Suchergebnis für:
Spezielle Relativitätstheorie - Harald Lesch
In diesem 30-minütigen Video bietet Harald Lesch eine gute Einführung in die Spezielle Relativitätstheorie.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkIn diesem 30-minütigen Video bietet Harald Lesch eine gute Einführung in die Spezielle Relativitätstheorie.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkZeitdilatation
Ein filmischer Beitrag von "Die Albert Dreisteins" vom Helmut-Schmidt-Gymnasium für den LEIFIphysik-Videowettbewerb.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkEin filmischer Beitrag von "Die Albert Dreisteins" vom Helmut-Schmidt-Gymnasium für den LEIFIphysik-Videowettbewerb.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkEinsteinzug
Eine interaktive Animation zur Speziellen Relativitätstheorie
Der Betrachter kann den Bezugspunkt und das jeweilige Zeitverständis selbst bestimmen.
Eine interaktive Animation zur Speziellen Relativitätstheorie
Der Betrachter kann den Bezugspunkt und das jeweilige Zeitverständis selbst bestimmen.
FAST so schnell wie das Licht
Computersimulationen zum Durchflug durch ein stilisiertes Brandenburger Tor mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (0,01c / 0,5 c / 0,9 c / 0,95c / 0,99 c) als Videos zum Herunterladen. Verlinkt sind interaktive Messtools mit denen die Koordinaten markanter Punkte bestimmt werden können.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkComputersimulationen zum Durchflug durch ein stilisiertes Brandenburger Tor mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (0,01c / 0,5 c / 0,9 c / 0,95c / 0,99 c) als Videos zum Herunterladen. Verlinkt sind interaktive Messtools mit denen die Koordinaten markanter Punkte bestimmt werden können.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkRechner für Lorentztransformation
Das Windows-Programm führt die Rechnungen der Lorentztransformation auf Knopfdruck durch. Mehr Infos zum Programm unter http://www.hermann-huck.homepage.t-online.de/seite2.htm
Zum externen WeblinkDas Windows-Programm führt die Rechnungen der Lorentztransformation auf Knopfdruck durch. Mehr Infos zum Programm unter http://www.hermann-huck.homepage.t-online.de/seite2.htm
Zum externen WeblinkGrundaussagen der speziellen Relativitätstheorie
- Das MICHELSON-MORLEY-Experiment brachte klassische Vorstellungen von absolutem Raum und absoluter Zeit ins Wanken.
- In EINSTEINs Relativitätstheorie sind daher Zeit und Raum relativ.
- Das MICHELSON-MORLEY-Experiment brachte klassische Vorstellungen von absolutem Raum und absoluter Zeit ins Wanken.
- In EINSTEINs Relativitätstheorie sind daher Zeit und Raum relativ.
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 \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
Betatron (Abitur BY 2019 Ph11-2 A2)
Abb. 1 Querschnitt eines BetatronsDas Betatron ist ein sehr kompakter Beschleuniger für Elektronen. Diese kreisen innerhalb einer evakuierten…
Zur AufgabeAbb. 1 Querschnitt eines BetatronsDas Betatron ist ein sehr kompakter Beschleuniger für Elektronen. Diese kreisen innerhalb einer evakuierten…
Zur AufgabeStrahlentherapie mit Elektronen (Abitur BY 2020 Ph11-1 A1)
Durch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen können Tumore auf der Hautoberfläche behandelt werden. Hierzu werden Elektronen in einem…
Zur AufgabeDurch Bestrahlung mit energiereichen Elektronen können Tumore auf der Hautoberfläche behandelt werden. Hierzu werden Elektronen in einem…
Zur AufgabeAusführlicher Unterrichtsgang zu Halbleitern und Elektronik
Ausführliche Beschreibung eines Unterrichtsganges zu Halbleitern und Elektronik. Dabei werden Dioden, Transistoren und Sensoren thematisiert. Auch werden viele passende Experimente vorgeschlagen und erläutert und es steht Material zum Download und zum Anpassen bereit.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkAusführliche Beschreibung eines Unterrichtsganges zu Halbleitern und Elektronik. Dabei werden Dioden, Transistoren und Sensoren thematisiert. Auch werden viele passende Experimente vorgeschlagen und erläutert und es steht Material zum Download und zum Anpassen bereit.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkLuka und das Licht der Zukunft, Band 1
Tolle Broschüre Rund um das Thema Licht, speziell der LED. Unterrichtsprojekte, z.B. Bau einfacher LED Lichter. Für Kinder bis 13 Jahren geeignet. Download als pdf auf der o.g. Seite.
Tolle Broschüre Rund um das Thema Licht, speziell der LED. Unterrichtsprojekte, z.B. Bau einfacher LED Lichter. Für Kinder bis 13 Jahren geeignet. Download als pdf auf der o.g. Seite.
Schaltung bei der Kennlinienaufnahme
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Schaltskizze zur Aufnahme einer Diodenkennlinie - links mit stromrichtiger und rechts spannungsrichtiger…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Schaltskizze zur Aufnahme einer Diodenkennlinie - links mit stromrichtiger und rechts spannungsrichtiger…
Zur AufgabeEigenleitung eines Halbleiterkristalls
a) Was versteht man unter der Eigenleitung eines Halbleiterkristalls? Erklären Sie diesen Begriff unter Heranziehung einer geeigneten Skizze. Gehen…
Zur Aufgabea) Was versteht man unter der Eigenleitung eines Halbleiterkristalls? Erklären Sie diesen Begriff unter Heranziehung einer geeigneten Skizze. Gehen…
Zur AufgabeDotierung von Halbleitern
a)Was versteht man unter der Dotierung eines Halbleiters? b)Nennen Sie ein Verfahren, mit dem Halbleiter dotiert werden können.
Zur Aufgabea)Was versteht man unter der Dotierung eines Halbleiters? b)Nennen Sie ein Verfahren, mit dem Halbleiter dotiert werden können.
Zur Aufgaben- und p-Halbleiter
a) Welcher Halbleiter liegt vor, wenn Silizium mit fünfwertigem Arsen dotiert wird? Skizzieren Sie eine…
Zur Aufgabea) Welcher Halbleiter liegt vor, wenn Silizium mit fünfwertigem Arsen dotiert wird? Skizzieren Sie eine…
Zur AufgabeSpezifischer Widerstand einer Halbleiterprobe
a) Eine zylinderförmige Probe hat die Querschnittsfläche \(A = 5{,}7\cdot 10^{-5}\,\rm{m}^2\) und die Länge…
Zur Aufgabea) Eine zylinderförmige Probe hat die Querschnittsfläche \(A = 5{,}7\cdot 10^{-5}\,\rm{m}^2\) und die Länge…
Zur AufgabeWarnschaltung mit Heißleiter
Bei einer Überwachungsanlage soll eine Kontrolllampe aufleuchten, sobald in dem zu überwachenden Raum die Temperatur unzulässig ansteigt. Entwickeln…
Zur AufgabeBei einer Überwachungsanlage soll eine Kontrolllampe aufleuchten, sobald in dem zu überwachenden Raum die Temperatur unzulässig ansteigt. Entwickeln…
Zur AufgabeReinheitsanforderung
a) Schätze ab, wie viele Atome sich ungefähr in einem Kubikzentimeter Materie befinden. …
Zur Aufgabea) Schätze ab, wie viele Atome sich ungefähr in einem Kubikzentimeter Materie befinden. …
Zur Aufgabe