Ist Bewegung relativ?
 

Hallo und einen schönen Tag!

Alles beginnt mit Bewegung und so möchte ich die Bewegung an den Anfang einer Betrachtung stellen die zunächst bei einfachen physikalischen Prozessen vorausgesetzte Kenntnisse hinterfragt. Eine zugrunde gelegte neue Theorie von Helfried Albert ist im Verlag Tredition unter dem Titel „Die Enertialtheorie“ erschienen.
Beginnend gehe ich also von der Vorstellung aus, dass eine noch nicht zugeordnete Bewegung zwischen zwei zu betrachtenden Körpern ( A und B) durch eine Kraft verursacht wurde. Dem 3. Gesetz Newtons folgend muss es zu dieser Kraftwirkung eine entgegengesetzt gerichtete Wirkung von Kraft gegeben haben. Können wir, nur aufgrund der unvollständigen Betrachtungen von zwei Beobachtern auf je einem sichtbaren Körper, dem Ereignis eine vom Beobachter unabhängige Realität absprechen? Ist also Bewegung relativ?

Die zwei Beobachter dieser Darstellung, die mit ihren unterschiedlichen Beobachtungen eine Begründung für den relativen Charakter der Bewegung erbringen sollen, werden bei einem Abgleich der Beobachtungen, unter der Berücksichtigung aller Beteiligten dieser Bewegung, durchaus feststellen können welcher Körper (A oder B) sich bewegt und den Beweis für die Relativität der Bewegung auf diese Weise nicht erbringen.
So ergibt sich nachfolgend die Frage nach dem Charakter des Raumes.
Isaac Newton benötigte für sein Modell der Planetenbewegungen eine Unendlichkeit des Raumes.
Ist die Unendlichkeit des Raumes damit eine beweisbare Tatsache? Und was ist der Raum überhaupt?

„Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie ist der Raum-Zeit doch etwas Veränderliches einzuräumen wenn auch die absolut leere Raum-Zeit als (speziellrelativtheoretischer Raum) nach wie vor als absolut anzusehen ist. “(Brian Greene, Der Stoff aus dem der Kosmos ist)

Absolut oder relativ? Und können wir den Raum als unendliche Entität als bewiesen voraussetzen?

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo und einen schönen Tag!

Hier nun eine Fortsetzung der Betrachtung.

