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Eine physikalische Größe ist eine messbare Eigenschaft eines physikalischen Objektes und dient dazu, jene Eigenschaft quantitativ zu beschreiben. Physikalische Größen werden über physikalische Gesetze mathematisch miteinander verknüpft und sind über Messverfahren definiert.

Die Größe G ist das Produkt aus dem Zahlenwert {G}, auch Maßzahl genannt, und der Maßeinheit *.

G = \left\{ G \right\} \leftG \right
Beispiel:
Spannung U = \left\{ U \right\} \leftU \right = 20\;\mathrm{V}
{U} = 20 (lies: die Maßzahl der Spannung ist 20)
* = V (lies: die Einheit der Spannung ist Volt)
Hinweis: Zwischen dem Zahlenwert und dem Einheitenzeichen ist immer ein Leerzeichen zu lassen, außer bei den Winkeleinheiten Grad, Minute und Sekunde; im Schriftsatz empfiehlt sich hierfür ein geschütztes Leerzeichen. Für viele physikalische Größen sind in DIN 1304, aber auch international, Formelzeichen festgelegt. Es ist üblich und sinnvoll, zum Unterschied von anderen Zeichen (Maßeinheiten, chemischen Elementnamen usw.) die Zeichen für Größen kursiv zu setzen.

Die Maßeinheit kann mit dem jeweiligen Einheitenzeichen abgekürzt werden, welches im heute üblichen SI-Einheitensystem für viele Einheiten international festgelegt ist.

Bei fehlerbehafteten Größen wird nach der Größe selbst mit einem plusminus-Zeichen ihre Unsicherheit angegeben, zum Beispiel in Form des mittleren Fehlers oder manchmal (falls bekannt) des Maximalfehlers.

Größengleichungen


Die manchmal (insbesondere bei Zahlenwertgleichungen) zu findende Verwendung von eckigen Klammern am Einheitenzeichen, wie etwa * anstatt V, ist sinnlos und nach DIN 1338 nicht korrekt. Ohnehin werden physikalische Gleichungen üblich und korrekt als Größengleichungen nach DIN 1338 geschrieben, die kürzer und unabhängig von den gewählten Einheiten gültig sind.

Dimension


Die Dimension ("Größenart") einer physikalischen Größe beschreibt deren Bezug zu den Grundgrößen (siehe unten), in dem sie sie als Potenzprodukt aus den Dimensionen der Basisgrößen zusammensetzt. Dimension ist nicht das Gleiche wie Maßeinheit. Beispielsweise haben die Größen Breite, Höhe, Durchmesser alle die Dimension Länge, aber die SI-Maßeinheit Meter.

Auf Größen "ohne" Dimension (genauer: mit der Dimension 1) wird im Artikel dimensionslose Größen eingegangen. Solche Größen können ohne Maßeinheit als reine Zahlen angegeben werden, aber zwecks Anschaulichkeit werden auch hier oft Einheiten (sog. Hilfsmaßeinheiten) verwendet. Auch in zusammengesetzten Maßeinheiten (s. unten) empfiehlt es sich oft im Interesse der Deutlichkeit, Benennungen mitzuführen, zu denen keine Dimension gehört, z.B.

  • Aw/m (Amperewindungen pro Meter) statt A/m für die Feldstärke einer Magnetspule,
  • U/min (Umdrehungen pro Minute) statt min-1 für eine Drehzahl,
  • n cm-2 s-1 (Neutronen pro Quadratzentimeter und Sekunde) statt cm-2 s-1 für die Neutronenflussdichte.

Einteilung physikalischer Größen


Grundlage für das System der physikalischen Größen sind die Basisgrößen. In deren Definitionen wird auf keine andere Größe zurückgegriffen, es handelt sich also um elementare Größen. Alle anderen Größen werden aus diesen sieben Grundgrößen abgeleitet, stellen folglich abgeleitete Größen dar. Entsprechend werden deren Maßeinheiten aus den Maßeinheiten der Basisgrößen zusammengesetzt.

