Quanten.de Diskussionsforum

Quanten.de Diskussionsforum (http://www.quanten.de/forum/index.php5)
-   Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. (http://www.quanten.de/forum/forumdisplay.php5?f=3)
-   -   Verständnisproblem beim Längenparadoxon (http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=3374)

Ich 30.11.18 14:57

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89471)
Die Dauer der Abbremsphase ist aber nun nicht an die Zeit gekoppelt, die der Stab bräuchte, um sich vollständig auszudehnen. So ergibt sich meiner bescheidenen Meinung nach immer noch die ursprüngliche Diskrepanz.

Rechnen wir das mal, in der Näherung für niedrige Geschwindigkeit.

Wir machen alle Messungen im Ruhesystem des Stabs vor der Bremsung. Wir nehmen einen Punkt des Stabs an x=0 und beschleunigen den so, dass er hinterher Geschwindigkeit -v hat (also im anderes System ruht). Bremsbeschleunigung und -Zeit, a0 und t0, kann man beliebig wählen, solange a0*t0=-v gilt.

Erster Effekt: Gleichzeitigkeit
Der Witz ist: Wir bremsen alle Punkte gleichzeitig im Endsystem, also mit einem Zeitversatz von t(x)=-vx/c² im Stabsystem. Ein benachbarter Punkt in Entfernung x bremst mit demselben Beschleunigungsprofil, aber schon zur Zeit -vx/c². In dieser Zeit fährt Punkt 0 eine Strecke von t(x)*v, die beiden Punkte nähern sich also um s1=-x*v²/c² an.

Zweiter Effekt: Längenkontraktion
Hätten wir den Stab spannungsfrei nach Born gebremst, dann wäre die Strecke x hinterher lorentzkontrahiert, also um s2=-x*v²/(2c²) kürzer.

Der Punktabstand ist also real um Δx = s1-s2 = -x*v²/(2c²) geringer. Entsprechend baut sich im Stab eine Druckspannung von -E*Δx/x = E*v²/(2c²) auf, entsprechend einer Kraft von F=A*E*v²/(2c²), wenn A die Querschnittsfläche ist.
In jedem Längenelement Δx wurde also die Arbeit -F*Δx/2 geleistet, also A*E*Δx*v²/(4c²), über den ganzen Stab A*E*L*v²/(4c²). Daher kommt die Energie, die am Schluss drinsteckt.


Was ist jetzt mit instantan? Wir können die Beschleunigung a0 beliebig groß und t0 beliebig klein machen. Die einzige Bedingung, die für die Rechnung erfüllt sein muss, ist, dass die Kraft verzögerungsfrei an beiden Enden des Längenelements wirkt. Das bedeutet, dass die Lichtlaufzeit durch Δx sehr viel kleiner sein muss als t0, also c*Δx << t0. Wenn man den Festkörper als klassisches Kontinuum sieht, kann man Δx frei wählen und die Bedingung immer erfüllen, die Rechnung stimmt also.
Wenn man sich aber Massenpunkte in einem diskreten Abstand Δx denkt, dann darf t0 nicht beliebig klein werden. Sonst stimmt zwar das Ergebnis, aber wir haben die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Kraft unterschlagen, hätten also gar nicht so rechnen dürfen.

OldB 30.11.18 22:31

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Puh, ich versuche zu folgen:o
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Bremsbeschleunigung und -Zeit, a0 und t0, kann man beliebig wählen, solange a0*t0=-v gilt.

Ja, so und nicht anders wars auch von mir immer gedacht
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Erster Effekt: Gleichzeitigkeit
Der Witz ist: Wir bremsen alle Punkte gleichzeitig im Endsystem, also mit einem Zeitversatz von t(x)=-vx/c² im Stabsystem. Ein benachbarter Punkt in Entfernung x bremst mit demselben Beschleunigungsprofil, aber schon zur Zeit -vx/c². In dieser Zeit fährt Punkt 0 eine Strecke von t(x)*v, die beiden Punkte nähern sich also um s1=-x*v²/c² an.

Ja, nachvollziehbar. Aus Sicht des Endsystems gleichzeitig heißt, die einzelnen Bremsereignisse aus Sicht des Startsystems sind es nicht. Das vordere Ende wird immer verspätet beschleunigt bzw. das hintere verfrüht respektive das vordere eher gebremst bzw. das hintere verspätet
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Zweiter Effekt: Längenkontraktion
Hätten wir den Stab spannungsfrei nach Born gebremst, dann wäre die Strecke x hinterher lorentzkontrahiert, also um s2=-x*v²/(2c²) kürzer.

Bin mir nicht sicher, aber meinst du "nur" lorentzkontrahiert? Denn aus Sicht des Stabsystems vor Beginn des Bremsens ergibt sich ja aufgrund der zusätzlichen "Kompression" eine noch kürzere Länge , wenn im Endsystem angekommen. Das passt ja auch mit deiner Rechnung, da s2 weniger negativ ist als s1.
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Der Punktabstand ist also real um Δx = s1-s2 = -x*v²/(2c²) geringer.

