Die Relativitätstheorie

@revuzer

Du hast da keine These gebaut, nur was behauptet und das war falsch.

Um in den Naturwissenschaften die Akzeptanz einer These im wissenschaftlichen Umfeld zu erhöhen, sollte eine These

ein klares und genau definiertes Urteil sein,
falsifizierbar sein,
während ihrer Darstellung identisch bleiben,
keiner anderen akzeptierten These widersprechen,
keine andere akzeptierte These einschränken,
keinen logischen Widerspruch enthalten,
durch nachprüfbare Tatsachen belegt sein,
kein evidentes Urteil sein.

q.e.d

Spiederbastian schrieb am 02.11.2017:Ok Freunde... Ich höre lieber auf darüber nachzudenken. Ich verstehe das nicht.

Ich dachte:

Lichtgeschwindigkeit = 300.000 Kilometer/s * 240 Sekunden = 72.000.000 Kilometer in 4 min.

Mein gedanke war jetzt folgender...

Die Erde dreht sich mit 1670 km/h * 24 Stunden = 40080 Kilometer am Tag

72.000.000 / 40080 = 1796 Tage / 365.25 = 4.9 Jahre

Spiederbastian schrieb am 02.11.2017:Ok ich bin raus :-)

Hallo Spiederbastian, nicht so schnell aufgeben!

Ich glaube das Problem ist einfach nur dass du das fundamentale Konzept der Zeitdilatation missverstanden hast.

Es geht nicht darum in welcher Zeit sich die Erde quasi um die gleiche Strecke dreht die das Raumschiff fliegt sondern darum dass die Zeit in einem (wiederkehrenden) Raumschiff tatsaechlich (viel) langsamer vergeht als auf der Erde.

Der Faktor haengt davon ab wie nah das Raumschiff an die Lichtgeschwindigkeit herankommt und kann von wenigen Prozent Unterschied bei z.B. 90% Lichtgeschwindigkeit theoretisch bis unendlich gehen bei 100% Lichtgeschwindigkeit (was aber sogar theoretisch unmoeglich ist).

Der Dilatationsfaktor ist 1/(1-v2/c2)^1/2, also je mehr sich die Geschwindigkeit des Raumschiffs v der Lichtgeschwindigkeit c annaehert, desto mehr geht der Nenner gegen 0 und der ganze Term gegen Unendlich.

Also je nachdem wieviel 9nen du bei v hinter dem Komma hast kann die auf der Erde vergangene Zeit 1 Stunde, 1 Tag, 1 Jahr oder 1000e von Jahren betragen wenn das Raumschiff nach viel kuerzerer Zeit wieder zurueckkommt.

Der Effekt ist real, aber so schnell kann sowieso kein Raumschiff fliegen, insofern ist es fuer deinen Bestseller "die Alte mit den Schuhen" trotzdem uninteressant ;-)

Hallo alle zusammen.

Ich hätte da mal ne Frage, ich hab das noch nicht ganz verstanden.

Es geht um die formel E=MC²

Erste Frage: ist die so richtig geschrieben?
Zweite Frage: Vieleicht liege ich da jetzt wirklich total daneben, aber ich glaube diese Formel wird u.a. dazu hergenommen, um zu sagen, dass das erreichen der Lichtgeschwindigkeit unendlich Energie benötigen würde?

Dritte Frage: Als ich diese Formel neulich mal wieder angeguckt hab, ging mir ein Gedanke im Kopf rum, der mich nicht mehr loslässt:
Besagt diese formel nicht folgendes: E ( Energie) = M ( Masse) * C² (Beschleunigung mit Lichtgeschwindigkeit)?

Gruß

Nin

Ninbushi schrieb:Erste Frage: ist die so richtig geschrieben?

Nein, sowohl m als auch c werden klein geschrieben, also E=mc²

Ninbushi schrieb:Besagt diese formel nicht folgendes: E ( Energie) = M ( Masse) * C² (Beschleunigung mit Lichtgeschwindigkeit)?

Nein, c ist keine Beschleunigung, sondern die Lichtgeschwindigkeit, und die wird in der Formel zum Quadrat genommen

Ninbushi schrieb:diese Formel wird u.a. dazu hergenommen, um zu sagen, dass das erreichen der Lichtgeschwindigkeit unendlich Energie benötigen würde?

In erster Linie soll die Formel den Zusammenhang von Energie und Ruhemasse ausdrücken, beide wären demnach als äquivalent zu betrachten. Deine Aussage mag zutreffen, aber ob das nun explizit aus der Formel hervorgeht, vermag ich nicht zu beurteilen.

Ninbushi schrieb:Zweite Frage: Vieleicht liege ich da jetzt wirklich total daneben, aber ich glaube diese Formel wird u.a. dazu hergenommen, um zu sagen, dass das erreichen der Lichtgeschwindigkeit unendlich Energie benötigen würde?

Nicht nur, sie beschreibt auch was passiert wenn Energie in Masse und Masse in Energie umgewandelt wird.