Seit Isaac Newton die Meinungsverschiedenheit mit G. W. von Leibniz über die Beschaffenheit des Raumes mit Hilfe seines Eimerexperimentes zu seinen Gunsten entschieden hatte ist der Raum ein „Etwas“ das auch ungefüllt vorhanden sein soll. Nicht nur eine Entität sondern weil Isaac Newton die Unendlichkeit des Raumes als stabilisierende Komponente für die Planetenbewegungen in seinen Berechnungen brauchte wurde der Raum eine unendliche Entität. Schlussfolgernd ergab sich aus der unendlichen Entität des Raumes, mit der unvollständigen Beschreibung einer Bewegung ( siehe oben, Körper A und B) die Relativität der Bewegung.
Kann ein unendlicher und substanzloser Raum ohne absoluten Ruhepunkt und ohne absolute Grenzen überhaupt ein „Etwas“ eine Entität sein? Kann das Eimerexperiment auch heute noch als Nachweis für die Entität des Raumes gültig sein? Was geschieht bei der Drehung des mit Wasser gefüllten Eimers? Erstens ist auf Grund des dritten Gesetzes von Isaak Newton davon auszugehen das bei der Drehung dieses Eimers eine weitere Masse im Raum beteiligt sein muss und somit auch alle diesbezüglich nachfolgenden Konsequenzen berücksichtigt werden müssen. Es kann also nicht von einem drehenden mit Wasser gefüllten Eimer in einem ansonsten vollkommen leeren Raum ausgegangen werden. Zweitens ist dessen ungeachtet die Drehung des Wassers im Eimer vor allem energetisch von Bedeutung denn die Drehung des Wassers wird durch die elektromagnetischen Beziehungen der Atome von Eimer und Wasser bestimmt. Die Haftung des Wassers am Eimer führt zu einer Übertragung der Bewegungsenergie vom Eimer auf die am Eimer haftenden Wassermoleküle. Diese übertragen diese Bewegungsenergie auf die ihnen nächstliegenden Wassermoleküle und so weiter. Drei zu unterscheidende Kräfte sind nun an der Wasserbewegung beteiligt. Die Gravitation zwischen der Erde und dem mit Wasser gefüllten Eimer, die Bewegungsenergie des Eimers und die Bindungsenergie der Atome und Moleküle. Die Gravitationswirkung zieht das vorhandene Wasser in Richtung des Eimerbodens. Durch die elektromagnetische Haftungsbindungen zwischen den Molekülen von Wasser und drehendem Eimer werden die am Rand des Eimers haftenden Wassermoleküle beschleunigt. Diese Beschleunigung der Wassermoleküle wird sofort durch die Drehung des Eimers also durch permanente Krafteinwirkung verändert. Ohne den Rand des Eimers würden die einmal beschleunigten Wassermoleküle ihrer Beschleunigung entsprechen und sich dabei, Geschwindigkeit und Richtung beibehaltend, vom Zentrum des Eimers entfernen. Die in Richtung Eimerrand, während der Drehung, beständig wirkende Kraft drückt alle durch Drehung und Haftung in Bewegung versetzte Wassermoleküle in Richtung Eimerrand und dort wo diese Kraft stärker ist als die Gravitation zwischen Erde und Wassermoleküle entsteht ein Druck der diese Wassermoleküle den Weg des geringsten Widerstandes nach oben zum mit Luft gefüllten Rand des Eimers drängt. Also vollständig unabhängig von der Beschaffenheit des Raumes wird das Wasser allein durch die Kraftwirkung eine konkave Oberfläche bilden und kann somit nicht als Beweis für eine Entität des Raums herangeführt werden.
Wenn dem Raum nun keine Entität bestätigt werden könnte und somit nachträglich die Ansicht von Gottfried Wilhelm von Leibniz, der die Beziehungen zwischen dem Ort eines Objektes und dem eines anderen, für eine Beschreibung des Raums in Betracht zog, als Möglichkeit erachtet wird dann hätte eine solche Sicht, in Anbetracht moderner Zweifel an der Unendlichkeit des Raumes und deren fehlende Beweisbarkeit, schwere Folgen für die zur Zeit anerkannten Theorien. Der Zweifel an dem relativen Charakter der Bewegung der mit einer solchen Sichtweise verbunden ist würde auf erstaunliche Weise zu Erklärungen führen die bislang noch nicht möglich waren. Vorerst aber wahrscheinlich nur erschreckend wirken.

Freundliche Grüße an alle! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo und einen schönen Tag!

In der Dritten von vier kritischen Betrachtungen zu den physikalischen Grundlagen geht es um den freier Fall?

Im 17. Jahrhunderts führte Galileo Galilei Messungen durch. Diese ergaben, dass alle Körper, wenn keine weiteren Kräfte wirken, unabhängig von der Masse und der Größe gleichmäßig schnell zur Erde fallen.
Der freie Fall war somit, als die Bewegung eines Körpers bei der außer der Schwerkraft keine Kräfte wirken, definiert.

Seit Isaac Newton in seinem 1687 erschienenen Werk Philosophiae Naturalis Principia Mathematica das Newtonsche Gravitationsgesetz vorgestellt hat wissen wir das zwischen Massen eine anziehenden Gravitationskraft wirkt.

Wir wissen das bei gleichem Abstand, der Körper mit der Masse eines Mondes schneller Erdberührung hat als ein Bowlingball. (Nacheinander gemessen)
So ist der freie Fall also eine nicht korrekte und im Bezug auf die Erde nur für sehr kleine Massen praktische Rechengröße.
Nachfolgend stellt sich also die Frage wie der seit Isaac Newton als unkorrekt nachgewiesene freie Fall nun den freien Fall in eine leere gekrümmte Raumzeit erklären soll?
Gilt hier das erste Gesetz Isaac Newtons nicht mehr?
Und was begrenzt den Fall einer Masse in die eigene nach allen Richtungen gekrümmten Raumzeit?
Und schließlich was bitte überwindet die Trägheit der Masse im Raum?