Die Wahl, welche der Größen als Grundgrößen und welche als abgeleitete Größen festgelegt werden, ist in der Regel willkürlich. Es wurden im Laufe der Zeit mehrere Einheitensysteme entwickelt; international anerkannt und verwendet wird heute das Internationale Einheitensystem mit sieben Basiseinheiten, obwohl es nicht für alle Bereiche der Physik ideal geeignet ist. Üblich und zweckmäßig ist die folgende Einteilung der Grundgrößen und der daraus abgeleiteten Größen:

Tabellen


Die physikalischen Formelzeichen sind international nicht streng genormt. In diesen Tabellen sind die im deutschen Sprachraum üblichen Formelzeichen aufgeführt.

Bei einigen physikalischen Größen sind mehrere Formelzeichen üblich, da diese Größe in verschiedenen Anwendungsbereichen benutzt wird. Eine Auswahl ist jeweils in der letzten Tabellenspalte angeführt worden.

Physikalische Konstanten besitzen ebenfalls eigene Formelzeichen. Diese sind in der untenstehenden Tabelle nicht aufgeführt.

SI-Basisgrößen

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Länge {Weg} l, s, a Meter (m) Seemeile (sm, n.m.)
Ångström (Å)
Lichtjahr (Lj, ly)
Parsec (Pc)
Astronomische Einheit (AE)
Fuß
Furlong
Zoll
engl. Landmeile
Fathom
Yard
1 sm = 1852 m
1 Pc = 3,262 Lj = 206.265 AE =
3,0856 · 1016 m
1 Å = 10-10 m
(1 Zoll = 1" = 1/12 Fuß. = 1/36 Yard. = 0,0254 m)
(1 Fathom = 6 Fuß = 1,829 m)
(1 engl. Landmeile = 8 Furlong = 1609,34 m)
Masse m Kilogramm (kg) Tonne
Gramm (g)
Pound
Unze (oz/uz)
metrisches Karat (ct)
1 t = 1000 kg
1 g = 0,001 kg
1 oz = ca. 30 g
1 ct = 0,2 g
Zeit t Sekunde (s) Minute (min)
Stunde (h)
Tag (d)
Jahr (a)
1 Jahr (a) = 365d
1 Tag (d) = 24 Stunden (h); 1 Stunde = 60min,
1min = 60s
elektrische Stromstärke I Ampere (A) Biot (Bi) 1 Bi = 10 A
Temperatur T Kelvin (K) Grad Celsius (\,^{\circ}\mathrm{C})
Grad Fahrenheit (\,^{\circ}\mathrm{F})
Grad Réaumur (\,^{\circ}\mathrm{Re})
Grad Rankine \left( \,^{\circ}\mathrm{Ra} \right)
Grad (\mathrm{grd.})
\frac{x}{\,^{\circ}\mathrm{C}} = \left(\frac{x}{\mathrm{K}} - 273{,}15 \right)
\frac{x}{\,^{\circ}\mathrm{F}} = \left(\frac{x}{\mathrm{K}}\cdot 1{,}8 - 459{,}67 \right)
\frac{x}{\,^{\circ}\mathrm{Re}} = \left(\frac{x}{\mathrm{K}}\cdot 0{,}8 - 218{,}52 \right)
\frac{x}{\,^{\circ}\mathrm{Ra}} = \left(\frac{x}{\mathrm{K}}\cdot 1{,}8\ \right)
1\ \mathrm{grd.} = 1\ \mathrm{K}
Stoffmenge n Mol (mol) Val (val) 1 val = 1 mol · z
Lichtstärke IV Candela (cd) Hefnerkerze (HK)
Internationale Kerze (IK)
1 HK = 0,903 cd
1 IK = 1,019 cd

Winkel, Länge, Fläche und Volumen

Zoll (in, ")
Fuß (ft)
Seemeile (sm)
Meile (mi)
Statute Mile (stat.mi.)
Astronomische Einheit (AE)
Lichtjahr (Lj, ly, lyr)
Parsec (pc)
Ångström (Å)
Punkt (P; p; pt)
(Klafter)
(Linie)
(Strich)
(Rute) (R.)
(Leuge)
(Stadion)
(Werst)
(Elle)
(Sun) (sun, 寸)