Das ist nun die zusätzliche Verkürzung durch das gleichzeitige Abbremsen im Verglich zur bornstarren Variante? Richtig?

Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Entsprechend baut sich im Stab eine Druckspannung von -E*Δx/x = E*v²/(2c²) auf, entsprechend einer Kraft von F=A*E*v²/(2c²), wenn A die Querschnittsfläche ist.
In jedem Längenelement Δx wurde also die Arbeit -F*Δx/2 geleistet, also A*E*Δx*v²/(4c²), über den ganzen Stab A*E*L*v²/(4c²). Daher kommt die Energie, die am Schluss drinsteckt.

Ok, zusätzliche Längendifferenz mal nötige Kraft für diese Kompression. Ich weiß es nicht, aber ich nehm mal an, E ist zumindest in Näherung auch gleich, sonst müsste man das ja relativistisch auch korrigieren, oder?

Hätte man nicht auch einfach die Differenz zwischen Ruhelänge und lorentzkontrahierter Länge=komprimierter Länge rechnen können? Dann hätte es doch auch keine Näherung für kleine Geschwindigkeiten gebraucht? Aber ich mag mich irren.

Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Was ist jetzt mit instantan? Wir können die Beschleunigung a0 beliebig groß und t0 beliebig klein machen.

Alles gut. Den Begriff "Instantan" werde ich nie wieder verwenden, sonst möge mir das "I" aus der Tastatur fallen.
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89493)
Die einzige Bedingung, die für die Rechnung erfüllt sein muss, ist, dass die Kraft verzögerungsfrei an beiden Enden des Längenelements wirkt. Das bedeutet, dass die Lichtlaufzeit durch Δx sehr viel kleiner sein muss als t0, also c*Δx << t0. Wenn man den Festkörper als klassisches Kontinuum sieht, kann man Δx frei wählen und die Bedingung immer erfüllen, die Rechnung stimmt also.
Wenn man sich aber Massenpunkte in einem diskreten Abstand Δx denkt, dann darf t0 nicht beliebig klein werden. Sonst stimmt zwar das Ergebnis, aber wir haben die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Kraft unterschlagen, hätten also gar nicht so rechnen dürfen.

Den Absatz versteh ich nicht so recht. Was heißt "verzögerungsfrei"? Unendlich schnell doch wohl nicht? Du meinst auch sicher Delta x/c <<t0?

Danke für die Mühe, wenn ich es halbwegs richtig verstanden habe, sagst (/berechnest) du, die Energie, die später im Stab steckt, musste ich beim Abbremsen reinstecken? Ich werde noch 2-3 mal drüber nachdenken, wäre natürlich hilfreich, wenn du etwas, was ich hier falsch interpretiert habe, korrigieren könntest.

Gruß,
OldB

Ich 01.12.18 20:52

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89515)
Bin mir nicht sicher, aber meinst du "nur" lorentzkontrahiert? Denn aus Sicht des Stabsystems vor Beginn des Bremsens ergibt sich ja aufgrund der zusätzlichen "Kompression" eine noch kürzere Länge , wenn im Endsystem angekommen. Das passt ja auch mit deiner Rechnung, da s2 weniger negativ ist als s1.

Ja, genau. Verkürzung um s2 ist das, was man kräftefrei erwartet. Verkürzung um s1 ist das, was man erzeugt hat.
Zitat:

Das ist nun die zusätzliche Verkürzung durch das gleichzeitige Abbremsen im Verglich zur bornstarren Variante? Richtig?
Ja.
Zitat:

Ok, zusätzliche Längendifferenz mal nötige Kraft für diese Kompression. Ich weiß es nicht, aber ich nehm mal an, E ist zumindest in Näherung auch gleich, sonst müsste man das ja relativistisch auch korrigieren, oder?
Zumindest bei den niedrigen Geachwindigkeiten bin ich mir ziemlich sicher, dass das passt.
Zitat:

Hätte man nicht auch einfach die Differenz zwischen Ruhelänge und lorentzkontrahierter Länge=komprimierter Länge rechnen können? Dann hätte es doch auch keine Näherung für kleine Geschwindigkeiten gebraucht? Aber ich mag mich irren.
Logisch. Am Ende ist der Stab kürzer und die Spannenergie steckt drin. Aber der ganze Zirkus hier ging doch um die Frage, woher diese Energie kommt, wenn man doch bloß alle Punkte gleichzeitig anhalten muss und das auch nicht mehr Energie kostet (bzw. bringt), als wenn man sie im entspannten Zustand anhält. Die Rechnung zeigt, wie das in der Kontinuumsmechanik aussieht, und dass diese Energie sehr wohl reigesteckt werden muss, auch wenn man die Beschleunigungsphase beliebig kurz wählt.
Zitat:

Den Absatz versteh ich nicht so recht. Was heißt "verzögerungsfrei"? Unendlich schnell doch wohl nicht? Du meinst auch sicher Delta x/c <<t0?
Das heißt: So schnell, dass es keine Rolle spielt und die Grundlage der Berechnung nicht zerschießt. Und egal wie schnell man beschleunigt, man kann dx immer noch kleiner wählen, so dass man einen sauberen Grenzübergang hin zum instantanen Abbremsen hinbekommt. (Ich darf das ja noch schreiben.) Das funktioniert bloß nicht, wenn man sich endliche Massenelemente mit Federn dazwischen vorstellt.

