Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Relativistisches Motorrad
Hallo zusammen,
ich kenne eine aufschlussreiche Knobelaufgabe, die gut zum Thema "Relativistische Masse" http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=1546 passt :
Gegeben ist eine normale Straßenbahn, die über die Oberleitung angetrieben wird und ein Motorrad, das mit hochleistungsfähigen Batterien angetrieben wird. Beide werden so stark angetrieben, dass sich ihre Geschwindigkeiten der Lichtgeschwindigkeit nähern. Beide werden im Beobachtersystem gewogen, siehe Grafik im Anhang.
Wenn wir ihre Masse in unserem Beobachtersystem messen, erhalten wir einen Anstieg der Masse
a) beim Motorrad
b) bei der Straßenbahn
c) bei beiden
d) bei keinem von beiden
Was trifft zu und warum?
Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof
Hallo zusammen,
ich kenne eine aufschlussreiche Knobelaufgabe, die gut zum Thema "Relativistische Masse" http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=1546 passt :
Gegeben ist eine normale Straßenbahn, die über die Oberleitung angetrieben wird und ein Motorrad, das mit hochleistungsfähigen Batterien angetrieben wird. Beide werden so stark angetrieben, dass sich ihre Geschwindigkeiten der Lichtgeschwindigkeit nähern. Beide werden im Beobachtersystem gewogen, siehe Grafik im Anhang.
Wenn wir ihre Masse in unserem Beobachtersystem messen, erhalten wir einen Anstieg der Masse
a) beim Motorrad
b) bei der Straßenbahn
c) bei beiden
d) bei keinem von beiden
Was trifft zu und warum?
Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof
Hallo Eugen,
hier spielen 2 Effekte eine Rolle:
1) die leider oft noch so genannte relativistische Masse bzw. Bewegungfsenergie, und
2) Energie-Masse-Äquivalenz.
zu 1) "relativistische Masse" bringt nichts auf die Waage, siehe z.B.
http://de.wikipedia.org/wiki/Benutzer:Norbert_Dragon/Relativistische_Masse
Ruhemasse ist das, was Waagen anzeigen.
zu 2) Das Motorrad hat aber einen Teil seiner Ruhemasse aufgebraucht, um schnell zu werden (Energieerhaltung); es wird also leichter. Die Straßenbahn dagegen hat noch ihre ursprüngliche Ruhemasse, das die zur Beschleunigung benötigte Energie von außen zugeführt wurde.
Keines der Objekte wird also auf der Waage mehr anzeigen - das Motorrad sogar weniger:
mein Tip ist also (d).
Gruß,
Uli
Eyk van Bommel
28.05.10, 16:58
Die Antwort ist f)
Das Mottorad wird leichter und die Masse der Straßenbahn bleibt konstant.
Das Mottorad wird leichter, da es Treibstoff verbraucht.
Die Straßenbahn hingegen holt sich die Energie aus der Leitung. Wer nun glaubt, dass die Straßenbahn an Masse gewinnt irrt sich. Da die e- an die Oberleitung wieder abgeben werden und die „gewonnene“ Energie an die Schienen abgegeben wird. Wer die Straßenbahn als schwere betrachtet, vergisst den Gegenimpuls.:rolleyes:
Gruß
EVB
Ich hoffe meine Antwort gilt noch, auch wenn Uli dasselbe aussagt;)
Ich sage die Straßenbahn wiegt mehr wie beim Start.
Ergo b) ist richtig Eugen, wenn die Waage schnell genug ist.;)
Die Straßenbahn ist beim Start ne Straßenbahn mehr nicht.
Während der Fahrt wird dieser übern Draht Energie vom Kraftwerk zugeführt.
Ergo, das Kraftwerk wird leichter, die Bahn schwerer.
Das System -schwere Batterie(Energie) + leichtes, winziges(Atomgröße) Motorrad- wiegt beim Start das Gleiche wie das System -leichte, winzige(Atomgröße) Batterie + schweres Motorad- bei nahe c.
Natürlich nur ohne Reibungs-/Wärmeverluste.
Gruß EMI
Eyk van Bommel
28.05.10, 18:55
Für mich kann b nur auf dem ersten Blick richtig sein, da es imho der ART widerspricht.
Denn man könnte nun unterscheiden, ob die Straßenbahn beschleunigt wurde oder das Kernkraftwerk (samt Erde und Schiene).
Wir haben zwei Astronauten in einem Raumschiff. Sie entfernen sich mit 0,9 c. Und du sagst nun, dass man über eine Waage messen kann wer wie beschleunigt wurde:confused:
Gruß
EVB
Für mich kann b nur auf dem ersten Blick richtig sein, da es imho der ART widerspricht.
Denn man könnte nun unterscheiden, ob die Straßenbahn beschleunigt wurde oder das Kernkraftwerk (samt Erde und Schiene).
Nein Eyk,
Du wirfst immer wieder ART und SRT durcheinander!
Merksatz: SRT=ohne Beschleunigung, ART=SRT + Beschleunigung
Beschleunigungen sind absolut und NICHT relativ!
Wir haben zwei Astronauten in einem Raumschiff. Sie entfernen sich mit 0,9 c.
Und du sagst nun, dass man über eine Waage messen kann wer wie beschleunigt wurde
Wo habe ich das gesagt? Du scheinst was zu lesen was ich gar nicht geschrieben habe. Beschleunigungen waren nicht Thema der Aufgabe. IMHO
Gruß EMI
Eyk van Bommel
28.05.10, 19:17
Wo habe ich das gesagt?