Was ist ein freier Fall wenn die Bewegung keinen relativen Charakter haben sollte?

Mit freundlichen Grüßen an alle! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Ich weiß das leider nicht. Wie kommst du darauf?

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Bei Newton ist die Gravitationskraft eine Kraft, die die Anziehung zweier Körper beschreibt, das F hängt von beiden Massen M und m ab.
Bei Einstein ist die Gravitation eine Scheinkraft, die Geometrie "verzerrt durch Massen" bestimmt die Bewegung, der freie Fall ist masseunabhängig.
Auf der Autobahn folgen Lkw und Pkw auch den "vorgeschriebenen" Spuren.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Hawkwind!

Erde = m1, Mondmasse = m2, Masse des Bowlingballs = m3, Abstand der Massen = r

Newtonsches Gravitationsgesetz

F1=F2=G x (m1 x m2 / r²) > F1=F2=G x (m1 x m3 / r²)

Habe ich etwas nicht gut formuliert?

Mit freundlichen Grüßen. Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Herr Senf!

Mir geht es um den Freien Fall. Seit Galileo Galilei ist der freie Fall für den ungehinderten Fall zur Erde definiert. Seit Newton ist dieser Begriff nicht mehr korrekt. Es gibt nach I.Newton keinen freien Fall. Die Frage war: Ist es in Ordnung diesen freien Fall dann für einen Fall in eine Raumkrümmung zu verwenden?

Mit freundlichen Grüßen. Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Gravitation als Scheinkraft recht gut erklärt: https://youtu.be/JhdLI44_fDE 33:24

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Schneller (also in kürzerer Zeit) aber nur weil die Erde dem Mond entgegenkommt und die Strecke (nicht-relativistisch) verkürzt wird. Die großen Massen ziehen sich zwar stärker an, aber ihre Trägheit ist auch entsprechend größer und widersetzt sich der Beschleunigung, genau wie beim Hammer/Feder-Experiment auf dem Mars.

mfg
IN

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Hawkwind!

Habe mir meine Antwort auf Deine Frage nochmal durch den Kopf gehen lassen und festgestellt, dass ich den Kern nicht getroffen hatte.

Mit einem Raumverständnis, dass eine Unendlichkeit ohne absoluten Mittelpunkt voraussetzt, also nachfolgend einen relativen Charakter der Bewegung zu Grunde legt, würden zwei gleichgroße Massen schneller aufeinander treffen als bei einem Versuch mit gleichem Abstand bei dem eine der Massen erheblich kleiner ist.

Hoffentlich habe ich das diesmal besser formuliert.

So bin ich davon ausgegangen das der „Freie Fall“ keine allgemein gültige Definition bei der Beschreibung von Gravitation sein kann sondern nur für die Beobachtungen auf der Erde ausreichend zutreffende Aussagen liefert.

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Geku!

Danke für den Link.
Habe wie immer Einiges gelernt! Dennoch, Gravitation als eine Scheinkraft zu sehen ist für mich nicht nachvollziehbar weil zu jeder Scheinkraft eine reelle Kraft gehört. Ohne die im Beitrag angesprochene Kraft die den Kurvenflug einer Rakete verursacht gibt es auch keine zu beobachtende Scheinkraft innerhalb der Rakete.

Ich denke das die Scheinkraft ein Begriff ist, der aufgrund der Bezugssysteme und somit als Folge des relativen Charakters der Bewegung, in die Physik gekommen ist.

Real drückt die Wand der Kurven fliegenden Rakete gegen die in der Rakete befindliche Masse.
Zudem wird die gleiche Beschleunigung von Rakete und Masse in der Rakete vorausgesetzt.
Da wird eine Übertragbarkeit zur Gravitation meiner Meinung nach fraglich.

Zudem ist für mich bis jetzt jede Begründung die eine Äquivalenz von beschleunigter Bewegung und Gravitation erklären soll nicht nachvollziehbar.
Weder der freie Fall im Fahrstuhlschacht (der muss ja irgendwann enden) noch die permanent beschleunigte Rakete (Treibstoff ist irgendwann alle) sind für mich akzeptable Beispiele für eine solche Behauptung. Ich muss immer nur warten, dann klärt sich alles von allein.