Zitat:

Danke für die Mühe, wenn ich es halbwegs richtig verstanden habe, sagst (/berechnest) du, die Energie, die später im Stab steckt, musste ich beim Abbremsen reinstecken? Ich werde noch 2-3 mal drüber nachdenken, wäre natürlich hilfreich, wenn du etwas, was ich hier falsch interpretiert habe, korrigieren könntest.
Ja, genau das sage ich. Was passiert, ist nichts anderes, als dass du den Stab mechanisch zusammendrückst und dabei Energie aufwendest. Das ist eigentlich eh klar, aber die Rechnung zeigt, dass das auch im relativistischen Fall so ist, auch mit beliebig schnellem Bremsen und trotz endlicher Geschwingikeit der Kraftwirkung. Das konnte man ja nicht aus der Vorstellung von Massenpunkten, die mit Federn verbunden sind, herleiten. Da gab es ja ein falsches Ergebnis.

Gruß,
OldB

OldB 02.12.18 12:11

Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89540)
Die Rechnung zeigt, wie das in der Kontinuumsmechanik aussieht, und dass diese Energie sehr wohl reigesteckt werden muss, auch wenn man die Beschleunigungsphase beliebig kurz wählt.

Die Rechnung zeigt, dass aus Sicht des Stabsystems vor der Beschleunigung Energie reingesteckt wird. Da bin ich völlig bei dir. Wie schnell man das macht, kann keine Rolle spielen. Das ist mir mittlerweile auch klar geworden, das würde ja auch keinen Sinn machen.
Das meinst du wohl dann auch hiermit:
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89540)
Das heißt: So schnell, dass es keine Rolle spielt und die Grundlage der Berechnung nicht zerschießt. Und egal wie schnell man beschleunigt, man kann dx immer noch kleiner wählen, so dass man einen sauberen Grenzübergang hin zum instantanen Abbremsen hinbekommt. (Ich darf das ja noch schreiben.) Das funktioniert bloß nicht, wenn man sich endliche Massenelemente mit Federn dazwischen vorstellt.

Die Masseninkremente in der Entfernung Delta x müssen während t0 wegen der endlichen Lichtgeschwindigkeit (besser: endliche Signalgeschwindigkeit) wechselwirken können. Aber das ist meines Erachtens auch nicht wirklich ein Problem. Retardierte Felder sind ja nichts neues in der Physik. Am Ende kommt trotzdem das richtige, auch für den Grenzfall t0 ->0 raus Mit gedachten Feldern statt Federn müsste das gedachte Modell immer passen.
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89540)
Ja, genau das sage ich. Was passiert, ist nichts anderes, als dass du den Stab mechanisch zusammendrückst und dabei Energie aufwendest. Das ist eigentlich eh klar, aber die Rechnung zeigt, dass das auch im relativistischen Fall so ist, ...

Ja, wie oben schon erwähnt. Das entspricht ja auch der trivialen Erwartung. Die Rechnung zeigt, dass (nur) aus Sicht des Stabsystems vor dem Bremsen. Aber der "Switch", den ich hier vermisse, ist, dass du hier diese Rechnung eben nicht aus Sicht des Zielsystems machen kannst. Kein Weg, keine Arbeit! Genau das will mir nicht in den Kopf gehen!

Und wenn ich mich nicht völlig täusche, müsste das Ergebnis aus beiden Perspektiven übereinstimmen.

Gruß,
OldB

Ich 02.12.18 21:12

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89546)
Aber der "Switch", den ich hier vermisse, ist, dass du hier diese Rechnung eben nicht aus Sicht des Zielsystems machen kannst. Kein Weg, keine Arbeit! Genau das will mir nicht in den Kopf gehen!

Wieso, das ist doch trivial. Statt mit 0 anzufangen und bei -v zu enden, fängst du bei v an und endest bei 0. Die zurückgelegten Wege sind die gleichen.

OldB 04.12.18 11:37

Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89549)
Wieso, das ist doch trivial. Statt mit 0 anzufangen und bei -v zu enden, fängst du bei v an und endest bei 0. Die zurückgelegten Wege sind die gleichen.

Vielleicht meinst du andere Wege als ich.
Schau mal:

Der zurückgebliebene Beobachter im Stabsystem sieht, wie sich die Enden des Stabes annähern.

Ein Beobachter auf dem Stab beobachtet das auch.

Der Beobachter im Zielsystem sieht aber nur, dass die Entfernung zwischen Stabanfang- und Ende gleich bleiben. Der mag eine Kraft anlegen müssen -zweifelsfrei- damit sich der Stab nicht ausdehnt. Die dafür nötige Arbeit kannst du aber doch nicht über Kraft x Weg berechnen, da der Weg hier gleich Null ist.

Auf das richtige Ergebnis kommen der zurückgebliebene Beobachter und der im Zielsystem nur indirekt, indem sie die Differenz aus tatsächlicher Länge und der Länge berechnen, die der Stab hätte haben müssen ohne die Kompression.