:rolleyes:
Eine Straßenbahn (S1) steht da (auf einer Waage), wo die Andere (S2) angefangen hat zu beschleunigen (S2 = Straßenbahn auf dem Bild).
Wir messen S1 und S2 – deiner Meinung nach ist S2 schwerer wie S1? Hat ja all die Energie aus dem KW aufgenommen.
Wir entfernen nun Erde, Schiene… alle Massen um S1 und S2 herum– keine Bezugspunkte mehr.
Und nun?
Gruß
EVB
Und nun?
Nun schwebt die Waage.
Gruß EMI
PS: So nun isses gut Eyk, Bauhof hat ne Knobelaufgabe eingestellt, die Anderen wollen auch noch knobeln. Um schwerelose Waagen gehts dabei nicht.
Eyk van Bommel
28.05.10, 21:06
PS: So nun isses gut Eyk, Bauhof hat ne Knobelaufgabe eingestellt, die Anderen wollen auch noch knobeln. Um schwerelose Waagen gehts dabei nicht.
Na dann - wenn du glaubst:(
Aber die Waage wäre nicht schwerelos. Sie würde von der Straßenbahn gravitativ angezogen. Da sie sich beim wiegen zwangsweise berühren, würde die Waage der beschleunigten Straßenbahn stärker angezogen (und die Waage der beschleunigten Straßenbahn die Straßenbahn).
Demnach würde die Waage von S2 einen größeren Wert anzeigen als die von S1.
Wenn man das Gesamtbild betrachtet, sieht das ganz einfach folgendermaßen aus.
Der Gesamtimpuls ist NULL
Also KW, Erde, Schienen S1 UND ALLE Photonen, Neutronen, Alpha-Teilchen….Die bei dem Prozess freiwerden… Bilden ein System. Zu diesem System ändert sich der Schwerpunkt von S2 nicht. Der Gesamtimpuls ist NULL.
Man kann daher genau so gut behaupten S2 ruht und alles andere wurde beschleunigt.
Gruß
EVB
Hallo zusammen!
Hmmm....
Ich habe ja auch schon oft gemeint, dass das grav. Feld nicht von der Geschwindigkeit abhängt, aber ist es auch richtig gewesen? Wenn das stimmen würde, dann dürften Photone, oder allgemein alles, was m0=0 hat (reine Energie) keine Gravitation erzeugen können, oder?
Im eigenen Ruhesystem bleibt aber alles beim Alten - m0 bestimmt das grav. Feld. Ich muss mich (mal wieder erstaunt) EMI anschliessen.
Umgekehrt betrachtet würde es ja auch stimmen. Die Erde erscheint der Strassenbahn und dem Motorrad schwerer => höheres Gewicht der beiden.
Gruss, Johann
Hallo zusammen!
Hmmm....
Ich habe ja auch schon oft gemeint, dass das grav. Feld nicht von der Geschwindigkeit abhängt, aber ist es auch richtig gewesen? Wenn das stimmen würde, dann dürften Photone, oder allgemein alles, was m0=0 hat (reine Energie) keine Gravitation erzeugen können, oder?
Im eigenen Ruhesystem bleibt aber alles beim Alten - m0 bestimmt das grav. Feld. Ich muss mich (mal wieder erstaunt) EMI anschliessen.
Umgekehrt betrachtet würde es ja auch stimmen. Die Erde erscheint der Strassenbahn und dem Motorrad schwerer => höheres Gewicht der beiden.
Gruss, Johann
Sagen wir mal so, es ist sicher eine exzellente Näherung zu sagen, die Ruhemasse ist die Quelle der Gravitation. Im ultrarelativistischen Fall von Teilchen mit v =~ c ist aber unbedingt die ART heranzuziehen; ähnlich wie bei Photonen ist dort eine zusätzliche Ablenkung im Schwerefeld zu erwarten, siehe EMIs Bemerkungen zu Energie-Impuls-Tensor und ART.
Gruß,
Uli
Die Erde erscheint der Strassenbahn und dem Motorrad schwerer => höheres Gewicht der beiden.
Nein JoAx,
das ist die Sicht der SRT und die kennt keine Gravitation, Wägung.
Das Motorrad hat die Energie an Bord und wandelt diese in Ekin um.
Die Gesamtenergie (ohne Verluste) bleibt beim Motorrad konstant, damit auch die Raumzeitkrümmung(Gravitation/Gewicht) vom Motorrad.
Der Bahn wird aber Energie vom Kraftwerk zugeführt, damit wächst die Gesamtenergie der Bahn an, sprich die Krümmung/Gravitation/Gewicht wird größer.
Nur die Bahn wird schwerer. IMHO
Gruß EMI
PS: Mal sehen wie das Bauhof sieht.:rolleyes:
Aber das passt doch auch, EMI!
Man nimmt ein Motorrad, dass in seinem Ruhesystem zum Zeitpunkt der Messung genau so leicht ist, wie im ersten Fall, und beschleunigt die Erde (von Aussen). Dann wiegt beim Messen dass Motorrad so viel, wie ein "vollgetankter" in seinem Ruhesystem.
Oder?
Man müsste natürlich mehr Energie verbrauchen, um den selben Effekt zu erzeugen.
Gruss, Johann
Aber das passt doch auch, EMI!
Ne das passt nicht JoAx,
der Erde führst Du von AUSSEN Energie zu.