Aber sehr interessanter Vortrag! Vor allem die Erklärung von Gravitation anhand des Zeitverlauf.
Ich komme ganz sicher viel, viel später noch einmal darauf zurück.

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Pauli!

Es ist wie Du schreibst.
In einem unendlichen Raum ohne absoluten Mittelpunkt, in dem Bewegung relativ ist und ich denke dass wir davon ausgehen, ist der Bowlingball länger unterwegs.
Einen freien Fall voraussetzend würden so beide Massen unterschiedlich schnell zum Beobachter auf der Erde fliegen, oder?

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Gut geschrieben, sehe ich auch so.

Bei der Beschleunigung sind die Kräfte parallel, was bei der Gravitation nicht der Fall ist. Auf der anderen Seite würde die Scheinkraft ein Hinweis sein, warum diese nicht mit den anderen drei Kräften (elektromagnetische, schwache und starke Kraft) vereinigen lässt.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo und einen schönen Tag!

Bevor die alternativen Möglichkeiten, die sich aus veränderte Vorgaben der voran kritisierten Voraussetzungen ergeben, vorgestellt und zueinander abgestimmt werden können möchte ich zu der letzten kritischen Betrachtung einer vorausgesetzten Kenntnis kommen.

Schon in der Schule haben wir von der potentiellen Energie gehört.
Vom Energieerhaltungssatz ausgehend ergibt sich für mich damit folgendes Problem.
Zwei vollständig identische Steine (idealisiert) liegen am Fuß eines Turms. Einen Stein trage ich, den Turmtreppen folgend, auf die oberste Plattform und lege diesen auf den Rand des Turmes.
Besitzt der Stein auf dem Turmrand nun, wie in der Schule gelernt, die potentielle Energie die er durch meine Arbeit erfahren hat? Müsste er sich dann nicht auf irgend eine Weise von dem Stein unterscheiden der am Fuß des Turmes verblieben ist? Wo ist die potentielle Energie?
Die Wirkung der Gravitation am oberen Rand des Turmes ist kleiner als am Fuß des Turmes und kann somit den Verbleib dieser Energie nicht erklären. Der Raum kann, mit den anerkannten Theorien, auch nicht als Träger dieser Energie angesehen werden. Auch die Zukunft kommt als Träger dieser Energieform nicht in Frage weil die Energie dann gegenwärtig verschwinden und in der Zukunft neu entstehen müsste. Wo ist diese Energie zu finden und gibt es einen messbaren Nachweis?


Mit freundlichen Grüßen an alle! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Ja!

Die Masse und damit das Gewicht müsste sich gemäß der Formel m = E/c^2 erhöhen. Ob der Nachweis durch Messung jemals erbracht werden kann ist fraglich, da c^2 sehr sehr groß ist.

Sichtbar wird die Energie nur, wenn sie in eine andere Form umgewandelt wird. Z.B. wenn der Stein herunter fällt und Wärme, Schall und Verformung entsteht.

Mit der chemisch gespeicherten Energie tut man sich leichter. Die chemischen Veränderungen sind messbar und sichtbar. Z.B. die Erzeugung von Knallgas aus Wasser.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Geku!

Danke für Deine schnelle Antwort.

Die Gravitation die auf den am Turmrand oben liegenden Stein wirkt müsste doch auf Grund des größeren Abstands kleiner sein und damit sollte doch auch das Gewicht des Steins kleiner sein.
Es müsste ein Energiezuwachs der eine Vergrößerung der Masse begründet in einer uns bekannten Energieform erfolgen. In welche, dem Stein auf dem Turmrand oben innewohnende, Energieform wird meine „treppauf tragende“ Energie gewandelt?