1 in = 25,4 mm = 0,025.4 m
1 ft = 12 in = 0,304.8 m
1 sm = 1.852 m
1 mi > 1 km
1 stat.mi. = 1.609,344 m
1 AE = 149,597.870.691·109 m
1 Lj = 63.240 AE = 9,460.528·1015 m
1 pc = 206.264,8 AE = 30,856.776·1015 m
1 Å = 10-10 m
1 P = 0,375 mm
1 p = 0,376.065 mm
1 pt = 1/72 in = 0,352 778 mm (Ster)

1) Grad (°), 1° = (π/180) rad, ist keine SI-Einheit, die Verwendung, auch in Kombination mit SI-Einheiten, ist jedoch nach BIPM zulässig. Anders als bei SI-Einheiten wird bei Gradangaben ebener Winkel vor dem Gradzeichen kein Leerzeichen geschrieben.

2) Bei Verhältnisgrößen bestünde prinzipiell die Möglichkeit, die Einheiten zu kürzen und den Quotienten durch 1 zu ersetzen. Diese Kürzung unterbleibt jedoch, um zu vermeiden, dass verschiedenartige Größen gleichbenannte Einheiten erhalten. Der durch die Kürzung bewirkte Informationsverlust führt zu Mehrdeutigkeiten. Deshalb wird z. B. der Alkoholgehalt bei Getränken nicht einfach in % (Prozent), sondern in Vol% (Volumen-Prozent) angegeben – sonst wäre eine Abgrenzung zu z. B. Gew% (Gewichts-Prozent) nicht möglich.

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Ebener Winkel, Drehwinkel, Bogenmaß \alpha,\, \beta,\, \gamma,\, ...,\, \varphi,\, \theta,\, ... Radiant oder Grad \mathrm=1}1), 2)
Raumwinkel \Omega,\, \omega Steradiant \mathrm{sr={ {m^2} \over {m^2}}=1}2), 3)
Länge l \, Meter (m)
Breite b \,
Höhe, Tiefe h \,
Dicke, Schichtdicke \sigma ,\, d
Halbmesser, Radius, Abstand r \,
Durchmesser d,\, D
Weglänge, Kurvenlänge s \,
Flächeninhalt, Oberfläche A,\, S Quadratmeter (m²) Ar (a)
Hektar (ha)
(Morgen)
1 ha = 100 a = 10 000 m²
Querschnitt, Querschnittsfläche S,\, Q Barn (b)
Volumen, Rauminhalt V \, Kubikmeter (m³) Liter (l oder L) (SI-konform)
(Bruttoregistertonne)
(Klafter)
1000 l = 1 m³

Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung

Minute (min)
Stunde (h)
Tag (d)
Woche
Monat
Jahr (a)
Dekade
Jahrhundert
Jahrtausend (Millennium)
Beat (@; beat)
(Nautisches Glas) 1 min = 60 s
1 h = 60 min = 3,600 s
1 d = 86,400 s
1 a = 365.242,5 d = 31.556.952 s
1 beat = 86,4 s

1) Grad ist keine SI-Einheit, darf jedoch mit dem SI-System verwendet werden.