Peter0167 schrieb:Nein, c ist keine Beschleunigung, sondern die Lichtgeschwindigkeit, und die wird in der Formel zum Quadrat genommen

Das ist mir schon klar, dass c die Lichtgeschwindigkeit ist. Mir gings um die frage, warum wird c zum Quadrat genommen?

Ich glaube mich erinnern zu können, dass das hergenommen wurde um Effekte einer Atombombe zu beschreiben? Bei der Masse in Energie umgewandelt wird?

vielleich hab ich auch nur das mit der Beschleunigung falsch verstanden, ich dachte Einstein hätte nur abgekürzt: 299792458 m/s² =c²

aber wahrscheinlicher so: (299792458 m/s)² =c².

Dann hätte ich meinen Denkfehler schon erkannt.

Gruß

Nin

@Ninbushi

Falls du das als "kleinlich" empfindest (also das mit den Formelzeichen), dann schau dir mal diese Liste an:

Wikipedia: Liste physikalischer Größen

Demnach wäre laut deiner Formel Energie = Dreh- oder Biegemoment * Wärmekapazität ²

Ninbushi schrieb:Mir gings um die frage, warum wird c zum Quadrat genommen?

Das ergibt sich aus der Herleitung der Formel. Leider beherrsche ich die auch nicht, muss sie also so wie sie ist hinnehmen, und nicht weiter hinterfragen. :D

Ninbushi schrieb:Ich glaube mich erinnern zu können, dass das hergenommen wurde um Effekte einer Atombombe zu beschreiben

Nö, es wird ins Quadrat gesetzt weil sich da so aus dem theoretischen Ansatz ergibt.

Spezielle Relativitätstheorie: E = mc² • Aristoteles ⯈ Stringtheorie (14) | Josef M. Gaßner

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Peter0167 schrieb:Falls du das als "kleinlic empfindest (also das mit den Formelzeichen), dann schau dir mal diese Liste an:

@Peter0167

Nein, da hast du schon recht, ich empfinde das jetzt nicht als kleinlich, alles gut :-)

Mir gings nur darum, dass (soweit mein schulwissen noch reicht, Ist ne ganze ecke her) ich noch weiß, dass wenn eine Geschwindigkeit im quadrat angegeben wird sich das normalerweise um eine konstante Beschleunigung handelt? kann mich auch mal wieder total Irren.

Gruß

Nin

Beschleunigung ist die 1. Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit, Einheit ms^-2

Wie man unschwer erkennt, fehlt beim "Meter" das Quadrat, demnach ist c² auch keine Beschleunigung sondern das Produkt aus Weg und Beschleunigung.

@Ninbushi

Ninbushi schrieb:angegeben wird sich das normalerweise um eine konstante Beschleunigung handelt? kann mich auch mal wieder total Irren.

Einheit Beschleunigung:

Einheit c²:

Ninbushi schrieb:Mir gings um die frage, warum wird c zum Quadrat genommen?

Das ergibt sich asud er theoretischen Herleitung. Einstein hat basierend auf seinen zwei Postulaten zur SRT ein Gedankenexperiment durchgeführt in dem er die Energiebilanz eines Objektes nach Aussenden eines Lichtpulses aus zwei verschiedenen Bezugssystemen betrachtet. DIe genau Erklärung ist hier:

Wikipedia: Äquivalenz von Masse und Energie#Einsteins Herleitung

Grob könnte man aber auch sagen der Ursprung für das Quadrat in der FOrmel steckt hinter der bekannten FOrmel für die kinetische Energie:

Ninbushi schrieb:Zweite Frage: Vieleicht liege ich da jetzt wirklich total daneben, aber ich glaube diese Formel wird u.a. dazu hergenommen, um zu sagen, dass das erreichen der Lichtgeschwindigkeit unendlich Energie benötigen würde?

Nein diese Formel beschreibt die Größe der Ruheenergie einer Masse m.
DIe Erklärung der Unerreichbarlkeit der Lichtgeschwindigkeit liegt woanders: Eine Masse kann Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen da dafür die kinetische Energie unendlich werden müsste. Diese Formel erklärt warum eine Masse Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen kann:


Im Faktor \gamma steckt das v drin und wenn v gegen c geht, geht der Nenner im Bruch gegen Null und damit E_kin gegen unendlich.

@towel_42

towel_42 schrieb:Nicht nur, sie beschreibt auch was passiert wenn Energie in Masse und Masse in Energie umgewandelt wird.

Ich lese das oft, aber das tut die Formel eigentlich nicht. Die Formel beschriebt nur wieviel Energie in der Ruhemasse steckt. Nicht mehr nicht weniger.

Ich will kurz erklären wieso die Formel nichts dergleichen beschreibt: Wird Ruhemasse in Energie umgesetzt gibt es einige Dinge zuu beachten wenn man wissen will welche Auswirkungen das hat. Zuerst muss man wissen in welche Energieformen die Ruhemasse umgewandelt wird:
Da gibt es thermische Energie, elektromagentische Strahlung (hochenergetische Phtonen), Partikelstrahlung (Alpha und Beta Strahlung) etc.