Dem Motorrad wurde in Bauhof's Knobelaufgabe von AUSSEN aber keine Energie zugeführt.
Bleib doch einfach bei Energie und lass Tank voll oder leer usw. mal weg.
Nur Energie wiegt was!
Motorrad: Ruheenergie + Elektroenergie(Start) = Ruheenergie + Kin.Energie (Wägung) , -Beim Start Batterie voll, bei der Wägung leer-
Strassenbahn: Ruheenergie (Start) < Ruheenergie + Elektroenergie (Wägung)
Gruß EMI
Eyk van Bommel
28.05.10, 22:51
Hi JoAx,
Ich habe ja auch schon oft gemeint, dass das grav. Feld nicht von der Geschwindigkeit abhängt, aber ist es auch richtig gewesen? Wenn das stimmen würde, dann dürften Photone, oder allgemein alles, was m0=0 hat (reine Energie) keine Gravitation erzeugen können, oder?
"Natürlich" krümmt NUR die Energie die Raumzeit – und Ruhemasse in Form von E=mc^2.
Die Frage ist nur: Ist dass was wir als kinetische Energie bezeichnen – in der Lage die Raumzeit zu krümmen? Ich denke nein.
Es gibt keine Messung die zeigt, dass Objekte abhängig von v die Raumzeit krümmen.
Die kinetische Energie ist ja relativ. Jedes Objekt kann sich als ruhend betrachten.
Sollte jedoch die Art der Beschleunigung Einfluss darauf haben, wäre dies nicht mehr möglich.
Gruß
EVB
Eyk van Bommel
28.05.10, 22:55
Nur Energie wiegt was!
Nur was hat hier Energie aufgenommen:confused: Die Straßenbahn:confused: Die hat alle Energie an die Schienen verpulvert/weiter gegeben!?
Oder was hat die Bahn beschleunigt?
Da ist kein Tropfen Energie mehr übrig?
Gruß
EVB
Hallo Eyk!
Sollte jedoch die Art der Beschleunigung Einfluss darauf haben, wäre dies nicht mehr möglich.
Niemand hat behauptet, dass die Art der beschleunigung eine Rollespielt. In seinem momentanen Ruhesystem erzeugen alle 1kg schwere objekte die selben grav. Felder.
Wie EMI rechnet ist für mich ziemlich einläuchtend. Nur.
Dann müsste noch berücksichtigt, dass die Erde im selben Masse leichter wird, wie die Strassenbahn schneller. (?) Das würde dann bedeuten, dass das Motorrad doch weniger wiegt (nicht die Masse ist gemeint), und die S-Bahn genau so viel. (?)
Gruss, Johann
Die Straßenbahn:confused: Die hat alle Energie an die Schienen verpulvert/weiter gegeben!?
Das denke ich nicht, Eyk.
Gruss, Johann
Eyk van Bommel
28.05.10, 23:46
Das denke ich nicht, Eyk.
verdammt:D
Jedenfalls erfährt die Schiene denselben Impuls wie die Straßenbahn. Soviel Energie wie in die Straßenbahn gesteckt wurde, soviel steckt auch „in der Erde.“:confused:
Gruß
EVB
Eyk van Bommel
29.05.10, 13:39
Hatten wir nicht schon davon?
Jede Beschleunigung erfolgt schlussendlich immer über Photonen. Also Photonen des EM-Feldes.
Bei der Wechselwirkung kann es nun zur Anregung oder zur Beschleunigung kommen. Die Frage ist doch nun, was passiert mit der Energie des Photons, wenn es vollständig für die Beschleunigung absorbiert wurde. ODER?
Meines Erachtens gibt es so was nicht. Am Ende wird wieder ein Photon emittiert werden. Der Gesamte zuvor aufgenommne Impuls wird wieder abgegeben. Jedoch in beliebiger Richtung.
Wodurch am Ende immer ein Restimpuls im beschleunigten Objekt verbleibt.
Wir haben am Ende ein Objekt x und ein Objekt y die den entgegen gesetzten Impuls besitzen und n Photonen die die freigewordene Energie/ die fehlende Masse ausmachen und in der Summe ebenfalls einen Gesamtimpuls von NULL besitzen.
Wir haben zwei Objekte mit Ruhemasse und Relativbewegung OHNE rel. Massenzunahme
UND
n Photonen die die Masse als Energie davon tragen.
Energie- und Impulserhaltung sind imho nicht verletzt.
Findet jemand einen Fehler:rolleyes:
Gruß
EVB
Hallo zusammen,
bevor hier noch weiter vom Thema abgewichen wird, hier nun die Auflösung der Knobelaufgabe: Die richtige Antwort ist b), wir erhalten einen Anstieg den Masse nur bei der Straßenbahn. EMI hat das richtig begründet, siehe hier: http://www.quanten.de/forum/showpost.php5?p=51553&postcount=4
Der Urheber dieser Aufgabe ist Lewis Carroll Epstein, dessen Lösungs-Begründung ich hier wörtlich wiedergebe. Er schreibt in seinem Buch [1] auf Seite 552:
Die Antwort ist: b), im Gegensatz zur weitverbreiteten Fehleinschätzung, dass die Masse einer beweglichen Sache immer ansteigt und sich der Unendlichkeit nähert, wenn die Geschwindigkeit der Sache sich der Lichtgeschwindigkeit nähert.
