Dynamik

Dynamik (griechisch dynamis: Vermögen, Kraft, Möglichkeit), im allgemeinen Sinn die Lehre, die sich mit dem Vermögen befasst, Veränderungen zu bewirken. So bezeichnet nach Aristoteles der Begriff „Dynamis” das Vermögen, Veränderungen von Gegenständen auszulösen. Schon während der Scholastik wurde der Begriff auf die physikalische Lehre von den Kräften eingeengt. Den Ausdruck „Dynamik” verwendete erstmals Gottfried Wilhelm Leibniz.

In der Physik (Mechanik) wird Dynamik verstanden als Lehre von den Bewegungen und anderer Zustandsänderungen materieller Körper unter dem Einfluss äußerer und innerer Kräfte und Wechselwirkungen. Sie ist damit unterschieden einerseits von der Kinematik, die Bewegungen lediglich geometrisch beschreibt, und andererseits von der Statik, die Situationen des Kräfte-Gleichgewichts beschreibt, in denen keine Zustandsänderungen stattfinden.

Galileo Galilei entwickelte im 16. Jahrhundert die Grundlagen der Dynamik, als er durch Experimente mit der Schiefen Ebene die Fallgesetze entdeckte. Er führte als Erster die Bewegungsänderungen auf das Wirken von Kräften zurück. Isaac Newtons dynamische Grundgleichung beschreibt die Dynamik des Massepunktes, indem sie Kraft F, Masse m und Beschleunigung a miteinander in Beziehung setzt:

F = ma.

Mit dieser Grundgleichung und dem Gravitationsgesetz lassen sich etwa die Kepler’schen Gesetze über die Bewegung der Planeten und die Wirkung der Gravitationskräfte erklären. Neben der Himmelsmechanik bilden die Aerodynamik (für inkompressible Gase), die Hydrodynamik (inkompressible Flüssigkeiten) und die Gasdynamik (kompressible Fluide) Sonderfälle der mechanischen Dynamik.

In den letzten Jahren wandten sich die Physiker verstärkt der nichtlinearen Dynamik zu. Während in linearen Systemen nur proportionale Beziehungen gelten, die sich graphisch durch Geraden darstellen lassen, sind in nichtlinearen Systemen die Beziehungen komplexer und mithin auch schwerer mathematisch fassbar. Ein Beispiel ist die Berücksichtigung der Reibung in mechanischen Systemen. Der Einfluss der Reibung lässt sich nicht als Konstante fassen, weil er von der Geschwindigkeit abhängt, die selbst durch die Reibung verändert wird.

Zur Dynamik im weiteren Sinn gehören die Thermodynamik und die klassischen und quantenmechanischen Feldtheorien. Die Thermodynamik beschreibt innere Zustandsänderungen physikalischer Systeme anhand solcher Zustandsvariablen wie Druck, Temperatur und Energie. Die Elektrodynamik behandelt die Dynamik von Ladungsträgern und ihrer elektrischen und magnetischen Felder. Die Dynamik der Elementarteilchen (Quantenelektrodynamik und Quantenchromodynamik) untersucht die Zustandsänderungen der physikalischen Felder, die die Elementarteilchen beschreiben.

In der Akustik versteht man unter Dynamik den Wechsel von Schallintensität, der als Verhältnis von größtem zu kleinstem Schalldruck gemessen wird. Eine große Dynamik charakterisiert hier die Fähigkeit, stark wechselnde Schallintensitäten zu erzeugen. So ist das Verhältnis von größter zu kleinster Lautstärke bei einem Orchester 70 Dezibel (dB). In der Nachrichtentechnik wird ein entsprechender Begriff von Dynamik auf den Pegel von beliebigen Signalen angewendet. Übertragungskanäle und Signalspeicher können eine Beschränkung der Dynamik erfordern.

Unter musikalischer Dynamik versteht man die Differenzierung von Tonlautstärken, die entweder stufenartig oder allmählich geschehen kann. Sie wird als Mittel der Akzentuierung eingesetzt. Die Dynamik kann sich aus dem Vortrag ergeben oder in der Notenschrift vorgegeben sein.