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Inertialsystem
- Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper in Ruhe verharrt oder sich geradlinig-gleichförmig bewegt.
- Alle Systeme, die sich geradlinig-gleichförmig gegenüber einem Inertialsystem bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme.
- Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper in Ruhe verharrt oder sich geradlinig-gleichförmig bewegt.
- Alle Systeme, die sich geradlinig-gleichförmig gegenüber einem Inertialsystem bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme.
Effekte
- Zeitdilatation: Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine gleichartige im Ruhesystem!
- Gleichzeitigkeit ist relativ und hängt davon ab, von welchem Bezugssystem aus die Beobachtung erfolgt.
- Längenkontraktion: Ein bewegter Maßstab ist in Bewegungsrichtung kürzer als im Ruhesystem!
- Zeitdilatation: Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine gleichartige im Ruhesystem!
- Gleichzeitigkeit ist relativ und hängt davon ab, von welchem Bezugssystem aus die Beobachtung erfolgt.
- Längenkontraktion: Ein bewegter Maßstab ist in Bewegungsrichtung kürzer als im Ruhesystem!
Zeitdilatation
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
Gleichzeitigkeit
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
Relativistische Masse und Impuls
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
MICHELSON-MORLEY-Experiment
- Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde im Lichtäther
- Ergebnis: Die Lichtgeschwindigkeit bleibt entgegen der Erwartungen konstant
- Folgerungen: Es gibt keinen Lichtäther
- Bestimmung der Geschwindigkeit der Erde im Lichtäther
- Ergebnis: Die Lichtgeschwindigkeit bleibt entgegen der Erwartungen konstant
- Folgerungen: Es gibt keinen Lichtäther
Geschwindigkeitsaddition
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
20 Jahre LEIFIphysik: Physikunterricht zum Wettbewerb
Der LEIFIphysik-Fotowettbewerb ist eine gute Gelegenheit, um über Physik in der Welt um uns herum zu sprechen und diese im Rahmen eines physikalischen Spaziergangs zu entdecken. Das geht auch direkt im Physikunterricht. Auf dieser Seite findet sich ein Vorschlag zum Ablauf.
Der LEIFIphysik-Fotowettbewerb ist eine gute Gelegenheit, um über Physik in der Welt um uns herum zu sprechen und diese im Rahmen eines physikalischen Spaziergangs zu entdecken. Das geht auch direkt im Physikunterricht. Auf dieser Seite findet sich ein Vorschlag zum Ablauf.
Wasserkraftwerke - Gezeitenkraftwerk (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Gezeitenkraftwerks.
Zum DownloadDie Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Gezeitenkraftwerks.
Zum DownloadWasserkraftwerke - Laufwasserkraftwerk (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Laufwasserkraftwerks.
Zum DownloadDie Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Laufwasserkraftwerks.
Zum DownloadWasserkraftwerke - Pumpspeicherkraftwerk (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Pumpspeicherkraftwerks.
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Zum DownloadKohlekraftwerk - Energieflussdiagramm (Animation)
Die Animation zeigt das Energieflussdiagramm eines Kohlekraftwerks.
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Zum DownloadBrennstoffzelle (Animation)
Die Animation zeigt den prinzipiellen Aufbau und die Funktionsweise einer PEM-Brennstoffzelle. In der Realität fließt durch die Lampe ein Gleichstrom.…
Zum DownloadDie Animation zeigt den prinzipiellen Aufbau und die Funktionsweise einer PEM-Brennstoffzelle. In der Realität fließt durch die Lampe ein Gleichstrom.…
Zum DownloadSpeicherung von elektrischer Energie - Kondensator (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau und die Funktionsweise eines Kondensators zur Speicherung von elektrischer Energie.
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Zum DownloadSpeicherung von chemischer Energie - Wasserelektrolyse (Animation)
Die Animation zeigt den prinzipiellen Aufbau und die Funktionsweise einer Apparatur zum PEM-Verfahren der Wasserelektrolyse.
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Zum DownloadSonnenkollektor - Idealer Energiefluss (Animation)
Die Animation zeigt den idealen Energiefluss einer Anlage mit einem Sonnenkollektor. Die farbigen Punkte stellen keine Materie, sondern Energiebeträge…
Zum DownloadDie Animation zeigt den idealen Energiefluss einer Anlage mit einem Sonnenkollektor. Die farbigen Punkte stellen keine Materie, sondern Energiebeträge…
Zum DownloadSonnenkollektor - Verluste durch Wärmeleitung (Animation)
Die Animation zeigt die Energieverluste einer Anlage mit einem Sonnenkollektor durch Wärmeleitung an die Umgebung. Die farbigen Punkte stellen keine…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Energieverluste einer Anlage mit einem Sonnenkollektor durch Wärmeleitung an die Umgebung. Die farbigen Punkte stellen keine…
Zum DownloadSonnenkollektor - Verluste durch Konvektion (Animation)
Die Animation zeigt die Energieverluste einer Anlage mit einem Sonnenkollektor durch Konvektion (Wärmeströmung) an die Umgebung. Die farbigen Punkte…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Energieverluste einer Anlage mit einem Sonnenkollektor durch Konvektion (Wärmeströmung) an die Umgebung. Die farbigen Punkte…
Zum DownloadUmwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau, die Durchführung und die Beobachtungen des Versuchs zur Untersucheung der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische…
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Zum DownloadEnergieentwertung (Animation)
Die Animation zeigt die Unmöglichkeit der Erwärmung eines heißeren durch ein kälteres Energiereservoir.
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Zum DownloadReversible und Irreversible Vorgänge - Sprung ins Wasser (Animation)
Die Animation zeigt die Unmöglichkeit der von alleine ablaufenden Umkehrung eines Sprungs ins Wasser.
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Zum DownloadReversible und Irreversible Vorgänge - Schweissen (Animation)
Die Animation zeigt die Unmöglichkeit der Gewinnung von elektrischer Energie durch das Auseinanderbrechen einer Schweißstelle.
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