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Relativitätstheorie
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Domesday
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Anmeldungsdatum: 27.11.2009
Beiträge: 42

BeitragVerfasst am: 16 Aug 2012 - 18:08:26    Titel: Relativitätstheorie

Ich habe ein paar Fragen zur Relativitätstheorie...

1. wenn weg und zeit keine naturkonstanten sind, wie kann man dann die lichtgeschwindigkeit, die laut einstein eine konstante ist, in KILOMETERN pro SEKUNDE ausdrücken?
wenn die zeit also an punkt a schneller vergeht als an punkt b würde das licht also doch wieder unterschiedlich schnell sein und nicht konstant sein, genau so mit dem raum.

2. wenn massen bei hoher geschwindigkeit zusammengezogen werden, ist es dann bei allen materialien gleich? ein metall hat z.b. eine höhere dichte als schaumstoff, würde sich das metall bei lichtgeschwindigkeit weniger zusammenziehen als der schaumstoff? würde ein brüchiger stoff wie z.b. sehr dünnes glas beim zusammenziehen zerbrechen? oder beispielsweise formare stoffe wie knete, würden sie sich, nachdem sie wärend dem schnellen fliegen zusammen ziehen und beim anhalten wieder zur ursprungsmasse zurückkehren oder umgeformt bleiben?

3. da massen andere massen anziehen und licht von großen massen wie der sonne oder schwarzen löchern abgelenkt wird müssten photonen auch eine (geringe) masse haben. wenn sich die energie nun aus masse * lichtgeschwindigkeit zum quadrat, also e=mc² berechnet, dann müsste m ja zwangsweise 0 sein wenn ich die energie von licht berechnen will, was ja nicht ginge wenn licht eine masse hat. habe ich da nen denkfehler? denn sonst wäre die formel ja nicht richtig

4. masse wird ja laut einstein größer bei schneller bewegung. da fast die ganze masse ja laut der modernen phsyik im atom bzw im higgs teilchen steckt, müsste z.b. ein sehr schneller komet im volumen schrumpfen, die zeit auf dem komet würde langsamer vergehen und irgendwie müssten die atome des fliegenden kometen mehr masse bekommen. da stellt sich mir einmal die frage, ob es unter atomgrößen starke schwankungen gibt und dann, wie z.b. ein wasserstoff atom an masse gewinnt wenn man es schnell bewegt?
Cheater!
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Anmeldungsdatum: 28.10.2007
Beiträge: 4859
Wohnort: Stuttgart

BeitragVerfasst am: 16 Aug 2012 - 18:49:16    Titel:


    1.
    Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant. Mit einer Zeitdilatation geht auch eine Längenkontraktion einher. (vgl. auch http://de.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A4t_der_Gleichzeitigkeit)


    2.
    Die Längenkontraktion ist von der Stoffart unabhängig.

    Es muss zwischen allgemeiner (Beschleunigung ist möglich) und spezieller (keine Beschleunigung) unterschieden werden.
    Inklusive Beschleunigungsvorgang verformen bzw. zerbrechen Stoffe.
    vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Raumschiffparadoxon


    3.
    Photonen haben keine Ruhemasse.
    Die Gravitation wirkt auch auf Energien.


    4.
    Stichwort: relativistische Massenzunahme


Domesday
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Anmeldungsdatum: 27.11.2009
Beiträge: 42

BeitragVerfasst am: 16 Aug 2012 - 21:16:35    Titel:

Cheater! hat folgendes geschrieben:

    1.
    Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant. Mit einer Zeitdilatation geht auch eine Längenkontraktion einher. (vgl. auch http://de.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A4t_der_Gleichzeitigkeit)


woher wissen wir denn aber was 1 kilometer ist? und ist 1 kilometer auch in 1 millarde jahre noch 1 kilometer?
wenn schnelle bewegung längen verkürzt und massen schrumpfen lässt, und unsere erde sich um die sonne dreht, sich das sonnensystem um das schwarze loch der milchstrasse dreht und die milchstrasse sich wieder um irgendwas dreht müssten wir uns mit einer enormen geschwindigkeit drehen die in der zukunft nicht gleich bleibt sondern sich erhöht oder verringert. wir wissen ja inzwischen dass sich die erde früher auch sehr viel schneller gedreht hat so dass ein tag nur 6 stunden hatte. was genau ein kilometer war, ist und sein wird lässt sich doch also gar nicht so genau sagen?

in einem gekrümmten raum müsste also das licht viel schneller reisen, oder?