Aber gut, du hast wohl recht und ich seh da was, was es nicht gibt, sehr wahrscheinlich sogar. Vielleicht fällt mir irgendwann mal ein besseres Beispiel ein (wahrscheinlich nicht:cool:).

Trotzdem herzlichen Dank, ich hab auf jeden Fall hier und da noch was gelernt.

Beste Grüße,
OldB

Ich 04.12.18 12:53

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89554)
Der Beobachter im Zielsystem sieht aber nur, dass die Entfernung zwischen Stabanfang- und Ende gleich bleiben. Der mag eine Kraft anlegen müssen -zweifelsfrei- damit sich der Stab nicht ausdehnt. Die dafür nötige Arbeit kannst du aber doch nicht über Kraft x Weg berechnen, da der Weg hier gleich Null ist.

Auf das richtige Ergebnis kommen der zurückgebliebene Beobachter und der im Zielsystem nur indirekt, indem sie die Differenz aus tatsächlicher Länge und der Länge berechnen, die der Stab hätte haben müssen ohne die Kompression.

Du hast schon Recht. Der Schritt mit der Lorentzkontraktion/-expansion ist da immer mit drin, so wie ein "hier geschieht ein Wunder".
Ich wollte das auch schon im beschleunigten Bezugssystem rechnen, den von Bernhard angesprochenen Rindler-Koordinaten. Das schien mir dann aber zu kompliziert, das ist ja nochmal eine andere Liga.

OldB 04.12.18 14:33

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89555)
Du hast schon Recht. Der Schritt mit der Lorentzkontraktion/-expansion ist da immer mit drin, so wie ein "hier geschieht ein Wunder".
Ich wollte das auch schon im beschleunigten Bezugssystem rechnen, den von Bernhard angesprochenen Rindler-Koordinaten. Das schien mir dann aber zu kompliziert, das ist ja nochmal eine andere Liga.

Okay? Was genau ist das Wunder? Dass der im Zielsystem nur auf die Seiten des Stabes drücken muss, aber keine Arbeit verrichtet dabei? Und dass er die Kompressionsenergie dann für lau bekommt?
Ich war gerade dabei aufzugeben, daher bin ich "geringfügig" überrascht...:eek:

Ich 04.12.18 15:59

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89556)
Okay? Was genau ist das Wunder? Dass der im Zielsystem nur auf die Seiten des Stabes drücken muss, aber keine Arbeit verrichtet dabei? Und dass er die Kompressionsenergie dann für lau bekommt?
Ich war gerade dabei aufzugeben, daher bin ich "geringfügig" überrascht...:eek:

Nein, damit meine ich nur, dass ich diese "spannungsfreie Längenänderung" aka Lorentzkontraktion nur hingeschrieben habe und nicht hergeleitet.

Bernhard 04.12.18 16:34

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89559)
Nein, damit meine ich nur, dass ich diese "spannungsfreie Längenänderung" aka Lorentzkontraktion nur hingeschrieben habe und nicht hergeleitet.

Wir hatten uns an anderer Stelle doch schon darauf geeinigt, dass es eine spannungsfreie Lorentzkontraktion beim Festkörper aufgrund des Transformationsverhaltens des Energie-Impuls-Tensors nicht gibt?

Timm 04.12.18 18:40

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von Bernhard (Beitrag 89560)
Wir hatten uns an anderer Stelle doch schon darauf geeinigt, dass es eine spannungsfreie Lorentzkontraktion beim Festkörper aufgrund des Transformationsverhaltens des Energie-Impuls-Tensors nicht gibt?

"Spannungsfrei" dann, wenn die Bornsche Starrheit gewahrt ist.

OldB 05.12.18 20:43

Zitat:

Zitat von Ich (Beitrag 89555)
Ich wollte das auch schon im beschleunigten Bezugssystem rechnen, den von Bernhard angesprochenen Rindler-Koordinaten.

Ok, davon verstehe ich nicht so viel, aber wenn du es berechnen könntest, dann müsstest du doch eigentlich auch auf das gleiche Ergebnis kommen wie der Beobachter im Zielsystem. Da hängen ja die Bremsereignisse auch räumlich nicht zusammen.
In dem Punkt habe ich mich wohl auf jeden Fall geirrt. Die Energiebilanz ist aus allen Perspektiven gleich.
Das Ergebnis wäre dann allerdings auch, dass Energie zuviel da ist am Ende der Entschleunigung.
(Aber siehst du ja offensichtlich anders als ich.)
Vielleicht kann man das ganze Problem (, das nur ich sehe:confused:) auf ein sehr viel einfacheres Beispiel reduzieren, was aber prinzipiell das gleiche ist?
Z.B. ein schlichtes Wasserstoffmolekül (Elektronen mal vernachlässigt).
Wenn man die beiden Atome gleichzeitig beschleunigt mit gleicher Kraft, was passiert dann? Die werden beide erst mal im Zielsystem ruhen, oder? Dann erst, (oder zumindest nach Beginn der Beschleunigung, je nachdem wie schnell man die beschleunigt hat) treten WW ein. Zu Beginn der WW haben die beiden Atome aber immer noch ihre ursprüngliche Distanz, gesehen von einem Beobachter im System, in dem das Molekül vorher ruhte. Was soll jetzt passieren? Das Molekül müsste doch jetzt anfangen zu schwingen?! Und diese Schwingungsenergie ist ein kostenloses Energiepaket. Die wurde ja an keiner Stelle reingesteckt.