Die Masse einer Sache steigt aber nicht dann, wenn ihr Geschwindigkeit hinzugefügt wird, sondern nur dann, wenn ihr Energie hinzugefügt wird. Die Straßenbahn erhält Energie über die Fahrleitung aus dem Kraftwerk. Das Motorrad trägt aber seine eigene Energieversorgung mit sich. Im Gegensatz zur Straßenbahn wird dem Motorrad also keine neue Energie hinzugefügt. Energie besitzt Trägheit. Die Masse der Straßenbahn steigt mit der Geschwindigkeit, während die Masse des Motorrads bei jeder Geschwindigkeit gleich bleibt.
Interessanterweise wird die gesamte von der Straßenbahn gewonnene Masse durch den entsprechenden Massenverlust im Kraftwerk kompensiert. Wenn die Straßenbahn 1000 kg Masse gewinnt, verlieren der Treibstoff und seine Produkte im Kraftwerk 1000 kg Masse! Beim Motorrad wird jeder Massegewinn des Motorrads und des Fahrers durch den entsprechenden Masseverlust der Batterie kompensiert, so dass sich keine Nettoänderung ergibt.
Die Masse aller Dinge strebt nicht einfach dadurch gegen Unendlich, dass ihre Geschwindigkeit sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Schließlich bewegt sich das Licht mit Lichtgeschwindigkeit, und dessen Masse ist bestimmt nicht unendlich.
Vielleicht sollte man noch ergänzen:
(1) Die Einsteinsche Äquivalenz zwischen Masse und Energie muss berücksichtigt werden in der Form von E=mc². Die Bewegungsenergie des Motorrads entspricht einem bestimmten Massenäquivalent m_M, das sich auf der Waage bemerkbar machen würde. Diese Bewegungsenergie bezog aber das Motorrad allein aus seiner mitgeführten Batterie. Diese der Batterie entzogene Energie entspricht wiederum einem Massenäquivalent m_B, um das die Masse der Batterie geringer wird. Jetzt kommt der Energieerhaltungssatz ins Spiel, der besagt, dass m_M = m_B sein muss, so dass die Gesamt-Masse des Motorrads unverändert bleibt.
(2) Es handelt sich hier um ein idealisiertes Gedankenexperiment. Mit der Karikatur des Wiegevorgangs wollte der Autor nur veranschaulichen, dass der Beobachter nur in seinem Beobachter-System eventuelle Masse-Veränderungen feststellen kann. Im tatsächlichen Experiment kann man nicht wiegen, sondern da werden vermutlich die Massenveränderungen bei Stoßvorgängen gemessen, so wie es EMI im Parallell-Thread dargelegt hat.
(3) Da es sich um ein idealisiertes Experiment handelt, kann von allen gravitativen Effekten abstrahiert werden. Auch Beschleunigungseffekte sollen keine Rolle spielen. Allein die SRT ist hier zuständig.
Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof
[1] Lewis Carroll Epstein
Epsteins Physikstunde. 450 Aufgaben und Lösungen.
Berlin 1988. ISBN=3-7643-1952-6
http://www.amazon.de/Epsteins-Physikstunde-450-Aufgaben-L%C3%B6sungen/dp/3764319526/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1275145245&sr=1-1
(2) Es handelt sich hier um ein idealisiertes Gedankenexperiment. Mit der Karikatur des Wiegevorgangs wollte der Autor nur veranschaulichen, dass der Beobachter nur in seinem Beobachter-System eventuelle Masse-Veränderungen feststellen kann.
Hallo Eugen,
wenn man die Messmethode (hier Waage) außen vor lässt, dann hängt die Beantwortung dieses Puzzles von dem ab, wie man Masse definiert. Benutzt man die - altmodische und unglückliche - Definition als "relativistische Masse", so erhält man Eppsteins Antwort. Versteht man Masse als Ruhemasse so wie ich, so ist meine Antwort oben die korrekte.
Gruß,
Uli
...dann hängt die Beantwortung dieses Puzzles von dem ab, wie man Masse definiert. Benutzt man die - altmodische und unglückliche - Definition als "relativistische Masse", so erhält man Eppsteins Antwort. Versteht man Masse als Ruhemasse so wie ich, so ist meine Antwort oben die korrekte.
Hallo Uli,
auch in Wikipedia wird noch der Begriff "Relativistische_Masse" verwendet:
http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalenz_von_Masse_und_Energie#Relativistis che_Masse
im Anhang habe ich die Definition der "Ruhemasse" und der "Relativistischen Masse" aus dem Lexikon der Physik [1] eingescannt. Insbesondere geht daraus hervor, dass die Ruhemasse nicht erhalten bleibt. Die Relativistische Masse hingegen schon.
Dierck-Ekkehard Liebscher schreibt zu diesem Thema auf Seite 142 seines Buches [2] folgendes:
Wir weisen hier nochmals auf den Unterschied zwischen träger Masse und Ruhemasse hin. Die träge Masse ist der Faktor zwischen Impuls und der Koordinatengeschwindigkeit v, hingegen ist die Ruhemasse nur die träge Masse im mitbewegten Inertialsystem.
Die Ruhemasse ist eine vom Inertialsystem und damit von der Geschwindigkeit des Objekts in diesem unabhängige Konstruktion, die träge Masse aber hängt von der Geschwindigkeit v ab. Ein Teilchen, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, hat keine Ruhemasse. Es gibt ja auch kein Inertialsystem, in dem diese Teilchen in Ruhe wäre.
