Suchergebnis für:
Energie-Impuls-Beziehung
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
Relativistische Energie
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
Längenkontraktion
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
EINSTEINs Postulate
- Erstes Postulat (Relativitätsprinzip): Alle Inertialsysteme sind bezüglich aller physikalischen Gesetze gleichberechtigt.
- Zweites Postulat (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit): Die Vakuumlichtgeschwindigkeit \(c\) ist in allen Inertialsystemen gleich groß.
- Erstes Postulat (Relativitätsprinzip): Alle Inertialsysteme sind bezüglich aller physikalischen Gesetze gleichberechtigt.
- Zweites Postulat (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit): Die Vakuumlichtgeschwindigkeit \(c\) ist in allen Inertialsystemen gleich groß.
Geschwindigkeitsbetrachtung
- Klassische können Geschwindigkeiten von einem bewegten Bezugssystem und einer Bewegung innerhalb einfach addiert werden, um die Geschwindigkeit zu ermitteln, die man im ruhenden Bezugssystem messen würde.
- Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hat zur Folge, dass diese einfache Addition nicht richtig sein kann.
- Klassische können Geschwindigkeiten von einem bewegten Bezugssystem und einer Bewegung innerhalb einfach addiert werden, um die Geschwindigkeit zu ermitteln, die man im ruhenden Bezugssystem messen würde.
- Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hat zur Folge, dass diese einfache Addition nicht richtig sein kann.
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 \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
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 \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
Albert Abraham MICHELSON (1852 - 1931) und Edward Williams MORLEY (1838 - 1923)
Messung der Schallgeschwindigkeit in Luft (Simulation von Andrew Duffy)
Dies ist eine Simulation einer physikalischen Standarddemonstration zur Messung der Schallgeschwindigkeit in der Luft. Eine vibrierende Stimmgabel…
Zum DownloadDies ist eine Simulation einer physikalischen Standarddemonstration zur Messung der Schallgeschwindigkeit in der Luft. Eine vibrierende Stimmgabel…
Zum DownloadMessung der Schallgeschwindigkeit in Luft (Simulation von Andrew Duffy)
- Die Simulation ermöglicht die Messung der Schallgeschwindigkeit mit Hilfe von Stehenden Wellen in einem mit Wasser gefülltem Standzylinder
- Die Simulation ermöglicht die Messung der Schallgeschwindigkeit mit Hilfe von Stehenden Wellen in einem mit Wasser gefülltem Standzylinder
DOPPLER-Effekt bei bewegtem Sender (IBE)
Doppler-Effekt (bewegte Quelle) (© 2021, AG Didaktik der Physik, Freie Universität Berlin) Dieser Versuchsaufbau ermöglicht die Messung der…
Zum DownloadDoppler-Effekt (bewegte Quelle) (© 2021, AG Didaktik der Physik, Freie Universität Berlin) Dieser Versuchsaufbau ermöglicht die Messung der…
Zum DownloadDOPPLER-Effekt bei bewegtem Empfänger (IBE)
Doppler-Effekt (bewegter Empfänger) (© 2021, AG Didaktik der Physik, Freie Universität Berlin) Dieser Versuchsaufbau ermöglicht die Messung der…
Zum DownloadDoppler-Effekt (bewegter Empfänger) (© 2021, AG Didaktik der Physik, Freie Universität Berlin) Dieser Versuchsaufbau ermöglicht die Messung der…
Zum DownloadSchwebungen (Simulation)
Die Simulation zeigt den Effekt der Schwebung. Die beiden oberen Diagramme zeigen für zwei Einzelwellen gleicher Amplitude jeweils die Elongation…
Zum DownloadDie Simulation zeigt den Effekt der Schwebung. Die beiden oberen Diagramme zeigen für zwei Einzelwellen gleicher Amplitude jeweils die Elongation…
Zum DownloadBeispiel zum DOPPLER-Effekt (Animation)
Diese Animation zeigt einen Notarztwagen, der mit eingeschaltetem Martinshorn an einer Person vorbeifährt, die an der Straße steht. Solange das…
Zum DownloadDiese Animation zeigt einen Notarztwagen, der mit eingeschaltetem Martinshorn an einer Person vorbeifährt, die an der Straße steht. Solange das…
Zum DownloadSchallwellen - Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Festkörper (Animation)
Die Animation zeigt die Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Festkörper.
Zum DownloadDie Animation zeigt die Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Festkörper.
Zum DownloadSchallwellen - Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Gas oder einer Flüssigkeit (Animation)
Die Animation zeigt die Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Gas oder einer Flüssigkeit.
Zum DownloadDie Animation zeigt die Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Gas oder einer Flüssigkeit.
Zum DownloadSchallwellen - Ausbreitung einer Transversalwelle in einem Festkörper (Animation)
Die Animation zeigt die Ausbreitung einer Transversalwelle in einem Festkörper.
Zum DownloadDie Animation zeigt die Ausbreitung einer Transversalwelle in einem Festkörper.
Zum DownloadSchallwellen - Kopplungskräfte in Festkörpern (Animation)
Die Animation zeigt, wie die Kopplungskräfte zwischen den Teilchen in einem Festkörper (Kristallgitter als Feder-Kugel-Modell) zur Ausbreitung sowohl…
Zum DownloadDie Animation zeigt, wie die Kopplungskräfte zwischen den Teilchen in einem Festkörper (Kristallgitter als Feder-Kugel-Modell) zur Ausbreitung sowohl…
Zum DownloadUltraschall beim Auto - 1 (Animation)
Die Animation zeigt - stark vereinfacht - das Prinzip der Entfernungsmessung mit einer Ultraschall-Einheit.
Zum DownloadDie Animation zeigt - stark vereinfacht - das Prinzip der Entfernungsmessung mit einer Ultraschall-Einheit.
Zum DownloadUltraschall beim Auto - 2 (Animation)
Die Animation zeigt verschiedene Ultraschall-Sensoren im Auto.
Zum DownloadDie Animation zeigt verschiedene Ultraschall-Sensoren im Auto.
Zum DownloadUltraschall beim Auto - 3 (Animation)
Die Animation zeigt Ultraschall- und weitere mögliche Sensoren am Auto.
Zum DownloadDie Animation zeigt Ultraschall- und weitere mögliche Sensoren am Auto.
Zum DownloadUltraschall-Sensoren - 1 (Animation)
Die Animation zeigt das Funktionsprinzip der Kraftmessung mit einem Piezo-Kristall.
Zum DownloadDie Animation zeigt das Funktionsprinzip der Kraftmessung mit einem Piezo-Kristall.
Zum DownloadUltraschall-Sensoren - 2 (Animation)
Die Animation zeigt die Messung einer Ultraschall-Welle mit einem Piezo-Kristall.
Zum DownloadDie Animation zeigt die Messung einer Ultraschall-Welle mit einem Piezo-Kristall.
Zum DownloadUltraschall-Sensoren - 3 (Animation)
Die Animation zeigt das Prinzip der Entfernungsmessung mit einem Ultraschall-Sender und einem Piezo-Kristall.
Zum DownloadDie Animation zeigt das Prinzip der Entfernungsmessung mit einem Ultraschall-Sender und einem Piezo-Kristall.
Zum Download