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Beobachten ist meist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Beobachten werden gezielt Erscheinungen in der Natur mit Sinnesorganen wahrgenommen, um deren Eigenschaften, Merkmale, räumliche Beziehungen oder zeitlichen Abfolgen sowie Veränderungen in den Erscheinungen zu erkennen. Zum Teil werden auch technische Geräte (z. B. Fernrohre, Mikroskope, Lupen) als Hilfsmittel für die Beobachtung genutzt.

Beschreiben ist meist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Beschreiben wird mit sprachlichen Mitteln zusammenhängend und geordnet dargestellt, wie ein Gegenstand oder eine Erscheinung in der Natur beschaffen ist, z. B. welche Eigenschaften ein Körper besitzt, wie ein Vorgang abläuft, wie ein technisches Gerät aufgebaut ist. Dabei werden in der Regel äußerlich wahrnehmbare Eigenschaften der Erscheinung oder des Gegenstandes dargestellt.

Das Beschreiben des Aufbaus und das Erklären der Wirkungsweise technischer Geräte ist eine für die Physik charakteristische Tätigkeit. Dabei geht es einerseits um die Darstellung der für die Wirkungsweise wesentlichen Teile, andererseits um das Zurückführen der Wirkungsweise auf physikalische Gesetze, deren Wirkungsbedingungen im Aufbau realisiert sind.

Definieren ist eine Tätigkeit, die eng mit physikalischen Begriffen, speziell mit Größen, verbunden ist. Beim Definieren wird ein Begriff durch die Festlegung wesentlicher, gemeinsamer Merkmale eindeutig bestimmt und von anderen Begriffen unterschieden. Wichtig ist dabei, dass eine Definition zweckmäßig sein muss und nicht im Widerspruch zu anderen Festlegungen stehen darf.

Denk- und Arbeitsweisen der Physik sind all jene für die Physik und die Tätigkeit des Physikers charakteristischen Herangehensweisen, die das Wesen dieser Naturwissenschaft ausmachen.
Dazu gehören das Definieren von physikalischen Größen und Einheiten einschließlich Festlegungen zu einem einheitlichen Einheitensystem, das Erkennen und Anwenden physikalischer Gesetze, das Lösen von Aufgaben und Problemen sowie solche charakteristischen Tätigkeiten wie das Beobachten, Beschreiben, Vergleichen, Messen, Experimentieren, Interpretieren, Erklären und Voraussagen.

Zur Veranschaulichung von Zusammenhängen, zur Untersuchung von Verläufen oder zur Darstellung von Abhängigkeiten werden in vielen Bereich von Wissenschaft und Technik Diagramme genutzt. Wichtige Arten von Diagrammen sind Kreisdiagramme, Säulendiagramme (Balkendiagramme) und Liniendiagramme. Eine spezielle Form sind Energieflussdiagramme. Aus Diagrammen lassen sich wichtige Aussagen ableiten. Das ist an Beispielen dargestellt.

Jede physikalische Größe wird in einer bestimmten Einheit gemessen, z.B. die Länge in Meter oder die Zeit in Sekunden oder Minuten. Die Einheit für eine physikalische Größe ergibt sich zumeist aus der Definition dieser Größe. Allgemein ist eine Einheit eine Vergleichsgröße mit dem Zahlenwert 1 und der Maßeinheit der Größe.
Messen einer Größe bedeutet Vergleichen mit der betreffenden Einheit. Wenn z.B. die Länge eines Körpers gemessen werden soll, so wird sie mit der Einheit 1 cm verglichen und z. B. festgestellt, dass sie das Siebenfache beträgt. Das bedeutet:

$\begin{array}{l}l=7\cdot 1\text{cm oder}\text{, wie man kürzer schreibt:}\\ l=7\text{cm}\end{array}$

Das Gewinnen von Erkenntnissen, insbesondere das Finden von physikalischen Gesetzen, ist eines der wichtigsten Ziele physikalischer Forschung. Es ist ein äußerst komplexer und in der Regel langwieriger Prozess, der häufig von Irrtümern begleitet war und ist. Neben dem empirischen Weg der Erkenntnisgewinnung, bei dem experimentelle Ergebnisse den Ausgangspunkt bilden, nutzt man auch den theoretischen Weg der Erkenntnisgewinnung, bei dem von als gesichert geltenden Gesetzen ausgegangen wird.
Zur Prüfung des Wahrheitswertes von Hypothesen und Prognosen wird die experimentelle Methode genutzt.

Erklären ist eine Tätigkeit, die eng mit Gesetzen und Modellen verbunden ist. Beim Erklären wird geordnet und zusammenhängend dargestellt, warum eine Erscheinung in der Natur, der Technik oder der Umwelt so und nicht anders auftritt. Dabei wird die Erscheinung auf das Wirken von Gesetzen zurückgeführt, indem man darstellt, dass die Wirkungsbedingungen bestimmter Gesetze in der Erscheinung vorliegen. Auch Modelle können zum Erklären herangezogen werden.

Erläutern ist eine sprachlich-kommunikativ orientierte Tätigkeit. Beim Erläutern wird versucht, einem anderen Menschen einen naturwissenschaftlichen Sachverhalt, z. B. Vorgänge, Begriffe, Gesetze oder Arbeitsweisen, an Beispielen verständlich, anschaulich oder begreifbar zu machen.