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Der Link beschreibt recht gut was potentielle Engerie ist:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Potentielle_Energie

Potentielle Energie = Masse x Erdbeschleunigung x Höhe gilt natürlich nur wenn die Erdbeschleunigung innherhalb des Höhenuntetschiedes konstant ist. Sonst müsste man den Weg in kleine Stücke teilen und die Energie für diese Abschnitte berechnen und aufsummieren. Stichwort Integral über den Weg, Potentielle Energie = ∫ F(h) dh

Mit zunehmendet Entfernung nimmt die Gravitation und damit der Energiezuwachs ab.

Masse x Erdbeschleunigung stellt eine Kraft dar, die Gewicht genannt wird.

Wichtig ist den Unterschied zwischen Masse (Kg) und Gewicht (Kp) verstanden zu haben.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kilopond

Das Kilopond Kp (Gewichtskraft) wurde durch das Newton N 1948 abgelöst: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Newton_(Einheit)

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Geku!

Danke für den Link der die Lehrmeinung recht gut beschreibt.

(Wikipedia): Die potenzielle Energie (auch potentielle Energie oder Lageenergie genannt) beschreibt die Energie eines Körpers in einem physikalischen System, die durch seine Lage in einem Kraftfeld oder durch seine aktuelle (mechanische) Konfiguration bestimmt wird.

Wenn die Lage in einem Kraftfeld (steht hier vermutlich für die Gravitationskraft) die potentielle Energie beschreibt dann müsste sie mit der Höhe des Steins kleiner werden weil die auf den Stein wirkende Gewichtskraft mit zunehmender Höhe abnimmt.
Die Höhe ist eine Raumangabe und kann weder meine aufgewendete Energie noch die eines Steins tragen.
Die Masse bleibt gleich.
Energie kann nicht vergehen, nur umgewandelt werden.

In welche Energieform wurde meine „hochtragende“ :) Energie verwandelt?

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

In potentielle Energie.

Passiert bei einem Pendel zyklisch:

Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Pendel#Grundlagen

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Das ist ein Missverständnis.

Die potentielle Energie entspricht nicht der Kraft sondern dem Integral über die Kraft entlang des Weges.

Wenn du einen Stein im homogenen Gravitationsfeld der Stärke g und demnach gegen die Kraft F = mg um eine vertikale Strecke h hochhebst, dann resultiert daraus eine potentielle Energie E = mgh.

Wenn du berücksichtigen willst, dass die Gravitationsfeldstärke g(h) und Kraft F(h) im inhomogenen Gravitationsfeld mit der Höhe h abnehmen, dann musst du das Integral E = ∫dh F(h) berechnen. Die Kraft nimmt mit der Höhe ab:

F(h) = G mM / (R + h)²

M und R stehen für Erdmasse und Radius.

D.h. für jedes kleine Stückchen dh nimmt die aufzuwendende Kraft F(h) mit zunehmender Höhe h ab, die potentielle Energie um dE = dh F(h) zu.

Die potentielle Energie für das Anheben vom Erdradius R um die gesamte Höhe h lautet dann

E(h) = G mM / (R + h) - G mM / R

Das ist für sehr kleine Höhe h ≪ R in sehr guter Näherung wieder E = mgh mit der Feldstärke

g = g(R) = G M / R²

am Erdradius.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Geku, hallo TomS!

Es ist mir doch klar - dass die lebensgroße Büste I.Newtons (fiktiv), die ich auf mein zu kleines Regal hoch gehoben habe, jetzt mit dieser „potentiellen Energie“ lauert um „diese Energie“ irgendwann schlaghaft auf meine Füße zu entladen.
Dennoch wollte ich darauf aufmerksam machen, dass diese Energie auf meinem Regal gegenwärtig nicht zu finden ist.

Ich hätte Wetten sollen das Du, Geku mit: „In potentielle Energie“ antworten wirst. Dass zeigt, dass ich die Frage noch nicht richtig formuliert habe.

Es ist nicht das erste Mal, dass ich diese Frage gestellt habe und TomS Erklärung ist die bisher beste Herleitung.

Also Danke für Eure Mühe!

Aber die Frage: „Wo ist die Energie“ ist bisher für mich noch nicht klar beantwortet.