Wenn ich hier total im Irrtum bin, bitte klär mich auf. Ich mach das nicht mit Absicht (höchstens aus Dummheit) und ich bin mir sicher, ich übersehe einfach was..

Gruß,
OldB

Zweifels 05.12.18 22:06

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 87999)
Allerdings ist mir völlig unklar, woher die Energie für die Ausdehnungsarbeit der Leiter kommen soll? Denn wo wurde die denn reingesteckt? Beim Abbremsen?

Hey OldB^^
Woher hast du denn die These, dass beim Ausdehnen der Leiter Energie von nöten ist und dabei Arbeit verrichtet werden muss? Die Längenveränderungen, die auf Grund der Lorentzkontraktion in der Relativitätstheorie resultieren, passieren doch grundlegen erstmal ohne Energie, und entstehen auch erstmal nur, weil sich ein System relativ zum anderen bewegt. Wenn du davon ausgehst, dass in der Leiter eine Ausdehnungsarbeit verrichtet wird, wenn sie gestoppt wird, musst du ja auch davon ausgehen, dass zuvor eine Kompressionsarbeit verrichtet wurde, als man sie relativ zur Garage auf ihre Geschwindigkeit gebracht hat.
Soweit mir bekannt, resultieren die Längenveränderungen rein auf Grund von Raum und Zeit. Da gibts im übrigen was vergleichbares hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Pfeil-Paradoxon

Zitat:

Zum Stoppen der Leiter brauche ich eine bestimmte Energie, die aber allein von deren Geschwindigkeit und Ruhemasse abhängt (glaube ich). Aber das steht ja in keiner Korrelation zu irgendeiner Ausdehnungsarbeit, denn die ist zweifelsohne materialabhängig. Also kann ich die nicht beim Abbremsen reingesteckt haben müssen!? Oder doch? Wenn ja, dann nur aus Sicht des Beobachters im Leitersystem!?
Nein, mit dem Abbremsen hat das sicher nichts zu tun.

Zitat:

Ich kann hier nicht erkennen, wo hier mein Denkfehler ist. Meiner Meinung nach kann ich diese "Ausdehnungsarbeit" weder beim Beschleunigen der Körper noch beim Abbremsen derer in der Garage reinstecken müssen, da ohnehin die Längenkontraktion meines Wissens nach nichts mit einer wahren Verformung (und damit "Verformungsarbeit") zu tun hat.
Ach du meinst die Energie, die frei wird, wenn sich sozusagen die Leiter in der Garage plötzlich ausdehnt und die Garagentore auf beiden Seiten eindellt? Okay. Wenn Leiter und Garage sich realtiv zueinander bewegen, befinden sie sich in unterschiedlichen Koordinatensystemen S und S'. In dem beschriebenen Fall sind S und S' so, dass kein Garagentor eingedellt wird. Wird jedoch die Leiter abgebremst, wird sie von dem System S' ins System S transformiert. Und dann krachts. Aber es hätte ja auch gekracht, wenn die Leiter bereits im System S gewesen wäre. Sie ist ja grösser als die Garage, und wenn du die in die Garage tust und zwanghaft die Tore schliesst, hast du ja den gleichen Schaden.

So seh ich das, aber selber Denken und anderen Rat einholen ist nie schlecht. Ich kann mich nämlich auch irren...
Grüsse^^

soon 06.12.18 02:33

Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89581)
... Bremsereignisse ...

Das Ergebnis wäre dann allerdings auch, dass Energie zuviel da ist am Ende der Entschleunigung.

Vielleicht kann man das ganze Problem ... auf ein sehr viel einfacheres Beispiel reduzieren

Dein Denkfehler ist die Unterscheidung in Abbremsen und Beschleunigen. Eine Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers ist stattdessen immer eine Beschleunigung.

Stell dir zwei Körper im Weltall vor, die sich relativ zueinander bewegen. Um eine Relativgeschwindigkeit von v=0 zu erreichen, müssen einer oder beide beschleunigen.

Timm 06.12.18 09:11

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
@OldB Das Wasserstoff Molekül eignet sich für diese Diskussion nicht, denn es kommen dann die QM und die kovalente Bindung ins Spiel.

Wenn es dir darum geht zu verstehen, was bei gleicher Eigenbeschleunigung vorne und hinten (z.B. bei einem Stab) passiert, dann schau dir doch das Bell's spaceship paradox an. Es wird hier mit Bezug auf die Relativität der Gleichzeitigkeit erläutert, warum bei gleicher Eigenbeschleunigung Spannung entsteht (und das Seil reißt). Die schon mehrfach erwähnte Bornsche Starrheit ist dann gewahrt, wenn die Eigenbeschleunigung a2 vorne gemäß a2 = a1/(1+ a1L'/c²) kleiner als die Eigenbeschleunigung a1 hinten ist. Nur dann ist der Stab spannungsfrei. Und mir scheint, daß es genau darum bei dieser ganzen Diskussion geht. Spannungsfrei heißt, daß die Lorentz-Kontraktion bei einer momentanen Relativgeschwindigkeit nicht zwischen gleichförmig und beschleunigt unterscheidet.