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Geschwindigkeit v,\, u,\, w,\, c Meter pro Sekunde (m/s) Kilometer pro Stunde (km/h)
Meilen pro Stunde (mph)
1 m/s = 3,6 km/h
Strömungsgeschwindigkeit \omega \,
Beschleunigung a \, Meter je Sekundenquadrat (m/s²) Gal (gal) 1 gal = 1 cm/s² = 0,01 m/s²
örtliche Fallbeschleunigung g \,
Zeit, Zeitspanne, Dauer t \, Sekunde (s)
Periodendauer T ,\,{\tau}
Zeitkonstante {\tau} ,\, T
Frequenz, Periodenfrequenz f,\, \nu Hertz (Hz) Beats per minute (bpm) \mathrm
1 \, \mathrm{bpm} = \frac{1}{\mathrm{min}} = \frac{1}{60 \, \mathrm{s}}
Kreisfrequenz, Winkelfrequenz \omega \,
Umdrehungsfrequenz, Drehzahl n,\, f_{rot}
Winkelgeschwindigkeit \omega,\, \Omega Bogenmaß je Sekunde
oder Grad je zwei Pi Sekunde
\mathrm{\frac{rad}{s} = \frac 1)
Winkelbeschleunigung \alpha \, Bogenmaß je Sekundenquadrat
oder Grad je zwei Pi Sekundequadrat
\mathrm{ \frac{rad}{s^2} = \frac1)
Wellenlänge \lambda \, Meter (m) Ångström (Å) 1 Å = 10-10 m
Dämpfungskoeffizient \alpha \, Meter hoch minus Eins (1/m)
Phasenkoeffizient \beta \,
Ausbreitungskoeffizient \gamma \,

Mechanik

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Leistung \mathrm{P \,} Watt (W) Meterkilopond pro Sekunde (mkp/s)
Pferdestärke (PS)
\mathrm{W=\frac{N \cdot m}{s} = \frac{J}{s} = {V \cdot A} = \frac{kg \cdot m^2}{s^3}}
1 PS = 75 mkp/s = 736 W
1 W = 1 VA
Kraftstoß \mathrm{S,\, I} Newton Sekunde \mathrm{N \cdot s}
Impuls \mathrm{p \,} Newton Sekunde oder Kilogramm Meter pro Sekunde \mathrm
Drehimpuls, Drall \mathrm{L \,} Kilogramm mal Quadratmeter je Sekunde oder Joule mal Sekunde \mathrm{J \cdot s = {kg} \cdot \frac{m^2}{s}}
Trägheitsmoment \mathrm{J \,} Kilogramm Quadratmeter \mathrm
Masse m Kilogramm (kg) Tonne
Gramm (g)
Pound
Unze (oz/uz)
metrisches Karat (ct)
1 t = 1000 kg
1 g = 0,001 kg
1 oz = ca. 30 g
1 ct = 0,2 g
Dichte \mathrm{\rho ,\, {\rho}_m \,} Kilogramm je Kubikmeter \mathrm
spezifisches Volumen \mathrm{v \,} Kubikmeter je Kilogramm \mathrm
Kraft \mathrm{F \,} Newton (N) dyn
Pond (p)
\mathrm{N=\frac{kg \cdot m}{s^2}}
(105 dyn = 1 N = 1 kg · m/s²)
(1 p = 980,665 dyn = 9,80665 · 10-3 N)
Gewichtskraft \mathrm{F_G,\, G \,}
Moment (Kraftmoment, Drehmoment) \mathrm{M \,} Newtonmeter (Nm) Dynmeter (dynm)
Pondmeter (pm)
1 Nm = 1 kgm²/s²;
Torosionsmoment \mathrm{M_T, T \,}  
Druck \mathrm{p \,} Pascal (Pa)
Bar (bar) (SI-konform)
Physikalische Atmosphäre (atm)
Technische Atmosphäre (at)
Torr = Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg)
Meter Wassersäule (mWS)
\mathrm1)
1 bar = 105 N / m2
1 atm = 101 325 Pa
1 at = 98066,5 Pa
1 Torr = 1 mm Hg = 133,3224 Pa
1 mWS = 9806,65 Pa
absoluter Druck \mathrm{p_{abs} \,}
Luftdruck \mathrm{p_{amb} \,}
atmosphärische Druckdifferenz, Überdruck \mathrm{p_e \,}
Normalspannung (Zug- oder Druckspannung) \mathrm{\sigma \,} Newton je Quadratmeter   \mathrm{N \over {m^2}}
Schubspannung \mathrm{\tau \,}
Elastizitätsmodul \mathrm{E \,}
Schubmodul \mathrm{G \,}
Kompressionsmodul \mathrm{K \,}
Dehnung, relative Längenänderung \mathrm{\epsilon \,} Eins    
Schiebung, Scherung \mathrm{\gamma \,}
Wirkungsgrad \mathrm{\eta \,}
Reibungszahl \mathrm{\mu ,\, f}
Arbeit \mathrm{W,\, A} Joule (J)
Newtonmeter (Nm)
Kilowattstunde (kWh)
Elektronvolt (eV) (SI-konform)
(erg)
(Kalorie (cal))
\mathrm{J={W \cdot s}={N \cdot m= \frac{kg \cdot m^2}{s^2}}}
1 J = 1 Nm = 1 Ws
1 kWh = 3 600 000 J
(1 J = 107 erg)
(1 cal = 4,1868 J)
Energie \mathrm{W,\, E}
innere Energie \mathrm{U\,}