Die kinetische Energie hängt von der Masse und der Geschwindigkeit des bewegten Körpers ab.
Thermische Energie bezieht sich auf die ungeordnete Bewegung der Teilchen (einschließlich der Photonen) in makroskopischer Materie oder in anderen Vielteilchensystemen.(Wikipedia)

Ich denke, die gespeicherte Energieform ist mit Ausnahme der potentiellen Energie am Objekt messbar.

In Anbetracht des Energieerhaltungssatzes gehört deshalb die potentielle Energie, meiner Meinung nach nicht zu den anderen Energieformen.

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo und einen schönen Tag!

Nach dem einige Grundlagen der Physik im Thema vorhergehend hinterfragt wurden, möchte ich nun die Konsequenzen vorstellen die veränderten Vorgaben nach sich ziehen.

Wie schon am Beginn des Themas erwähnt beginnt in der Physik alles mit der Bewegung.
Um zu verstehen was Bewegung sein könnte brauchen wir eine klare Vorstellung von Raum.
Vorausgesetzt der Raum wäre keine unendliche Entität. Angenommen der Raum wäre, wie G. W. Leibniz meinte, die Ordnungsbeziehungen zwischen Entitäten. Also kein „Etwas“ das einen Anfang oder ein Ende hat und auch kein Inhalt der verbogen, gekrümmt oder beschwingt werden kann. Nur eine Abstandsangabe in 3D zwischen Energievorkommen und deren Zeitfelder!

(Zum Zeitfeld bald mehr)

Wenn wir Bewegung als eine Energieform verstehen dann müsste diese, in der beschriebenen Vorstellung von Raum, zwangsweise mit der bewegten Entität verbunden sein.

Also keine relative Bewegung!

Wir messen die Bewegung mit Weg durch Zeit. Wenn der Weg, also die zurückgelegte Strecke im Raum (nur von Bedeutung bei Beziehung zu einer anderen Entität) nicht als Träger der Bewegungsenergie betrachtet werden kann dann würde nur die Zeit als Träger für eine solche Energieform in Frage kommen.

Damit wird eine klare neue Definition der Zeit gebraucht!

Auffallend ist, dass zu beobachtende Ereignisse (also Veränderungen durch Energie) in Abhängigkeit zur der dafür benötigten Zeit stehen. Die plötzliche Entleerung eines Druckbehälters hat eine vollständig andere Wirkung als eine langsame Entleerung dieses Behälters.

Die Zeit in der Nähe großer Energieansammlung (Massen) vergeht langsamer.
Also verändert Energie den Zeitverlauf.
Könnte dann die Energieform einer absoluten Bewegung den Zeitverlauf auch verändern?

Wenn sich der Zeitverlauf in Abhängigkeit zur Energie verändert und dass auch umgekehrt gelten würde dann könnte man die Zeit als eine Energieform sehen!

Wie man mit Hilfe der „Energieform Zeit“ nicht nur die Bewegung in einem Leibniz‘schen Raum als absolut verstehen kann sondern damit auch alle vier Wechselwirkungen erklären kann, wird demnächst folgen.

Mit freundlichen Grüßen. Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Die potentielle Energie steckt in der Position des Objektes bezüglich eines eines frei wählbaren Nullpunktes, sie steckt nicht im Objekt selbst.

Die kinetische Energie steckt in der Geschwindigkeit des Objektes bezüglich eines eines frei wählbaren Ruhesystems, sie steckt nicht im Objekt selbst. Ob eine Rakete beschleunigt oder du selbst bzgl. der Rakete ist egal; die kinetische Energie der Rakete ist - bei identischer Relativgeschwindigkeit - die selbe.

Thermische bzw. allgemein innere Energie ist tatsächlich verbunden mit der Änderung des Zustandes des Körpers selbst - im Gegensatz zur potentiellen oder kinetischen Energie.

Doch.

Weil man sowohl mathematisch beweisen als auch experimentell überprüfen kann, dass die Gesamtenergie einschließlich und nur einschließlich der potentiellen Energie eine Erhaltungsgröße ist.