Vermutlich identifiziert Dierck-Ekkehard Liebscher die träge Masse mit der "dynamischen Masse" die früher (vielleicht) Relativistische Masse genannt wurde?
Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof
[1] Lexikon der Physik. Band 4.
Heidelberg 2000. Spektrum Akademischer Verlag
ISBN=3-86025-294-1
[2] Dierck-Ekkehard Liebscher
Relativitätstheorie mit Zirkel und Lineal.
Berlin 1991, Zweite Auflage. ISBN=3-05-501273-9
http://www.amazon.de/Relativit%C3%A4tstheorie-Zirkel-Lineal-Dierck-Ekkehard-Liebscher/dp/3055012739/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1275217382&sr=1-1
Hallo Eugen,
Hallo Uli,
auch in Wikipedia wird noch der Begriff "Relativistische_Masse" verwendet:
Ja, der Begriff ist nicht totzukriegen. Einstein selbst hatte noch die Einführung der relativistischen Masse bedauert - aus einem seiner Briefe aus dem Jahre 1948
Es ist nicht gut, von der Masse M=\frac{m}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} eines bewegten Körpers zu sprechen, da von M keine klare Definition gegeben werden kann. Man beschränkt sich besser auf die "Ruhe-Masse" m. Daneben kann man ja den Ausdruck für momentum und Energie geben, wenn man das Trägheitsverhalten rasch bewegter Körper angeben will.
Entnommen von Lev B. Okun: The Concept of Mass. (PDF, ca. 10MB) In: Physics Today. 42, Nr. 6, June 1989, S. 31–36.
Du erinnerst dich vielleicht auch noch, wir hatten hier schon einmal diskutiert, dass die relativistische Masse keine skare Größe ist, sondern sich mit der räumlichen Richtung im Raum ändert ("longitudinale" und "transversale" Masse).
http://de.wikibooks.org/wiki/Ruhemasse_und_relativistische_Masse_eines_K%C3%B6r pers#Transversale_und_longitudinale_Masse.2C_Ruhem asse
Im Großen und Ganzen wird die Einführung des Begriffes der relativistischen Masse mittlerweile als didaktischer Fehlgriff angesehen.
eine kurze Zusammenfassung findest du beispielsweise hier
http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/anettes-faq/anettes-faq.txt
in Abschnit 1.1.
1.1 Vergrößert sich die Masse eines bewegten Körpers?
--------------------------------------------------------------
Die Sichtweise, auf der diese Frage beruht, sieht man heute als veraltet an.
Früher hatte man einen bestimmten Term zur Masse gezählt und sprach daher von einer "Vergrößerung der Masse".
Die Masse eines Körpers ist nach heutiger Konvention dessen Energie im Ruhsystem seines Schwerpunktes, wobei man im SI-Einheitensystem noch durch " c ^ 2 " teilen muß. Das kommt in der berühmten Formel " E = m c ^ 2 " zum Ausdruck, die eigentlich nur soviel besagt wie " E = m ". Diese Masse nannte man früher Ruh[e]masse und heute einfach nur noch "Masse". Sie ist eine skalare Größe (siehe auch 1.7), d.h. sie ist relativistisch invariant.
Wenn ein Körper beschleunigt wird, dann ändert sich sein Impuls, seine Geschwindigkeit und seine Energie, jedoch nicht seine Masse.
Gruß,
Uli
Eyk van Bommel
30.05.10, 16:16
Hatten wir nicht schon davon?
Jede Beschleunigung erfolgt schlussendlich immer über Photonen. Also Photonen des EM-Feldes.
Bei der Wechselwirkung kann es nun zur Anregung oder zur Beschleunigung kommen. Die Frage ist doch nun, was passiert mit der Energie des Photons, wenn es vollständig für die Beschleunigung absorbiert wurde. ODER?
Meines Erachtens gibt es so was nicht. Am Ende wird wieder ein Photon emittiert werden. Der Gesamte zuvor aufgenommne Impuls wird wieder abgegeben. Jedoch in beliebiger Richtung.
Wodurch am Ende immer ein Restimpuls im beschleunigten Objekt verbleibt.
Wir haben am Ende ein Objekt x und ein Objekt y die den entgegen gesetzten Impuls besitzen und n Photonen die die freigewordene Energie/ die fehlende Masse ausmachen und in der Summe ebenfalls einen Gesamtimpuls von NULL besitzen.
Wir haben zwei Objekte mit Ruhemasse und Relativbewegung OHNE rel. Massenzunahme
UND
n Photonen die die Masse als Energie davon tragen.
Energie- und Impulserhaltung sind imho nicht verletzt.
Findet jemand einen Fehler:rolleyes:
Gruß
EVB
EDIT:
Wenn man sich an die Impulserhaltung hält, dann sieht man imho, dass eine beschleunigte Masse die aufgenommene Energie immer auch wieder abstrahlt. Sonst würden die Atome/Teilchen in der beschleunigten Masse nicht zur Ruhe kommen.
Also eine Masse wird beschleunigt – das Objekt bewegt sich und die aufgenommene Energie ist in Form von Wärmebewegung (Ekin) der Teilchen im Objekt gespeichert.
Jetzt wäre die Energie tatsächlich größer und man würde eine höhere rel. Masse messen können. Aber man muss sich das nur genau ansehen. Die Atome die den Impulsstoß zunächst absorbieren, können ihn nicht loswerden indem sie Ihn auf das „Gesamtobjekt“ übertragen. Wie soll das gehen? Das würde gegen den Impulserhaltungssatz sprechen. Ein Teilchen kann erst zur Ruhe kommen indem es die aufgenommene Energie wieder abgibt. Schlussendlich über Wärmestrahlung.