OldB 06.12.18 10:19

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 89586)
@OldB Das Wasserstoff Molekül eignet sich für diese Diskussion nicht, denn es kommen dann die QM und die kovalente Bindung ins Spiel.

Das wage ich zu bezweifeln. Die QM würde ich da aus dem Spiel lassen. Ein Stab ist auch nur ein makroskopisches Molekül.
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 89586)
Wenn es dir darum geht zu verstehen, was bei gleicher Eigenbeschleunigung vorne und hinten (z.B. bei einem Stab) passiert, dann schau dir doch das Bell's spaceship paradox an.

Danke, Timm, für den Hinweis. In meinem Beitrag #46 meinte ich das Bell-Paradoxon. Habs nur mit dem Ehrenfest verwechselt und nun korrigiert.
Aber da bekomm ich auch Energie raus.
Ein Beispiel ohne Seil:
Bremse die Raketen mit ausreichend Platz zwischen ihnen bis sie in Ruhe sind im Zielsystem. Wie im Bellschen Paradoxon. Jede Rakete für sich bornstarr aber beide Raketen aus Sicht des Zielsystems gleichzeitig.

Mach das gleiche, aber fast ohne Abstand zwischen ihnen. Aufgrund der Lorentzdilatation werden die Raketen aneinander stoßen. Wenn die Triebwerke ausgebrannt sind werden sie aus dem Zielsystem betrachtet nicht ruhen, sondern bewegen sich mit einer kleinen Geschwindigkeit +v und -v.
Da steckt dann unterm Strich mehr Energie drin, da ja noch in Bewegung.

VG,
OldB

Timm 06.12.18 17:03

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89587)
Wie im Bellschen Paradoxon. Jede Rakete für sich bornstarr aber beide Raketen aus Sicht des Zielsystems gleichzeitig.

Vielleicht solltest du den Artikel nochmal lesen. Es geht da nicht um die Bornsche Starrheit der Raketen, sondern um die Verbindung zwischen ihnen, das Seil. Und damit um die Distanz zwischen ihnen in ihrem System. Je nachdem, ob diese konstant ist oder nicht, gilt Bornsche Starrheit oder nicht.

Was soll "bornstarr aber beide Raketen aus Sicht des Zielsystems gleichzeitig" bedeuten? Ich denke, die Bornsche Starrheit eines Systems ist invariant.

Deine Bemerkungen zur Energie verstehe ich nicht. Vielleicht können da andere kommentieren.

JoAx 06.12.18 17:44

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
@OldB - du musst es gaaanz langsam und detailiert machen.

Damit meine ich, dass in der Regel eineige Annahmen gemacht werden, die du hier "verletzt". Und das hat nicht unbedingt etwas mit SRT zu tun. Ich erzähle jetzt eine Geschichte, und falls sie irgendwo nicht stimmt, melden sich schon Leute. :)

Nehmen wir zwei Kugeln an (K1 und K2), die über einen elastischen Band miteinander verbunden sind. Wir wirken mit einer konstanten Kraft auf eine der Kugeln (K1) so, dass sie sich entlang der Verbindungslinie (entlang des Bandes) von der anderen anfängt zu bewegen. Die Kraft und damit die Beschleunigung und damit die (End-) Geschwindigkeit sollen klein bleiben, so dass wir die SRT gar nicht erst brauchen. Was passiert da? Wie sieht die Dynamik des Systems aus?

Zunächst fängt K1 sich zu bewegen. Die Spannung im Band steigt, was die Beschleunigung bereits zu Anfang immer kleiner werden lässt. Denn die Spannung wirkt ja entgegen. Irgendwann erreicht diese K2 und diese fängt an sich auch zu bewegen. Aber diese zusätzliche Trägheit (Masse) erreicht den Punkt, wo die Kraft auf K1 wirkt nicht sofort. So beschleunigt K1 weiter und das Band spannt sich weiter. Irgendwann ist der Punkt erreicht (wir gehen davon aus, dass die Kraft nicht groß genug ist, um das Band zu zerreissen), an dem die Gegenkraft gleich der Kraft wird, und die Beschleunigung von K1 komplett aufhört. Diese Gegenkraft steigt aber noch eine Weile weiter, denn das Band ist zu diesem Zeitpunkt bereits "überspannt", so dass die Beschleunigung von K1 sogar umkehrt.

So kommt es überhaupt dazu, dass das System anfängt zu schwingen. Und auf diese Weise hat man ein Teil der Arbeit von Anfang an nicht ausschliesslich in die Translationsbewegung reingesteckt, sondern auch in das "Feld" zwischen den Kugeln, das sie zusammn hält. Mit dem Ergebnis, dass sie schwingen und sich nicht so schnell vorwärts bewegen, wie man glauben würde.