Der Ausgangspunkt ist eine etwas unanschauliche Größe, die sogenannte Wirkung S, die als Integral nach der Zeit über die Lagrangefunktion L definiert ist. Aus diesem L folgen die Bewegungsgleichungen, und bei Vorliegen einer bestimmten Symmetrie nach dem sogenannten Noether-Theorem für die erlaubten Bewegungen eine Erhaltungsgröße, die Gesamtenergie E. Das gilt für alle bekannten Theorien - Newtonsche Mechanik, Maxwellsche Theorie des elektromagnetischen Feldes, Quantenmechanik, Quantenfeldtheorie, spezielle und allgemeine Relativitätstheorie.

Speziell für ein Teilchen der Masse m in einem Gravitationspotential Φ lautet die kinetische und potentielle Energie

T = ½ mv²

V = mΦ

Die Lagrangfunktion lautet

L = T - V

und die erhaltene Energie

E = T + V

unter der Voraussetzung, dass die Bewegung der Newtonschen Bewegungsgleichung

F = ma

mit

F = dΦ / dx

gehorcht.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Wenn man nach der Formel geht (E = m * h * g) steckt meiner Meinung nach sowohl in der Masse als auch im Ort. Gleiches gilt für die kinetische Energie (E = m * v^2 / 2) mit Masse und Ortsveränderung.

Die Übertragung der Energie von Masse auf Masse sieht man am besten beim Stoßexperiment.

https://www.google.com/imgres?imgurl...MygDegUIARChAg

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Diese Energieformen hängen von der Masse ab, aber sie stecken nicht in der Masse, weil die alleinige Änderung der kinetischen oder potentiellen Energie die Masse bzw. den Körper nicht verändert. Beide Energieformen sind für den Körper alleine überhaupt nicht definierbar und an ihm alleine nicht messbar, sie sind immer nur relativ zu etwas anderem definiert.

Nochmal: Ob eine Rakete beschleunigt, oder ob du selbst bzgl. der Rakete beschleuniget, ist egal; die kinetische Energie der Rakete ist - bei identischer Relativgeschwindigkeit - die selbe.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Bewirkt die Energie keinen Massenzuwachs gemäß m = E / c^2 ?
Damit verändert sich doch die Masse, oder?

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Diese Sichtweise ist ein altes Märchen, das sich hartnäckig hält, obwohl es bereits von Einstein abgelehnt wurde. Diese sogenannte „relativistische Masse“ M (im Gegensatz zur Ruhemasse m, deswegen im Zitat geändert) ist ein überholtes und völlig irreführendes Konzept.

Die Zufuhr von Energie, die vollständig in kinetische Energie umgesetzt wird, ändert nichts am Körper, insbs. bewirkt sie keinen Massenzuwachs.

Schauen wir uns das in der Newtonschen Mechanik an. Die entsprechende Größe ist

E = mc² + ½ mv²

Nun definiere ich

M = E / c² = m + ½ v² / c²

Warum soll das eine sinnvolle Sache sein? Warum soll das Umstellen einer Formel etwas an einem Körper ändern? Was ändert sich an einem Ball, wenn ich ihn werfe? Warum soll sich die Masse eines parkenden Autos ändern, wenn ich schnell an ihm vorbeifahre?

Das ist alles Käse.

It is not good to introduce the concept of the mass M(v) of a moving body for which no clear definition can be given. It is better to introduce no other mass concept than the ’rest mass’ m. Instead of introducing M it is better to mention the expression for the momentum and energy of a body in motion.
Albert Einstein, 1948

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Wie ist dann der im Link folgende Absatz zu verstehen?

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Spez..._und_Ruhemasse

Besitzt dieser keine Gültigkeit mehr?
Ist der Massenzuwachs keine Erklärung für das Geschwindigkeitslimit c mehr?

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Viele Autoren haben nicht verstanden, dass der Begriff der relativistischen Masse überflüssig und irreführend ist, und dass er aus gutem Grund in vielen Lehrbüchern keine Rolle spielt.

Speziell in diesem Artikel steht explizit

Physiker rechnen häufig in natürlichen Einheiten d.h. c = 1 und damit M = E. Mehr muss man dazu nicht sagen.

Die Definition

M = E / c²

ist immer gültig, genauso wie

M = E / 42

Aus beidem folgt schlicht gar nichts.

