified_gmt":"2012-04-25T06:17:04","slug":"was-sind-physikalische-gesetze","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ekkehard-friebe.de\/blog\/was-sind-physikalische-gesetze\/","title":{"rendered":"Was sind physikalische Gesetze?"},"content":{"rendered":"
\n
\"\"<\/dt>\n<\/dl>\n

Von Ekkehard FRIEBE,<\/span><\/strong><\/span><\/a> M\u00fcnchen<\/p>\n

Quelle:<\/strong> FRIEBE, E. (1988): \u201eWas sind physikalische Gesetze?\u201c,
\nZeitschrift \u201eraum & zeit\u201c, <\/strong>32\/88, S. 88 – 91\u00a0\n<\/p>\n

Zur Wissenschaft und Forschung \u00a0– \u00a0so wie \u201eraum & zeit\u201c <\/strong>sie versteht \u00a0– \u00a0geh\u00f6rt, da\u00df man alles kritisch hinterfragt. Selbst sogenannte Gesetze. Zu den erfreulichsten Forschern in diesem Sinne geh\u00f6rt Ekkehard Friebe, dessen Beitr\u00e4ge regelm\u00e4\u00dfig positives Echo ausl\u00f6sen. Zur Wissenschaft und Forschung geh\u00f6rt nicht elit\u00e4res Denken, Rechthaberei, Intoleranz und die w\u00fctende Verteidigung von Irrt\u00fcmern. Wissenschaft lebt – wie die Demokratie – von Kritik und nicht vom Jubel, vom Dialog und nicht vom Dogma. Daher kann die Forderung, die der Autor mit diesem Beitrag stellt, endlich den Begriff \u201ephysikalisches Gesetz\u201c zu vermeiden und ihn in der Regel durch \u201eDefinitionsgleichung\u201c zu ersetzen, gar nicht hoch genug eingesch\u00e4tzt werden. <\/em><\/p>\n

In zahlreichen Lehrb\u00fcchern der Physik findet man sogenannte \u201ephysikalische Gesetze\u201c in mathematischer Schreibweise, die bei Sch\u00fclern und Studenten den Eindruck erwecken k\u00f6nnen, als handle es sich hierbei um naturgegebene Zusammenh\u00e4nge, die nur so <\/strong>dargestellt werden k\u00f6nnten. Es wird hierbei jedoch nicht klar genug unterschieden zwischen durch Vereinbarung festgesetzten Definitionen <\/strong>und davon abgeleiteten mathematischen Zuordnungen. Im Folgenden soll ein simpler Dialog das Wesen einer physikalischen Definition veranschaulichen.<\/p>\n

Gibt es eine experimentelle Best\u00e4tigung des \u201eOHM-schen Gesetzes\u201c?<\/strong><\/p>\n

So eine dumme Frage! Das wei\u00df doch jedes Kind, da\u00df dieses Gesetz von dem bekannten Physiker Georg Simon OHM vieltausendfach in der Praxis bew\u00e4hrt ist und schon von Halbw\u00fcchsigen ohne Schwierigkeiten experimentell \u00fcberpr\u00fcft werden kann.
\nWird es auch \u00fcberpr\u00fcft? Mit welchen Fehlertoleranzen wird es \u00fcberpr\u00fcft? Wie erfolgt eine solche \u00dcberpr\u00fcfung?
\nDas ist doch ganz einfach! Ich nehme einen metallischen Leiter, lege eine elektrische Gleichspannung an die Enden des Leiters an und messe den durch den Leiter flie\u00dfenden Strom. Dann erh\u00f6he ich die elektrische Gleichspannung um z. B. 10% und messe erneut den Strom. Ich stelle fest, da\u00df sich auch der Strom um 10% erh\u00f6ht hat. Damit ist die Proportionalit\u00e4t zwischen Spannung und Strom bewiesen und das OHM-sche Gesetz best\u00e4tigt.
\nGilt das auch, wenn ich den Strom so stark erh\u00f6he, da\u00df sich der elektrische Leiter merklich erw\u00e4rmt?
\nDann nat\u00fcrlich nicht wegen des Temperatur-Koeffizienten des Leiters!
\nGilt das auch, wenn ich statt eines metallischen Leiters einen Halbleiter verwende?
\nDann nat\u00fcrlich nicht!
\nGilt das auch bei Wechselspannung?
\nDann nat\u00fcrlich nicht wegen der Selbstinduktivit\u00e4t des Leiters!
\nWann gilt das OHM-sche Gesetz denn \u00fcberhaupt?
\nJa … man hat da einen speziellen Widerstandsdraht, den so genannten Konstantan-Draht, <\/strong>entwickelt. Der hat \u00fcberhaupt keinen Temperatur-Koeffizienten. Da gilt das OHM-sche Gesetz streng und absolut!
\nAuch wenn ich den Strom so stark erh\u00f6he, da\u00df aufgrund der Verlustw\u00e4rme die Schmelztemperatur des Konstantan-Drahtes \u00fcberschritten wird?
\nDann nat\u00fcrlich nicht!<\/p>\n