Im laufe der Zeit wird diese Energie also wieder abgestrahlt. Aufgrund der ungerichteten Abstrahlung werden weder Impuls- noch Energieerhaltung verletzt.
Daher besitzen beschleunigte Massen keine höhere rel. Masse, die rel. Masse wird emittiert.
Es reicht natürlich auch Uli`s Argument/Antwort zu akzeptieren.:)
Gruß
EVB
"Jede Beschleunigung erfolgt schlussendlich immer über Photonen. Also Photonen des EM-Feldes."
Ist ja revolutionär: meine Kiste hat einen Verbrennungsmotor.
Eyk van Bommel
30.05.10, 17:12
"Jede Beschleunigung erfolgt schlussendlich immer über Photonen. Also Photonen des EM-Feldes."
Ist ja revolutionär: meine Kiste hat einen Verbrennungsmotor.
:D
meine´auch. Aber wie erfolgt die Impulsübertragung auf Quantenebene bei deiner Kiste? Genau betrachtet.
:D
meine´auch. Aber wie erfolgt die Impulsübertragung auf Quantenebene bei deiner Kiste? Genau betrachtet.
Wieso sollten Photonen der einzige Antrieb sein ?
Betrachte eine Rakete; die bewegt sich aufgrund des Rückstoßes, verursacht durch ausgestoßene Materie.
Was passiert, wenn du das Treppengeländer hinunterrutscht. Das ist die Schwerkraft, die dich bewegt.
Gruß,
Uli
Eyk van Bommel
30.05.10, 18:37
Betrachte eine Rakete; die bewegt sich aufgrund des Rückstoßes, verursacht durch ausgestoßene Materie.
Ja - aber wie genau (quantenphysikalisch) wurde hier der Impulsstoß der ausgestoßenen Materie auf die Materie der Rakete übertragen?
A) Die Teilchen stoßen gegen den „Boden“ der Rakete – und übertragen WIE den Impuls ? B) Die Teilchen des Treibstoffs bewegen sich nach der Reaktion gleich in die entgegengestzte Richtung - dann treffen nur die Photonen auf die Rakete…
Egal wie du es drehst und wendest – der Impulsstoß wird über Photonen übertragen – entweder über reale Photonen (B) oder über Virtuelle (A) Zumindest solange wir nicht über die Kernfusion sprechen.
Der Impulsübertag erfolgt noch bevor die Masseteilchen sich direkt treffen.
War das nicht deine Antwort – als es um den Impulsstoß ging? :confused:
Treffen zwei Atome aufeinander erfolgt der Impulsaustausch über?
Was passiert, wenn du das Treppengeländer hinunterrutscht. Das ist die Schwerkraft, die dich bewegt.
Aber „ich“ befinde mich physikalisch in Ruhe (freier Fall)– solange bis ich auf den Boden auftreffe.
Ich falle auf die Erde - die Erde fällt auf mich. Gesamtimpuls ist während des Falls immer NULL.
Gruß
EVB
Aber „ich“ befinde mich physikalisch in Ruhe (freier Fall)– solange bis ich auf den Boden auftreffe.
Ich falle auf die Erde - die Erde fällt auf mich. Gesamtimpuls ist während des Falls immer NULL.
Gruß
EVB
Das heisst, wenn du aus dem Fenster fällst, dann bewegst du dich gar nicht. Aber wenn du auf einer Bank sitzt, dann bewegst du dich ?
Eyk van Bommel
30.05.10, 20:07
Das heisst, wenn du aus dem Fenster fällst, dann bewegst du dich gar nicht. Aber wenn du auf einer Bank sitzt, dann bewegst du dich ?
Das bedeutet, dass man während dem freien Fall keine Kraft erfährt.
Keine Kraft = keine Beschleunigung – im physikalischen Sinn.
Energetisch passiert hier nichts. Solange du auf dem Boden nicht aufschlägst, ändert sich am Gesamtenergiegehalt des Systems: „Erde und ich“ nichts.
Solange ich falle wird sich die Raumzeitkrümmung des Systems nicht ändern. Erst wenn ich aufschlage wird Energie frei und wenn die IR-Photonen die Erde verlassen haben, hat das System Energie verloren.
Gruß
EVB
Marco Polo
30.05.10, 22:57
Das bedeutet, dass man während dem freien Fall keine Kraft erfährt.
Ich würde sagen, so ist es.
Keine Kraft = keine Beschleunigung – im physikalischen Sinn.
Eigentlich nicht. Die Beschleunigung wird hier durch die Raumzeitkrümmmung bewirkt. Hat also geometrische Gründe.
Energetisch passiert hier nichts. Solange du auf dem Boden nicht aufschlägst, ändert sich am Gesamtenergiegehalt des Systems: „Erde und ich“ nichts.
Ich würde sagen, dass hier energetisch schon etwas passiert. Potentielle Energie wird beim freien Fall in kinetische Energie umgewandelt. Die Gesamtenergie müsste nach meinem naiven Verständnis aber eigentlich konstant bleiben.
Solange ich falle wird sich die Raumzeitkrümmung des Systems nicht ändern.
Warum auch?
Erst wenn ich aufschlage wird Energie frei und wenn die IR-Photonen die Erde verlassen haben, hat das System Energie verloren.
