Suchergebnis für:
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 \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
Relativitätstheorie
Erster Einblick
- Was versteht man unter einem Inertialsystem?
- Ist Licht im ganzen Universum immer gleich schnell?
- Warum gehen bewegte Uhren langsamer …
- … und warum sind bewegte Maßstäbe kürzer?
Relativitätstheorie
Spezielle Relativitätstheorie
- Warum vergrößert sich die Masse bewegter Körper?
- Was versteht man unter der Ruheenergie eines Körpers?
- Wie kommt Einstein zu seiner berühmten Formel E=mc2?
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…
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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
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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…
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Zum DownloadSchwebungen (Simulation)
Die Simulation zeigt den Effekt der Schwebung. Die beiden oberen Diagramme zeigen für zwei Einzelwellen gleicher Amplitude jeweils die Elongation…
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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…
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Zum DownloadSchallwellen - Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Festkörper (Animation)
Die Animation zeigt die Ausbreitung einer Longitudinalwelle in einem Festkörper.
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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.
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Zum DownloadSchallwellen - Ausbreitung einer Transversalwelle in einem Festkörper (Animation)
Die Animation zeigt die Ausbreitung einer Transversalwelle in einem Festkörper.
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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…
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Zum DownloadUltraschall beim Auto - 1 (Animation)
Die Animation zeigt - stark vereinfacht - das Prinzip der Entfernungsmessung mit einer Ultraschall-Einheit.
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Zum DownloadUltraschall beim Auto - 2 (Animation)
Die Animation zeigt verschiedene Ultraschall-Sensoren im Auto.
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Zum DownloadUltraschall beim Auto - 3 (Animation)
Die Animation zeigt Ultraschall- und weitere mögliche Sensoren am Auto.
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Zum DownloadUltraschall-Sensoren - 1 (Animation)
Die Animation zeigt das Funktionsprinzip der Kraftmessung mit einem Piezo-Kristall.
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Zum DownloadUltraschall-Sensoren - 2 (Animation)
Die Animation zeigt die Messung einer Ultraschall-Welle mit einem Piezo-Kristall.
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Zum DownloadUltraschall-Sensoren - 3 (Animation)
Die Animation zeigt das Prinzip der Entfernungsmessung mit einem Ultraschall-Sender und einem Piezo-Kristall.
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Zum DownloadDOPPLER-Effekt (Simulation)
Die Simulation zeigt den DOPPLER-Effekt; verändert werden können die Frequenz des Sendesignals sowie Anfangsort und Geschwindigkeit von Sender und…
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Zum DownloadSaitenschwingung - Dreiecksschwingung (Animation)
Die Animation zeigt die Dreiecksschwingung einer gezupften Saite.
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Zum DownloadSaitenschwingung - FOURIER-Synthese (Simulation)
Die Simulation zeigt die Überlagerung verschiedener Sinusschwingungen zu einer Dreiecksschwingung.
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