Kurs 3.2
Die Vermessung der Welt – Einheitensysteme

Zur Akademie Grovesmühle 2022-3
28.07. - 13.08.2022

Warum ist ein Meter gerade 1 m lang? Eine gemessene physikalische Größe, wie hier z.B. eine Länge, besteht immer aus einem Zahlenwert und einer dazu gehörenden (beliebigen) Maßeinheit. Wenn man Messen lernt, verbringt man viel Zeit mit dem ersten Teil, dem Zahlenwert. Dem zweiten Bestandteil der physikalischen Größe, der Maßeinheit, wird viel weniger Beachtung geschenkt.

Obwohl die Maßeinheit im Prinzip völlig frei wählbar ist, wird man dazu angehalten, immer die gleichen wenigen Einheiten aus dem Internationalen System (SI) zu benutzen. Immer wieder sind es Meter, Sekunden, Joule, Ohm oder Kilogramm die aufgeschrieben werden. Aber warum wählt man gerade diese?

Im Kurs soll untersucht werden, woran das liegt: Warum ist es nützlich, sich auf Einheiten zu einigen? Wie genau sind die Einheiten selber definiert? Was macht ein gutes Einheitensystem aus? Sind andere Einheitensysteme denkbar? Können Einheiten zu Messfehlern beitragen? In Experimenten sollen auch eigene Einheitensysteme im Kurs entwickelt und ausprobiert werden.

Die historische Entwicklung des SI macht den anderen Hauptschwerpunkt des Kurses aus. Zunächst waren die verschiedenen Grundeinheiten über Referenznormale - wie den historischen „Urmeter“ oder das „Urkilogramm“ - festgelegt. Später ging man für die meisten Einheiten dazu über, idealisierte Experimente zu definieren, durch die die Einheiten festgelegt werden können. Zuletzt wurde das SI im Jahr 2019 geändert: es werden nun die Zahlenwerte von sieben Naturkonstanten festgelegt: die Lichtgeschwindigkeit hat z.B. den exakten Wert 299792458 m/s. Daraus ergibt sich (mit vorher definierter Sekunde) die Länge des Meters.

Referate der Teilnehmenden bilden die Grundstruktur des Kurses. Eine Themenauswahl und Material zur Vorbereitung wird im Vorfeld verschickt.

Unit reltions in the new SI. (Quelle: © 2016 Emilio Pisanty CC-BY-SA 4.0)

Preussische Elle und Preussischer Fuss am Rathaus von Bad Langensalza, Thüringen, Deutschland. (Quelle: Sebastian Wallroth, Public domain, via Wikimedia Commons)

Die Kursleitung