Physikalische Experimente sind ein wichtiger Teil physikalischer Forschung. Sie dienen der Erkenntnisgewinnung, der Erkenntnissicherung oder der Anwendung von Erkenntnissen. Ein Experiment muss gründlich vorbereitet, durchgeführt und ausgewertet werden.
Das Experiment als eine Frage an die Natur weist folgende Merkmale auf:

• Bedingungen werden bewusst gewählt bzw. gesetzt.
• Parameter müssen veränderbar sein.
• Konstant zu haltende und sich ändernde Größen müssen erfassbar und auswertbar sein.
• Die Wiederholbarkeit des Experiments muss gesichert sein.

Experimentieren ist eine sehr komplexe Tätigkeit, die viele Einzeltätigkeiten umfasst und die vor allem mit dem Erkennen und Anwenden von Gesetzen verbunden ist. Beim Experimentieren wird eine Erscheinung der Natur unter ausgewählten, kontrollierten, wiederholbaren und veränderbaren Bedingungen beobachtet und ausgewertet.

Jede Messung einer physikalischen Größe ist aus den verschiedensten Gründen mit Fehlern behaftet. Um möglichst genaue Messungen durchführen zu können bzw. um die Genauigkeit bereits durchgeführter Messungen einschätzen zu können, muss man die Ursachen für Messfehler, die Größen solcher Fehler und ihre Auswirkungen auf die Genauigkeit des Ergebnisses kennen.

Ein Gedankenexperiment ist eine Methode der Erkenntnisgewinnung. Es ist ein Experiment auf gedanklicher Ebene und wird meist dann angewendet, wenn die Bedingungen für die Durchführung von Realexperimenten nicht gegeben sind oder wenn man Bedingungen, die beim Realexperiment auftreten (z.B. die Reibung), zum Verschwinden bringen will. Gedankenexperimente sind vor allem in der speziellen Relativitätstheorie häufig, werden aber auch in der klassischen Physik angewendet.

In Erscheinungen der Natur und Technik kann man durch Beobachtungen oder Experimente, aber auch durch theoretische Überlegungen Zusammenhänge zwischen einzelnen Eigenschaften von Körpern, Stoffen oder Vorgängen erkennen. Wenn sich diese Zusammenhänge unter bestimmten Bedingungen immer wieder einstellen und für eine ganze Gruppe von Objekten gelten, dann spricht man von gesetzmäßigen Zusammenhängen, Gesetzmäßigkeiten oder Gesetzen.
Gesetze in der Physik sind allgemeine und wesentliche Zusammenhänge in Natur und Technik, die unter bestimmten Bedingungen stets wirken.

Physikalische Größen sind spezielle Fachbegriffe. Sie unterscheiden sich von anderen Fachbegriffen dadurch, dass sie messbare Eigenschaften von Objekten beschreiben. Neben der physikalischen Bedeutung kann auch der Wert der Größe in Form eines Zahlenwertes und einer Maßeinheit angegeben werden. Darüber hinaus gibt es für jede Größe ein Formelzeichen.
Bei den physikalischen Größen kann man unterscheiden zwischen vektoriellen und skalaren Größen sowie zwischen Zustands- und Prozessgrößen. Einen speziellen Charakter haben Erhaltungsgrößen und Wechselwirkungsgrößen. Gesondert abgehoben werden manchmal auch Stoffkonstanten und Naturkonstanten.

Im Internationalen Einheitensystem (SI) sind Basiseinheiten für sieben physikalische Größen festgelegt. Die meisten anderen Einheiten lassen sich aus diesen sieben Einheiten ableiten. Die Festlegungen über Einheiten sind international vereinbart und werden von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) getroffen. Als verbindliche Basiseinheiten wurden auf der 11. Generalkonferenz für Maß und Gewicht im Jahre 1960 die heute gültigen Einheiten festgelegt, deren Definition sich aber inzwischen teilweise verändert hat, wie bei der Sekunde und beim Meter.

Interpretieren ist eine Tätigkeit, die eng mit dem Experimentieren sowie mit Gleichungen und Diagrammen verbunden ist. Beim Interpretieren wird einer verbale Aussage, einem Zeichensystem (z. B. Gleichung, Proportionalität, Messwerten) oder einer grafischen Darstellung (z. B. einem Diagramm) eine auf die Natur bezogene inhaltliche Bedeutung gegeben.

Klassifizieren ist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Klassifizieren werden verschiedene Objekte aufgrund gemeinsamer und unterscheidender Merkmale in Klassen eingeteilt. Alle Objekte, die gemeinsame Merkmale besitzen, werden zu einer Klasse zusammengefasst. Stoffe kann man z.B bezüglich ihrer Härte, ihrer Dichte, ihrer Wärmeleitfähigkeit oder ihrer elektrischen Leitfähigkeit klassifizieren.

* 19.02.1473 Thorn (Torun)
† 24.05.1543 Frauenburg (Frombork)

Er war einer der bedeutendsten Astronomen des Mittelalters und leitete mit der Ausarbeitung des heliozentrischen Weltbildes eine der größten Revolutionen in der Geschichte der Astronomie ein. KOPERNIKUS ging davon aus, dass sich nicht die Erde, sondern die Sonne im Zentrum unseres Planetensystems befindet. Das bedeutete eine völlig neue Vorstellung über den Aufbau unseres Planetensystems. Oft spricht man in diesem Zusammenhang von der „kopernikanischen Wende“.

Messen ist eine Tätigkeit, die eng mit dem Experimentieren verbunden ist. Beim Messen wird der Wert einer Größe, d. h. der Ausprägungsgrad einer Eigenschaft, mithilfe eines Messgerätes dadurch bestimmt, dass die zu messende Größe mit einer festgelegten Einheit verglichen wird. Dazu wird in der Regel eine Messvorschrift festgelegt.