So in etwa.

OldB 06.12.18 22:18

@JoAx

Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
@OldB - du musst es gaaanz langsam und detailiert machen.

Okay

Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
Damit meine ich, dass in der Regel einige Annahmen gemacht werden, die du hier "verletzt".

Davon bin ich überzeugt. Welche konkret?
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
Und das hat nicht unbedingt etwas mit SRT zu tun.

DAs kann ich momentan nicht beurteilen. Mag sein.
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
Ich erzähle jetzt eine Geschichte, und falls sie irgendwo nicht stimmt, melden sich schon Leute. :)

Wie meinst du das? Dass du das mit dem folgenden machst, oder dass ich das mache? Falls du letzteres meinst, gebe ich dir bedingt Recht. Natürlich "erzähle" ich eine Geschichte bzw. skizziere ein Gedankenexperiment und hoffe, dass jemand "den Fehler " findet.
Sonst würde ich hier ja nicht fragen, wenn ich selbst drauf käme.
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
Nehmen wir zwei Kugeln an (K1 und K2), die über einen elastischen Band miteinander verbunden sind. Wir wirken mit einer konstanten Kraft auf eine der Kugeln (K1) so, dass sie sich entlang der Verbindungslinie (entlang des Bandes) von der anderen anfängt zu bewegen. Die Kraft und damit die Beschleunigung und damit die (End-) Geschwindigkeit sollen klein bleiben, so dass wir die SRT gar nicht erst brauchen. Was passiert da? Wie sieht die Dynamik des Systems aus?

Zunächst fängt K1 sich zu bewegen. Die Spannung im Band steigt, was die Beschleunigung bereits zu Anfang immer kleiner werden lässt.

Ok, also das Band selbst hat eine Masse, wenn sofort eine Gegenkraft wirkt. D.h. es dehnt sich sukzessiv von K1 bis K2 entsprechend schnell der Signalgeschwindigkeit im Band.
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
Irgendwann erreicht diese K2 und diese fängt an sich auch zu bewegen. Aber diese zusätzliche Trägheit (Masse) erreicht den Punkt, wo die Kraft auf K1 wirkt nicht sofort. So beschleunigt K1 weiter und das Band spannt sich weiter.

Ja. Sonst wäre es ja eine instantane (:eek:)Wechselwrkung
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
Irgendwann ist der Punkt erreicht (wir gehen davon aus, dass die Kraft nicht groß genug ist, um das Band zu zerreissen), an dem die Gegenkraft gleich der Kraft wird, und die Beschleunigung von K1 komplett aufhört.
Diese Gegenkraft steigt aber noch eine Weile weiter, denn das Band ist zu diesem Zeitpunkt bereits "überspannt", so dass die Beschleunigung von K1 sogar umkehrt.

Ja, weil die rücktreibende Kraft durch die Überspannung irgendwann größer wird als die entgegengesetzte an K1 angreifende Kraft.
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89591)
So kommt es überhaupt dazu, dass das System anfängt zu schwingen. Und auf diese Weise hat man ein Teil der Arbeit von Anfang an nicht ausschliesslich in die Translationsbewegung reingesteckt, sondern auch in das "Feld" zwischen den Kugeln, das sie zusammn hält. Mit dem Ergebnis, dass sie schwingen und sich nicht so schnell vorwärts bewegen, wie man glauben würde.

Nachvollziebar, aber wo mache ich den Fehler genau, dass ich das nicht korrekt berücksichtige?


@Timm
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 89588)
Vielleicht solltest du den Artikel nochmal lesen. Es geht da nicht um die Bornsche Starrheit der Raketen, sondern um die Verbindung zwischen ihnen, das Seil. Und damit um die Distanz zwischen ihnen in ihrem System. Je nachdem, ob diese konstant ist oder nicht, gilt Bornsche Starrheit oder nicht.

Das ist richtig. Das Seil ist ja quasi der Stab in meinem Experiment, dessen Enden gleichzeitig beschleunigt werden. Nur eben durch Zug, wenn die Raketen gleichzeitig beschleunigt werden; das ist aber was anderes.
Ich meinte auch nicht, dass das genau das gleiche ist.
Zitat:

Zitat von Timm (Beitrag 89588)
Was soll "bornstarr aber beide Raketen aus Sicht des Zielsystems gleichzeitig" bedeuten? Ich denke, die Bornsche Starrheit eines Systems ist invariant.

Das soll heißen, dass jede Rakete für sich bornstarr abgebremst wird. So dass ein Beobachter im Zielsystem beobachten kann, wie diese bis sie in seinem IS ruhen langsam lorentzdilatieren. Die vorderen Enden der Raketen aber gleichzeitig aus Sicht des Zielsystems. Entsprechend auch die anderen Punkte relativ zueinander. x1(Rakete1) und x1(Rakete2), x2(Rakete1) und x2(Rakete2) usw....jeweils im Paket gleichzeitig.

VG,
OldB

JoAx 07.12.18 08:05

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89594)
Nachvollziebar, aber wo mache ich den Fehler genau, dass ich das nicht korrekt berücksichtige?