Das glaube ich nicht. Die kinetische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Warum sollte diese nur in eine bevorzugte Richtung abgestrahlt werden?
Gruss, Marco Polo
Das bedeutet, dass man während dem freien Fall keine Kraft erfährt.
Keine Kraft = keine Beschleunigung – im physikalischen Sinn.
Energetisch passiert hier nichts. Solange du auf dem Boden nicht aufschlägst, ändert sich am Gesamtenergiegehalt des Systems: „Erde und ich“ nichts.
Solange ich falle wird sich die Raumzeitkrümmung des Systems nicht ändern. Erst wenn ich aufschlage wird Energie frei und wenn die IR-Photonen die Erde verlassen haben, hat das System Energie verloren.
Gruß
EVB
Ich würde mal so sagen: auf mikroskopischer Ebene kennen wir 4 fundamentale Wechselwirkungen; eine von denen ist in der Tat die elektromagnetische, die durch Photonen vermittelt wird.
Die anderen sind schwache, starke und gravitative Wechselwirkung.
Z.B. die kinetische Energie, die ein Elektron beim Betazerfall erfährt, kommt durch W-Bosonen zustande (wenn man so will) und die Beschleunigung im Schwerefeld auf mikroskopischer Eben durch Gravitonen. Dass Beschleunigung zwangsläufig durch Photonen entsteht, ist sicher nicht richtig.
Gruß,
Uli
Eyk van Bommel
31.05.10, 12:17
@Uli
Dass Beschleunigung zwangsläufig durch Photonen entsteht, ist sicher nicht richtig.
Normalerweise sage ich ja auch immer „ masselose Teilchen“ :( - Beschleunigung/der Impulsstoß erfolgt letztendlich immer über masselose Teilchen. Bei der Straßenbahn war mir der Beta-Zerfall nicht so wichtig.:)
Z.B. die kinetische Energie, die ein Elektron beim Betazerfall erfährt, kommt durch W-Bosonen zustande (wenn man so will)
Bosonen – nun ja
Zitat: WIKI
Aus technischen Gründen (Eichinvarianz) beschreiben die Feldgleichungen der Eichfelder eigentlich masselose Teilchen.
Aber:
Der Higgs-Mechanismus beschreibt, wie die W- und Z-Bosonen ihre von Null verschiedene Masse 'nachträglich' über eine spontane Symmetriebrechung der SU(2)×U(1)-Symmetrie bekommen.
Schwieriger Fall
Aber vielleicht können wir uns darauf einigen – Dass zumindest virtuelle Bosonen keine Ruhemasse besitzen?
Auch Gravitonen besitzen keine Masse.
Dass Beschleunigung zwangsläufig durch „ masselose Teilchen“ entsteht,
ist dann?:rolleyes: Sicher richtig?:)
@Marco
Ich würde sagen, dass hier energetisch schon etwas passiert. Potentielle Energie wird beim freien Fall in kinetische Energie umgewandelt. Die Gesamtenergie müsste nach meinem naiven Verständnis aber eigentlich konstant bleiben.
Formal absolut richtig – aber auch bei dir ändert sich der Gesamtenergiegehalt nicht.
Potentielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.
Das sagt sich so leicht. So richtig vorstellen – was sich da ändert, kann ich mir nicht. Messbar erst nach einem Zusammenstoß. Für mich sind potentielle Energie und kinetische Energie begriffe aus der „Newtonschen Zeit“ ;)
Denn wirklich „frei“ wird diese Energie ja erst wenn es zu einer Wechselwirkung kommt. Und dann kommt diese Energie aus den wechselwirkenden Teilchen. Was bedeutet, dass sich ihre Ruhemasse erst dann ändert.
Warum auch?
Nun ja: Näher dran weniger potentielle Energie – aber richtig dafür mehr Ekin.
Nein aber ich sehe das echt relativistisch. Das Objekt wird nicht beschleunigt. Da baut sich keine Energie auf/um
Das glaube ich nicht. Die kinetische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Warum sollte diese nur in eine bevorzugte Richtung abgestrahlt werden?
Eben gerade weil die Wärmestrahlung die Erde ungerichtet verlässt – verliert sie Energie. So wie die Sonne jährlich ca. 4 Tonnen Photonen verliert.
Gruß
EVB
@Uli
Normalerweise sage ich ja auch immer „ masselose Teilchen“ :( - Beschleunigung/der Impulsstoß erfolgt letztendlich immer über masselose Teilchen. Bei der Straßenbahn war mir der Beta-Zerfall nicht so wichtig.:)
Bosonen – nun ja
Schwieriger Fall
Aber vielleicht können wir uns darauf einigen – Dass zumindest virtuelle Bosonen keine Ruhemasse besitzen?
W-Bosonen sind aber nun einmal ziemlich massiv.
Hallo Uli!
W-Bosonen sind aber nun einmal ziemlich massiv.
Werden W-Bosone als elementar angesehen? Oder in etwa so, wie es bei der Restwechselwirkung ist?
Gruss, Johann
Hallo Uli!
Werden W-Bosone als elementar angesehen? Oder in etwa so, wie es bei der Restwechselwirkung ist?
Gruss, Johann
W-Bosonen sind genauso elementar wie Photonen, Gluonen, Quarks und Leptonen: sie vermitteln die schwache Wechselwirkung - zusammen mit dem Photon und dem Z-Boson sind sie die Eichbosonen der vereinheitlichten elektroschwachen Theorie von Weinberg, Salam & Glashow.