außerdem, wenn energien von der gravitation angezogen wird und ich einen lichtstrahl in ein sehr starkes gravitationsfeld sende dann werden die photonen doch zusätzlich von der gravitation beschleunigt und sind somit schneller als das licht oder sehe ich das falsch?
ich meine das so: wenn ich einen ball zur sonne werfe und er keine widerstände zu überwinden hat bewegt er sich im weltraum ne lange zeit mit meiner wurfgeschwindigkeit. um so näher er sich der sonne nähert desto stärker wir der von deren gravitation angezogen und wird somit immer schneller. wenn ich den ball nun mit einem photon austausche müsste es sich doch ähnlich verhalten? es gibt ja objekte im weltraum die sehr viel mehr masse und somit gravitation haben als die sonne
Nofeys
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Anmeldungsdatum: 08.04.2009
Beiträge: 638

BeitragVerfasst am: 16 Aug 2012 - 22:09:50    Titel:

Zitat:
wenn schnelle bewegung längen verkürzt und massen schrumpfen lässt, und unsere erde sich um die sonne dreht, sich das sonnensystem um das schwarze loch der milchstrasse dreht und die milchstrasse sich wieder um irgendwas dreht müssten wir uns mit einer enormen geschwindigkeit drehen die in der zukunft nicht gleich bleibt sondern sich erhöht oder verringert.


Deswegen heißt das ganze ja Relativitätstheorie Very Happy.
Geschwindigkeiten werden nicht absolut gemessen, sondern nur relativ.
Für einen Beobachter auf der Erde bewegt sich diese immer gleich schnell, nämlich garnicht. Deswegen wird ein Kilometer auf der Erde für einen Beobachter auf der Erde auch immer gleich lang bleiben. Jemand, der uns von einem schwarzen Loch aus beobachtet würde das ganze vielleicht anders sehen Wink.
Cheater!
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Anmeldungsdatum: 28.10.2007
Beiträge: 4859
Wohnort: Stuttgart

BeitragVerfasst am: 17 Aug 2012 - 10:29:50    Titel:

Zitat:
außerdem, wenn energien von der gravitation angezogen wird und ich einen lichtstrahl in ein sehr starkes gravitationsfeld sende dann werden die photonen doch zusätzlich von der gravitation beschleunigt und sind somit schneller als das licht oder sehe ich das falsch?

Nein, sie können nicht schneller werden als Lichtgeschwindigkeit. Dieses Beispiel ist genau der Grund, warum innerhalb eines Graviationsfeld die Uhren abhängig von der Position unterschiedlich schnell gehen. Damit nämlich die Lichtgeschwindigkeit immer konstant bleiben kann.


@Kilometer:

wir leiten die Dauer einer Sekunde an Hand eines Naturereignisses ab, legen die Lichtgeschwindigkeit fest und ermitteln daraus die Länge eines Kilometers. Wenn sich die Sekunde also ändert (das Naturereignis), ändert sich auch der Kilometer.
Jens Blume
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Anmeldungsdatum: 14.02.2009
Beiträge: 352

BeitragVerfasst am: 17 Aug 2012 - 14:17:34    Titel:

Nofeys hat folgendes geschrieben:
...
Für einen Beobachter auf der Erde bewegt sich diese immer gleich schnell, nämlich garnicht. ...


Drehbewegungen lassen sich sehr wohl messen (z. B. mit einfachem Laserpointer).

Nofeys hat folgendes geschrieben:
... Jemand, der uns von einem schwarzen Loch aus beobachtet würde das ganze vielleicht anders sehen Wink.


Ein fiktives Zenario, bei dem unendlich hohe Energien auftreten würden.
Nofeys
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Anmeldungsdatum: 08.04.2009
Beiträge: 638

BeitragVerfasst am: 17 Aug 2012 - 17:11:49    Titel:

Es ging aber weniger um Laserpointer als um die Länge eines Kilometers oder ? Wink
Und das andere war eher ein Scherz.
Aber egal ich halt mich jetzt raus und lass die Experten vor.
Fnord
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Anmeldungsdatum: 22.08.2006
Beiträge: 47

BeitragVerfasst am: 20 Aug 2012 - 11:11:52    Titel:

hat folgendes geschrieben:

in einem gekrümmten raum müsste also das licht viel schneller reisen, oder?

außerdem, wenn energien von der gravitation angezogen wird und ich einen lichtstrahl in ein sehr starkes gravitationsfeld sende dann werden die photonen doch zusätzlich von der gravitation beschleunigt und sind somit schneller als das licht oder sehe ich das falsch?
ich meine das so: wenn ich einen ball zur sonne werfe und er keine widerstände zu überwinden hat bewegt er sich im weltraum ne lange zeit mit meiner wurfgeschwindigkeit. um so näher er sich der sonne nähert desto stärker wir der von deren gravitation angezogen und wird somit immer schneller. wenn ich den ball nun mit einem photon austausche müsste es sich doch ähnlich verhalten? es gibt ja objekte im weltraum die sehr viel mehr masse und somit gravitation haben als die sonne


Licht reist nicht schneller oder langsamer. Vielmehr ändert sich bei einer Energieänderung seine Wellenlänge. Das ist das selbe wie beim Auto mit der Geschwindigkeit v und einer Taschenlampe in Fahrtrichtung auf dem Dach. Das Licht wird dann nicht c+v schnell! Die zusätzliche kinetische Energie die es für den ruhenden Beobachter bekommt geht statt in die Geschwindigkeit, in eine Veränderung der Wellenlänge über.