Du stellst deine Überlegungen zunächst ohne den Umstand zu berücksichtigen, dass die Moleküle verbunden sind, und diese Verbindung zum höheren Energieaufwand beim Abbremsen führt. Und zwar von Anfang an. Am Schluss erinnerst du dich dann daran und wunderst dich, wo die Energie dafür herkommen soll.

OldB 07.12.18 08:21

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89599)
Du stellst deine Überlegungen zunächst ohne den Umstand zu berücksichtigen, dass die Moleküle verbunden sind,...

Richtig, das mache ich.
Darin habe ich kein Problem gesehen, da die Ereignisse kausal nicht zusammenhängen. Macht die Natur nicht genau das gleiche? Daher kommen doch so Sachen wie Überspannungen erst Zustande. Wenn Signale sich unendlich schnell ausbreiteten würden, gäbe es keine Federschwingungen.
Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89599)
...und diese Verbindung zum höheren Energieaufwand beim Abbremsen führt. Und zwar von Anfang an. Am Schluss erinnerst du dich dann daran und wunderst dich, wo die Energie dafür herkommen soll.

Naja, ich vergesse es ja nicht. Das Signal/die Information kommt halt verspätet durch endliche Signalgeschwindigkeiten. Ist aber nie weg im Beispiel der Feder.
Jetzt kommt aber durch die Längendilatation/-Kontraktion noch ein Effekt hinzu, der -wie du es so schön bezeichnet hast- die "Energie im Feld" eins zu eins kompensiert. Hier findet das "Vergessen" statt. Ja, in der Tat.

JoAx 07.12.18 08:46

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89601)
Richtig, das mache ich.
Darin habe ich kein Problem gesehen, da die Ereignisse kausal nicht zusammenhängen.

Du guckst hier "zu weit weg" und siehst das Feld (das "Band") um das H-Atom nicht. Das miss im Zuge der Beschleunigung auch verändert werden. Und es sieht um ein freies Atom herum anders aus, als um eins, das in einem Molekül gebundenen ist.
Zitat:

Zitat von OldB (Beitrag 89601)
Das Signal/die Information kommt halt verspätet durch endliche Signalgeschwindigkeiten. Ist aber nie weg im Beispiel der Feder.

Das Signal kommt nicht nur verspätet, sondern auch zunächst schwächer, an, nicht mit der vollen Kraft, mit der du am ersten Atom angreifst.

OldB 10.12.18 12:15

Zitat:

Zitat von JoAx (Beitrag 89604)
Du guckst hier "zu weit weg" und siehst das Feld (das "Band") um das H-Atom nicht.

Ja, mach ich wohl. Ich nehme auch alles zurück, was ich vorher falsch gefolgert habe (da das einiges ist, verzichte ich auf die Aufzählung:o).
Wenn ich langsam einen Stab gleichzeitig bremse bzw. beschleunige, sehe ich ein, dass man mehr Energie reinstecken muss. Das mach ich imho aber schon indirekt dadurch, dass ich alle Massen, aus denen der Stab besteht, gleichzeitig beschleunige, da überall gleichzeitig die gleiche Kraft anliegt.
Bei einer "normalen" Beschleunigung gemäß Bornscher Starrheit muss ich ja in Beschleunigungsrichtung vorn immer etwas weniger "Gas geben". Je weiter vorn desto mehr. Und die Differenz ist halt die Energie, die ich für die Dehnung/Stauchung investiere. Je größer die Differenz desto steifer das Material.

Was mir (noch) nicht ganz klar ist: Was ist, wenn man sich den Stab nicht als Kontinuum vorstellt. Man könnte ja Felder statt Federn nehmen (ob's das besser macht, bin ich mir nicht sicher). Wenn jetzt zwei Massen K1 und K2 über Felder verbunden sind und die Beschleunigung halt so kurz dauert, dass eine WW (selbst) per LG nicht möglich ist, kommt dann am Ende trotzdem das richtige raus, wenn ich die ganzen verspäteten Signale auch berücksichtige oder passt da einfach das Modell nicht?

VG,
OldB

JoAx 10.12.18 13:46

AW: Verständnisproblem beim Längenparadoxon
 
Du musst dich mal fragen - was willst du eigentlich wissen möchtest und ist das gewählte Gedankenexperiment imstande es zu liefern?


Alle diese Experimente mit der Starrheit dienen dazu, zu zeigen, dass die absolute Starrheit der Newtonschen Mechanik in der SRT nicht mal in Gedankenexperimenten vorkommen darf.


Wenn dich die Energieerhaltung interessiert - dann gilt diese in der SRT genauso streng, wie bei Newton. Wenn bei "dir" etwas anderes rauskommt, must du nach einem Fehler suchen. Du kannst es locker als Forderung an dein (Gedanken-) Modell stellen.


Alle Zeitangaben in WEZ +1. Es ist jetzt 10:18 Uhr.

Powered by vBulletin® Version 3.8.8 (Deutsch)
Copyright ©2000 - 2024, vBulletin Solutions, Inc.
ScienceUp - Dr. Günter Sturm