Die Formel E =mc^2 gibt darüber keinerlei Auskunft

Desweiteren spielen die Zeiträume der Energieumwandlung eine große Rolle. SO unterscheiden sich die friedliche Nutzung der Kernergie und die Waffennutzung deutlich in der Kernreaktionszeit. Bei ersterem wird eine bestimmte Masse in Monaten oder Jahren in Energie + "Rest" umgewandelt, bei letzerem wird eine gleichwertige Masse innnerhalb von Millisekunden in Energie + "Rest" umgewandelt.

Über die dahinterliegenden Reaktionen gibt die Formel E =mc^2 keinerlei Auskunft. Daher ist es auch der Spruch das Einstein mit seiner Formel verantwortlich für die Entwicklungder Atombombe ist eigentlich schwachsinnig. DIe Formel gab einen ersten EInblick das viel Energie in Ruhemasse steckt, das ist richtig. Um aber auch nur halbwegs an eine Atombombe zu denken benötigt es deutlich mehr physikalisches Grundwissen, das erst im Rahmen der Quantenmechnik in den 20er und 30ern, also lange nach der Entdeckung von E =mc^2, entwickelt wurde.

@mojorisin
Vielen Dank, für Deine Erklärungen. Welche Formeln würden denn da eher passen?

Wikipedia: Äquivalenz von Masse und Energie

towel_42 schrieb:Welche Formeln würden denn da eher passen?

Das ist eine gute Frage, mit keiner einfache Antwort :-)

Die Formeln die eine bestimmte Kernspaltung oder Fusion beschrieben sehen so aus:



Wikipedia: Kernfusion#Erforschung der Kernfusion

Aber selbst diese Formeln geben erstmal nur die Gesamtenergiebilanz und Teilchenbilanz an. DIe Leistung ergibt sich aus der umgesetzten Energie pro Zeit. Wie schnell eine Kernfusion/-spaltung stattfinden kann hängt von vielen weiteren Parametern ab und kann ich hier auch nicht umfassend beschrieben (Ich bin da auch kein Experte)

INteressant dazu könnte aber uach dieser Aertikel sein:

Nirgends in dieser Begründung taucht Einsteins Formel auf. Allenfalls bei bestimmten radioaktiven Zerfallsprozessen, die auf die eigentliche Kernspaltung folgen, könnte man argumentieren, dort werde beim Zerfall von Neutronen in die etwas masseärmeren Protonen tatsächlich etwas Ruheenergie in herkömmliche Energieformen umgesetzt - aber diese Zerfälle tragen weniger als zehn Prozent der bei Kernspaltung und Folgeprozessen freigesetzten Energie bei. Zusammenfassend gilt: Hinter der Zerstörungskraft der Kernwaffen steckt der Umstand, dass bestimmte leichtere Atomkerne wesentlich stärker gebunden sind als bestimmte massereichere Kerne.

http://www.einstein-online.info/vertiefung/atombombe@set_language=de.html (Archiv-Version vom 05.11.2019)

@mojorisin
Vielen Dank, Pössl ist ja schon fast Kult, vorallem auch nach seinen Schlachten mit der französischen Tippse... :-)

@mojorisin

Hi.

Danke für deine Erklärungen, jetzt bin ich durchaus etwas schlauer.

Hab mich also doch in der Leseweise getäuscht :-)


Was mich jetzt mal noch interessieren würde, und was ich jetzt grade gar nicht verstehe:

mojorisin schrieb:Grob könnte man aber auch sagen der Ursprung für das Quadrat in der FOrmel steckt hinter der bekannten FOrmel für die kinetische Energie:

E_kin = \frac {1} {2}mv²

Und wo kommt jetzt bei dieser gleichung das c² her?

mojorisin schrieb:E_kin​=(γ−1)mc²

ist doch eigentlich genau die gleiche Formel oder? Bzw sollte die gleiche Formel sein, da beides die E_kin berechnet?

Wurde da nicht einfach die variable Geschwindigkeit v durch die Konstante c ersetzt?
Oder kommt man da über ganz andere Ecken drann?

sorry, ich konnte die Videos nur überfliegen, bin bei der Arbeit, ich werds noch nachholen, wahrscheinlich wirds mir dann klarer.

:-)

Gruß Nin

Ninbushi schrieb:Und wo kommt jetzt bei dieser gleichung das c² her?

Wo siehst du in dieser Gleichung ein c²?

Ninbushi schrieb:sollte die gleiche Formel sein, da beides die Ekin berechnet?

Nein. Die Einsteinsche Formel macht Aussagen zum Energieäquivalent der Ruhemasse, während die andere Formel nur den Anteil der kinetischen Energie beschreibt. Die Gesamtenergie setzt sich dann zusammen aus der Summe der beiden Energien.

Peter0167 schrieb:Wo siehst du in dieser Gleichung ein c2?

Die Frage bezog sich auf die Formel unter der Frage.

Ninbushi schrieb:Und wo kommt jetzt bei dieser gleichung das c² her?mojorisin schrieb:Ekin​=(γ−1)mc²

Gruß

Nin

@Ninbushi

Eventuell hilft Euch das hier: https://www.leifiphysik.de/relativitaetstheorie/spezielle-relativitaetstheorie/energie-impuls-beziehung weiter. Bei Fragen, einfach fragen.