Zeitspannen messen

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Wir hatten bereits kennengelernt, welche Zeiteinheiten es gibt und dass die Basiseinheit der Zeit „Sekunde“ heißt.

Zur Erinnerung seien die Zeiteinheiten noch einmal aufgeführt:

Einheit	Abkürzung	Dauer in Sekunden
1 Sekunde	1 s	1 s
1 Minute	1 min	60 s
1 Stunde	1 h	3 600 s
1 Tag	1 d	86 400 s
1 Monat	1 m	2 592 000 s*
1 Jahr	1 a	31 104 000 s*

* Monat mit 30 Tagen gerechnet. Jahr mit 360 Tagen.

Wir wollen also die „Zeit“ messen. Doch „Zeit“ lässt sich nur verstehen, wenn wir Zeitspannen festlegen. Hierzu benötigen wir eine Anfangszeit und eine Endzeit.

Wir können sehr kurze Ereignisse angeben, wie zum Beispiel: „Der 100-Meter-Läufer war dieses Mal 10 Millisekunden schneller.“.

Wir können aber auch sehr lange Ereignisse angeben, wie zum Beispiel: „Die Dinosaurier starben vor 66 Millionen Jahren aus.“.

Doch wie können wir solche Zeitspannen messen?

Wir ordnen also einer Zeitspanne eine Zahl mit einer Einheit zu (z. B. 60 Sekunden).

Das Messen erfolgt zum Beispiel mit Hilfe einer Stoppuhr.

Bekannte Messgeräte für Zeitspannen sind:

• Stoppuhr (analog oder digital)
• Sonnenuhr
• Küchenwecker
• Armbanduhr
• Uhr auf dem Smartphone
• Sanduhr
• Wasseruhr
• Kerzenuhr
• Mechanische Uhren
• Atomuhren
• Wochenkalender (für lange Zeitspannen)
• Monatskalender (für lange Zeitspannen)

Zeitspannen werden täglich gemessen. Sei es die Unterrichtsstunde in der Schule, die tägliche Arbeitszeit im Büro, die Verspätung des Zuges, die Zeitspanne bis zu einem bestimmten Treffen oder besonderem Tag usw.

Zeitmessungen durchführen

Das Messen von Zeitspannen ist nicht schwierig, sofern es nicht sehr kleine oder sehr große Werte sind.

Für Werte von 0 s bis 60 s lässt sich eine Stoppuhr verwenden.

Für Werte von 0 min bis 60 min können wir einen Küchenwecker verwenden.

Für Werte von 0 h bis 24 h kann eine digitale Uhr (z. B. auf dem Smartphone) eingesetzt werden.

Größere Zeitspannen könnten wir mit einem Kalender angeben.

Schritte der Messung (Stoppuhr):

1. Startzeitpunkt festlegen und Stoppuhr starten.
2. Stoppuhr stoppen. Dies ist der Endzeitpunkt.
3. Zeitspanne ablesen bzw. berechnen.
4. Ggf. Abweichungen beachten und nochmals messen.
5. Zeitspanne als Ergebnis notieren.

Kurze Geschichte der Sekunde

Die Dauer einer „Sekunde“ wurde mit der Unterteilung eines Tages in 24 Stunden von je 60 Minuten mit je 60 Sekunden festgelegt. Die Einteilung erfolgte durch die Babylonier (ab ca. 1800 vor Christus), deren Zahlensystem auf der 12 beruhte. Wir erkennen, dass 24 und 60 Vielfache der 12 sind.

Eine Sekunde ist also der 86 400ste Teil eines Tages, da 24 h · 60 min/h · 60 s/min = 86 400 s.

Jedoch war es damals schwierig bzw. ungenau, Sekunden zu messen. Als Hilfsmittel standen nur Sanduhren und Wasseruhren zur Verfügung.

Erst im Jahr 1956 kam es zu einer genaueren (astronomischen) Festlegung, die nötig war, da ein Tag nicht ganz exakt 86 400 s lang war: „Eine Sekunde ist der ¹/_{31556925,9747} Teil des tropischen Jahres am 31. Dezember 1899 um 12 Uhr UT.“ Dieser Wert entstand durch das damalige Verhältnis zwischen Jahresdauer und Erdrotation.

Im Jahr 1967 konnte man eine Sekunde schließlich sehr genau mit Hilfe einer Caesium-Atomuhr festlegen:

Oder anders: „Eine Sekunde ist das Vielfache der Periode einer Mikrowelle, die mit einem ausgewählten Niveauübergang im Caesiumatom in Resonanz ist.“

Klingt kompliziert, ist es auch, denn zum Verstehen werden Kenntnisse der Atomphysik vorausgesetzt.

Wir merken uns: Die heutzutage festgelegte Sekunde basiert auf der Veränderung eines Atoms. Man nennt sie daher auch „Atomsekunde“.