Thermodynamik und Wärmeübertragung

1) Temperaturdifferenzen sollten in Kelvin und nicht mit der veralteten Einheit Grad angegeben werden. Das Grad Celsius ist für Temperaturdifferenzen nicht empfohlen.

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
thermodynamische Temperatur T \, Kelvin (K)
Temperaturdifferenz {\Delta T} \, Kelvin (K)1)
Celsius-Temperatur \vartheta, \, t Grad Celsius \mathrm}
Wärmestrom {\Phi}_{th},\, {\Phi},\, {\dot {Q}} Watt (W) \mathrm{W=\frac{N \cdot m}{s} = \frac{J}{s} = {V \cdot A} = \frac{kg \cdot m^2}{s^3}}
Wärmeleitfähigkeit {\lambda}\, Watt Meter hoch minus Eins Kelvin hoch minus Eins \mathrm{\frac{W}{m \, K} = \frac{kg \, m}{s^3 \, K}}1)
Wärmedurchlasswiderstand R\, Meter hoch Zwei Kelvin Watt hoch minus Eins \mathrm{\frac{m^2 \, K}{W}}1)
Wärmeübergangskoeffizient \alpha ,\, h Watt Meter hoch minus Zwei Kelvin hoch minus Eins   \mathrm{\frac{W}{m^2 \, K} = \frac{kg}{s^3 \, K}}1)
Wärmedurchgangskoeffizient U \,
Temperaturleitfähigkeit a \, Quadratmeter je Sekunde \mathrm1)
spezifische Wärmekapazität c \, Joule Kilogramm hoch minus Eins Kelvin hoch minus Eins \mathrm{\frac{J}{kg \, K} = \frac{m^2}{K \, s^2} }1)