Dieses Beispiel kannst du direkt auf dein Gravitationspotential übertragen. Bekommt Licht potentielle Energie duch solch ein Potential (näher an der Erde oder näher an einem schwarzen Loch), dann ändert sich seine Wellenlänge, aber nicht seine Geschwindigkeit.

Wenn du mehr darüber erfahren willst, kannst du unter http://www.leifiphysik.de/web_ph12/versuche/09photmasse/photmasse.htm nachlesen, wie z.B. Pound und Rebka diese Wellenlängenänderung im Erdgravitationsfeld gemessen haben.
Domesday
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Anmeldungsdatum: 27.11.2009
Beiträge: 42

BeitragVerfasst am: 24 Aug 2012 - 11:22:34    Titel:

Fnord hat folgendes geschrieben:
Vielmehr ändert sich bei einer Energieänderung seine Wellenlänge. Das ist das selbe wie beim Auto mit der Geschwindigkeit v und einer Taschenlampe in Fahrtrichtung auf dem Dach. Das Licht wird dann nicht c+v schnell! Die zusätzliche kinetische Energie die es für den ruhenden Beobachter bekommt geht statt in die Geschwindigkeit, in eine Veränderung der Wellenlänge über.

dass das licht nicht schneller wird wenn es zusätzlich beschleunigt wird ist mir schon klar, trotzdem würde der beobachter es schneller sehen oder?
angenommen das licht wäre nur 10 kmh schnell, dann könnte ich die spitze eines lasers im nebel schneller an mir vorbei huschen sehen wenn der laserpointer auf einem auto wäre, natürlich ändert sich die geschwindigkeit des lichtes nicht, aber dem beobachter käme der beschleunigte strahl schneller vor

es gibt ja die theorie, dass wenn man sich sehr schnell durch den weltraum bewegt, die zeit langsamer vergeht, z.b. während im raumschiff 1 jahr vergeht, vergehen auf der erde 20 jahre. angenommen ich reise mit einer solch hohen geschwindigkeit um die erde und schaue einen livestream per internet, wäre das bild dann 20x so schnell wie auf der erde? denn normal würde man die zeitverlangsamung gar nicht wahrnehmen, schaut man nun aber über eine webcam live seiner familie zu müsste man ja zwangsweise das geschehen dieser in 20 facher geschwindigkeit sehen können?
Fnord
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Anmeldungsdatum: 22.08.2006
Beiträge: 47

BeitragVerfasst am: 24 Aug 2012 - 11:41:44    Titel:

Zitat:
dass das licht nicht schneller wird wenn es zusätzlich beschleunigt wird ist mir schon klar, trotzdem würde der beobachter es schneller sehen oder?


Nach der Relativitätstheorie nimmt JEDER Betrachter (eines Inertialsystems) das Licht als gleich schnell wahr. Also würde dein Beobachter das Licht nicht als schneller sehen.

Zitat:
angenommen das licht wäre nur 10 kmh schnell, dann könnte ich die spitze eines lasers im nebel schneller an mir vorbei huschen sehen wenn der laserpointer auf einem auto wäre, natürlich ändert sich die geschwindigkeit des lichtes nicht, aber dem beobachter käme der beschleunigte strahl schneller vor


Ich muss sagen ich weiß nicht genau was du mit der Spitze des Lasers meinst.

Zitat:
es gibt ja die theorie, dass wenn man sich sehr schnell durch den weltraum bewegt, die zeit langsamer vergeht, z.b. während im raumschiff 1 jahr vergeht, vergehen auf der erde 20 jahre. angenommen ich reise mit einer solch hohen geschwindigkeit um die erde und schaue einen livestream per internet, wäre das bild dann 20x so schnell wie auf der erde? denn normal würde man die zeitverlangsamung gar nicht wahrnehmen, schaut man nun aber über eine webcam live seiner familie zu müsste man ja zwangsweise das geschehen dieser in 20 facher geschwindigkeit sehen können?


Okay, gehen wir von einem Raumschiff aus in dessen Inertialsystem die Uhren 20x langsamer laufen als auf der Erde. Ein Signal von der Erde (dein "live"-stream) würde dann auch 20x langsamer ankommen. Dadurch, dass du dich immer weiter von der Erde weg bewegst, braucht das Signal einfach immer länger bis es bei dir ankommt. Nebenbei ist auch der entstehende Dopplereffekt zu beachten. So ein "Live"-Stream würde also auch Verarbeitungstechnischen Mehraufwand erfordern, da wie gesagt, das Signal längergezogen ist.
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