Wann gilt dann das OHM-sche Gesetz \u00fcberhaupt noch?
\nDie L\u00f6sung des Problems liegt darin: Das OHM-sche Gesetz ist \u00fcberhaupt keine physikalische Gesetzm\u00e4\u00dfigkeit, die aus irgendwelchen Einfl\u00fcssen der Natur folgt, sondern eine Definitionsgleichung <\/strong>f\u00fcr einen idealisierten Widerstandsbegriff. <\/strong>Mit dieser Begriffsdefinition ist feststellbar, ob ein Leiter oder Halbleiter der verschiedensten Eigenart vorliegt (Hei\u00dfleiter, Kaltleiter, Fotowiderstand, Diode, Tunneldiode, Hallgenerator, Varistor o. \u00e4.) oder ob Einfl\u00fcsse von au\u00dfen (z.B. Wechselspannung, Erw\u00e4rmung, magnetischer oder optischer Einflu\u00df) gegeben sind (vgl. FRANKE 1969: \u201eLexikon der Physik\u201c). Um alle diese Einfl\u00fcsse ber\u00fccksichtigen zu k\u00f6nnen, verwendet man den Begriff des differentiellen Widerstandes: <\/strong>\n<\/p>\n

Rdiff <\/sub>= dU\/dI <\/strong><\/p>\n

Hiermit l\u00e4\u00dft sich der \u00f6rtliche oder momentane Widerstandswert an jeder Stelle einer noch so gekr\u00fcmmten Widerstandszuordnung ausdr\u00fccken. Denn im \u201eDifferentiellen\u201c ist jede Zuordnung \u201elinear\u201c! Hierbei sind auch negative Werte des differentiellen Widerstandes m\u00f6glich (Tunneldiode).
\n\u00c4hnliche Betrachtungen gelten auch f\u00fcr andere sogenannte \u201ephysikalische Gesetze\u201c, die oft nur Definitionsgleichungen im oben aufgezeigten Sinne sind.\n<\/p>\n

Grunds\u00e4tzlich gilt jede Definitionsgleichung a priori <\/strong>unabh\u00e4ngig von experimentellen Befunden, solange die Fachwelt die damit festgelegte Vereinbarung <\/strong>anerkennt. F\u00fcr eine Definitionsgleichung gibt es daher weder eine VERIFIZIERUNG noch FALSIFIZIERUNG. Sie kann sich allerdings im Verlaufe der wissenschaftlichen Entwicklung als unzweckm\u00e4\u00dfig erweisen. Dann sollte sie durch eine andere Definition abgel\u00f6st werden.<\/p>\n

Da auch abgeleitete mathematische Zuordnungen der Physik stets auf Definitionsgleichungen beruhen, die ihrerseits weder verifizierbar noch falsifizierbar sind, kann eine mathematische Funktion zur Beschreibung eines physikalischen Sachverhaltes niemals experimentell bewiesen <\/strong>werden. Nicht einmal einem Lineal, und sei es noch so gut gearbeitet, kann man eine Gerade oder eine lineare Funktion zuordnen, wenn man es genau nimmt. Denn wenn man das Lineal unter dem (Elektronen-) Mikroskop betrachtet, zeigt sich eine sehr unregelm\u00e4\u00dfige Struktur, die mit einer Geraden nur sehr wenig zu tun hat. Au\u00dferdem reicht ein Lineal nicht von plus <\/strong>bis minus <\/strong>Unendlich, was ein wesentliches Charakteristikum einer mathematischen <\/strong>Geraden ist. Die Gerade oder lineare Funktion ist daher nur die Definition <\/strong>eines idealisierten <\/strong>Lineals, das in der Praxis nur begrenzt genau realisiert werden kann.<\/p>\n

Lesen Sie bitte hier<\/span><\/a><\/strong> weiter!<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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