Elektrizität und Magnetismus

1) Verhältnisgröße; siehe oben

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Elektrische Ladung Q \, Coulomb (C) Franklin (Fr.) \mathrm{C={A \cdot s}}
1 Fr. = 3,335641 · 10-10 C
Elektrische Spannung, elektrisches Potential U \, Volt \mathrm{V=\frac{W}{A}=\frac{J}{C}=\frac{kg \cdot m^2}{s^3 \cdot A}}
Elektrische Feldstärke E \, Volt pro Meter (V/m) oder Newton pro Coulomb (N/C) \mathrm{\frac{V}{m} = \frac{N}{C} = \frac{kg \cdot m}{s^3 \cdot A}}
Elektrische Flussdichte, Verschiebungsdichte, elektrische Erregung D \, Coulomb je Quadratmeter \mathrm{\frac{C}{m^2}=\frac{A \cdot s}{m^2}}
Elektrische Kapazität C \, Farad \mathrm{F=\frac{C}{V}=\frac{A^2 \cdot s^4}{kg \cdot m^2}}
Elektrischer Widerstand R \, Ohm   \mathrm{\Omega = \frac{V}{A} = \frac{kg \cdot m^2}{s^3 \cdot A^2}}
Blindwiderstand X \,
Scheinwiderstand, Impedanz Z \,
Spezifischer el. Widerstand \varrho \, Ohm Meter \mathrm{\Omega \cdot m \,}
Elektrischer Leitwert G \, Siemens (S) \mathrm{S=\frac{1}{\Omega}=\frac{s^3 \cdot A^2}{kg \cdot m^2}}
Magnetischer Fluss \Phi \, Weber (Wb) Maxwell (M) \mathrm{Wb={V \cdot s}=\frac{kg \cdot m^2}{s^2 \cdot A}}
1 M = 10-8 Wb
Magnetische Flussdichte B \, Tesla (T) Gauß (G)
Gamma (γ)
\mathrm{T=\frac{Wb}{m^2}=\frac{kg}{s^2 \cdot A}}
1 T = 1 Vs/ = 1 Wb/
1 G = 10-4 T
1 γ = 10-9 T = 1 Nanotesla (nT)
Magnetische Feldstärke, magnetische Erregung H \, Ampere je Meter (A/m) Oersted (Oe) 1 Oe = 79,57747 A/m
Induktivität L \, Henry \mathrm{H = \frac{Wb}{A} = \frac{kg \cdot m^2}{s^2 \cdot A^2}}
Permittivität \epsilon \, Farad je Meter \mathrm{\frac{F}{m} = \frac{A \cdot s}{V \cdot m} = \frac{A^2 \cdot s^4}{kg \cdot m^3}}
Permeabilität \mu \, Henry pro Meter (H/m) \mathrm{\frac{H}{m} = \frac{V \cdot s}{A \cdot m}=\frac{kg \cdot m}{s^2 \cdot A^2}}
Scheinleistung S \, Voltampere \mathrm{VA = V\cdot A \,}
Wirkleistung P \, Watt \mathrm{W = V\cdot A\cdot \cos \varphi \,}1)
Blindleistung Q \, Var (Volt Ampere reaktiv) \mathrm{var = V\cdot A\cdot \sin \varphi \,}1)

Atomar und Molekular

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Molares Volumen V_m \, Kubikmeter je Mol \mathrm

Licht und elektromagnetische Strahlung

1) Temperaturdifferenzen sollten in Kelvin und nicht mit der veralteten Einheit Grad angegeben werden. Das Grad Celsius ist für Temperaturdifferenzen nicht zu empfehlen.

Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit Andere Einheiten Beziehungen
Lichtstärke I_v\, Candela (cd)
Lichtstrom {\Phi}_v \, Lumen \mathrm{lm = cd \cdot sr}
Lichtausbeute \eta\, Lumen je Watt \mathrm{lm \over W}
Lichtmenge Q \over v Lumen Sekunde \mathrm{lm \cdot s}
Leuchtdichte L_v\, Lumen je Quadratmeter \mathrm{lm \over {m^2}}
Beleuchtungsstärke E_v\, Lux (lx) Nox (nx)
Phot (ph)
\mathrm{lx=\frac{lm}{m^2}=\frac{cd \cdot sr}{m^2}}
1 nx = 10-3 lx
1 ph = 104 lx
Belichtung H_v\, Lux Sekunde \mathrm{lx \cdot s}
Radioaktivität A \, Becquerel (Bq) Curie (Ci)
stat (St)
Eman (eman)
Mache-Einheit (ME)
\mathrm{Bq = Hz = \frac{1}{s}}
1 Ci = 3,7 · 1010 Bq
Energiedosis D \, Gray (Gy) Rad (rad) \mathrm{Gy=\frac{J}{kg}}
1 Gy = 1 J / kg
1 rad = 0,01 Gy
Äquivalentdosis H \, Sievert (Sv) Rem (rem) 1 Sv = 1 J/kg
1 rem = 0,01 Sv
Brechkraft D \, Dioptrie 1 dpt = 1 m-1
Entropie S \, Joule je Kelvin \mathrm{\frac{J}{K}}1)

Siehe auch


Physikalische Größe | Liste (Wissenschaft)

Veličina | Physical quantity | Quantité physique | Mjerna veličina | 물리량 | Fizikai_mennyiség | 物理量 | Wielkość fizyczna | fizikalna količina | Storhet | Suure | Đại lượng vật lý | 物理量

 

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