Gruß,
Uli
Danke Uli!
Man "muss" wohl nicht immer alles auf "einfache" em. WW zurückführen, sondern die anderen als vollkommen selbständige WW-en akzeptieren. (?)
Gruss, Johann
Danke Uli!
Man "muss" wohl nicht immer alles auf "einfache" em. WW zurückführen, sondern die anderen als vollkommen selbständige WW-en akzeptieren. (?)
Gruss, Johann
Ja - nach gegenwärtigem Stand der Standardphysik sind dies voneinander unabhängige Wechselwirkungen mit Stärken, die sich um viele Größenordnungen voneinander unterscheiden.
Man erwartet, dass sich diese bei sehr hohen Energien in ihren Stärken angleichen und einheitlich beschreiben lassen. Diese Hoffnung kommt aus der erfolgreichen Vereinigung von elektromagnetischer und schwacher Wechselwirkung.
Gruß,
Uli
Eyk van Bommel
01.06.10, 20:37
W-Bosonen sind aber nun einmal ziemlich massiv.
Das wäre ein 100 TeV Photon auch:rolleyes:
Was mich in diesem Zusammenhang interessieren würde.
Können Bosonen beschleunigt werden?
Bei masselosen Teilchen wird dies ausgeschlossen.
Gruß
EVB
Eyk van Bommel
01.06.10, 21:01
Aber eigentlich schade, dass das Problem mit Energie-/Masseerhalt und Ruhemasse nicht weiter diskutiert wird.
Das Problem hierbei ist ja, dass man Impuls- und Energieerhalt getrennt sehen muss. Oder?
Angenommen wir haben eine Masse A mit 2 Kg und eine Masse B mit 1 Kg die sich nach einem Impulsstoß mit demselben Impuls (Betrag) in x und -x-Richtung trennen.
Masse B trifft auf eine Masse C mit 1Kg. Die Aufprallenergie wird über eine Feder aufgefangen. Wie schnell bewegt sich die Masse (B+C+Feder) =2Kg
IMHO: vA = v(B+C+Feder) Impulserhaltung.
Nun drehen wir Masse A und (B+C+Feder) um 90° und lassen die Feder wieder los.
Jetzt bewegen sich B und C mit einem v von x in y-Richtung. Aber (B+C+Feder) als ganzes noch einmal in -x-Richtung mit v = vA
Oder?
Gruß
EVB
Können Bosonen beschleunigt werden?
Ich denke schon Eyk,
immerhin werden, zumindest die el.geladenen Bosonen im el.mag.Feld in eine Kreisbewegung(Beschleunigung) abgelenkt.
Gruß EMI
Eyk van Bommel
02.06.10, 17:49
immerhin werden, zumindest die el.geladenen Bosonen im el.mag.Feld in eine Kreisbewegung(Beschleunigung) abgelenkt.
Nun das war nicht ganz dass was ich meinte. Wie sollte sich ein masseloses geladenes Teilchen den hier verhalten? Wenn es das gäbe.
Mir ging es mehr um die typischen Eigenschaften der masselosen Teilchen bei einer „Beschleunigung“.
A) Der Impulsstoß wirkt instantan.
B) Die Relativgeschwindigkeit ist konstant.
Ist die Relativgeschwindigkeit eines Bosons relativ vom Beobachter abhängig? Oder hängt das auch vom Higgs-Feld ab?
Gruß
EVB
Eyk van Bommel
04.06.10, 18:32
"Natürlich" krümmt NUR die Energie die Raumzeit – und Ruhemasse in Form von E=mc^2.
Das war „natürlich“ falsch – Wie EMI als Einwand sagte: Energie-Impuls-Tensor
Das bedeutet wohl, dass die Raumkrümmung mit der Geschwindigkeit zunimmt – auch bei gleichbleibender Energie?:confused:
Komisch? Auch wenn man die Energie weg lässt – wird ein Objekt wenn es gegen c geht zum SL?
Habe ich das richtig verstanden?:o
Gruß
EVB
Das war „natürlich“ falsch – Wie EMI als Einwand sagte: Energie-Impuls-Tensor
Das bedeutet wohl, dass die Raumkrümmung mit der Geschwindigkeit zunimmt – auch bei gleichbleibender Energie?:confused:
Komisch? Auch wenn man die Energie weg lässt – wird ein Objekt wenn es gegen c geht zum SL?
Habe ich das richtig verstanden?:o
Gruß
EVB
Nein, das ist Blödsinn: ein Objekt kann nicht in einem Bezusgsystem ein schwarzes Loch sein und in einem anderen keines.
Gruß,
Uli
Eyk van Bommel
04.06.10, 22:11
Da man c eh nicht erreicht, ist das mit dem SL sowieso über das Ziel hinausgeschossen.
Aber dass ein Objekt – unabhängig von seinem Energiegehalt – Impulsabhänig die Raumzeitkrümmen kann war mir nicht bewusst.
Bei Energie hat man ja so eine Vorstellung von Feld, welches die Raumzeit krümmt. Aber beim Impuls:confused:
Unbewusst habe ich den Impuls in Energie "umgewandelt" und dann gedacht, es wäre der Impuls. Aber so ist es nicht. Impuls und Energie sind ja nicht identisch. Es ist ja auch ein Energie-Impuls-Tensor und nicht ein Energie-Tensor.
Gruß
EVB
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