Mechanik


Das Thema des Physikunterrichts im Jahrgang 11 heißt "Mechanik". Das klingt nicht sehr aufregend und eher etwas trocken. Man kennt es schon aus der Mittelstufe. Die meisten Schülerinnen und Schüler in diesem Jahrgang halten die Physik sowieso für weitestgehend entbehrlich und wenn es schon Physik sein muss, dann wenigstens etwas mit mehr Pepp. Aus der Fachwissenschaft Physik heraus gesehen bringt die Mechanik aber eine ganze Menge:
  • Mit ihr hat unsere Wissenschaft, die Physik, vor mehr als 2000 Jahren begonnen. Die Begründer der Mechanik wie Galilei und Newton waren auch recht interessante Menschen.
  • Für viele Jahre hat die Mechanik die Diskussion über das naturwissenschaftliche Weltbild mit bestimmt.
  • Die Mechanik hat viele praktische Anwendungen.
  • Zur Lösung von mechanischen Problemen wurden viele mathematische Methoden entwickelt.
  • Die Fortführung der Mechanik in extreme Situationen (sehr schnelle Bewegungen, sehr kleine Dinge) hat zu neuen physikalischen Theorien geführt, z.B. zur Relativitätstheorie und zur Quantenmechanik.
Isaac Newton
Es ist deshalb kein Wunder, dass jeder Physikstudent zuerst einmal Mechanik lernen muss. In der Geschichte der Mechanik gibt es viele berühmte Namen: Der Grieche Aristoteles hat die Grundlagen für fast alle modernen Wissenschaften gelegt. Archimedes, ein weiterer Grieche hat mit dem Hebelgesetz und der Entdeckung des Auftriebs zwei für die Praxis wichtige physikalische Gesetze gefunden und mit der Entwicklung von Kriegsmaschinen seine Stadt Syrakus viele Jahre gegen römische Angriffe verteidigen können. Galileo Galilei hat erkannt, das man nur mit gut geplanten Experimenten weiterkommen und er und Isaac Newton (Bild links) haben erkannt, dass am Himmel und auf der Erde dieselben physikalischen Gesetze gelten und man mit dem Verstand in Bereiche vordringen kann, die zur damaligen Zeit noch unerreichbar waren. Besonders einige französische Mathematiker haben in den folgenden Jahren die Mechanik zur Blüte gebracht.
Um 1900 wurde langsam klar, dass auch diese wunderbare Theorie noch nicht die ganze Wahrheit sein konnte. Einstein erkannte, dass Newtons Theorien zu den Bewegungsgesetzen und zur Schwerkraft verbessert werden mussten. Heisenberg und Schrödinger erfanden eine neue Mechanik für die kleinsten Bestandteile der Materie, die Atome. Wie sich die Mechanik in den kommenden Jahren entwickeln wird, weiß wohl niemand so genau. Aber weiterhin wird eine Grundfrage sein: "Wie reagieren Körper auf Kräfte?"
Die Mechanik verwendet eine ganze Reihe von Hilfsmitteln, die zum Teil wirkliche Gegenstände sind (Maßstäbe, Uhren, Wagen) und zum Teil abstrakte Ideen. Dazu gehört die physikalische Größe und das Gesetz. Mit beidem werden wir uns befassen müssen.