Nein, ist er nicht, und war er noch nie.

Dass ein massebehafteter Körper nicht Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, ist eine triviale Konsequenz des Postulates der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Könnte er Lichtgeschwindigkeit erreichen, wäre also gleich schnell wie Licht, so wäre die Lichtgeschwindigkeit (bezogen auf diesen Körper) gleich Null, das Postulat also ungültig bzw. logisch inkonsistent.

Die Divergenz von E(v) bei v = c ist eine Konsequenz daraus, nicht die Ursache.

Wer andersherum argumentiert hat diesen Punkt der Relativitätstheorie nicht verstanden.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo TomS!

Danke für Deine schnelle Antwort.

Genau das ist mein Problem! Wie kann eine Position oder eine Koordinate oder der Raum Energie tragen? Ein Feld kann das schon aber das einzige beteiligte Feld das dafür in Betracht käme wäre das Gravitationsfeld und dieses (mit zunehmender Höhe nimmt die Gravitationswirkung ab) kommt dafür nicht in Frage.

Stimmt genau! Jedenfalls solang man nicht an der Relativität der Bewegung zweifelt. (siehe am Beginn dieses Beitrags)

Ich finde Deine Beiträge sind lehrreich und sie spiegeln gezielt die bis jetzt gültigen Erkenntnisse auf die gestellten Fragen.

Die Diskussion mit Geku und Dir ist hoch interessant.

Für mich folgt der Aussage: E = mc² + ½ mv² die Einsicht das die Geschwindigkeit einer Masse ihre Energie erhöht.
Wo ist diese Energie? Irgendwo zwischen 4und2? :) Oder habe ich etwas nicht verstanden?

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo Geku!


(E = mc²) Wenn man eine Äquivalenz von Masse und Energie voraussetzt!
Oder besser (E = mc² + ½ mv²) und keine Äquivalenz?

Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Man darf sich die kinetische und die potentielle Energie nicht als etwas stoffliches vorstellen.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Um in den Bereich des “Unstofflichen“vorzustoßen, brauchen wir ein sehr abstraktes Denkvermögen. Jeder versucht das auf seine ganz individuelle Weise zu erfassen. Mit dem “Gummituchmodell” beispielsweise konnte ich nie viel anfangen.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Du denkst vielleicht zu kompliziert.

Eine Koordinate trägt keine Energie. Energie bedeutet, dass von einem System Arbeit verrichtet werden kann oder sie in eine andere Energieform umgewandelt werden kann.

In einem System bestehend aus Gravitationsfeld und Apfel kann Arbeit verrichtet werden. In einem System bestehend aus Gravitationsfeld und Pendel kann eine Energieform in eine andere umgewandelt werden.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

All dies bedarf ein Interaktion von Energie mit Materie. Energie kann in Form von potentieller, kinetischer, chemischer oder Bindungsenergie in Materie gespeichert werden und verharrt am Ort der Materie. "Freie" Energie verlässt den Ort der Materie nach der Umwandlung in Strahlung (elektromagnetische oder gravitative Wellen) mit Lichtgeschwindigkeit.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Das ist irreführend.

Nochmal:

Betrachte 1) ein geparktes Auto der Masse m am Straßenrand und 2) ein vorbeifahrendes Auto. Die Energien aus Sicht eines am Straßenrand stehenden Beobachters lauten

E₁ = 0

E₂ = ½ m v²

Nun beginnt der Beobachter am Straßenrand, sich parallel zum ersten Auto mit der Geschwindigkeit u zu bewegen. Die Energien der Autos aus Sicht des jetzt bewegten Beobachters lauten

E₁' = ½ m u²

E₂' = ½ m (v-u)²

Es ist aber irreführend, zu meinen, die kinetische Energie sei in einem Auto gespeichert, denn erstens liegt keinerlei Interaktion eines Beobachters mit einem Auto vor, niemand speichert dort Energie, am Auto ändert sich nichts; und zweitens stellt sich die Frage, welche kinetische Energie denn im ersten Auto gespeichert sein soll, E₁, E₁' oder die Energie E₁'' bzgl. eines völlig anderen Beobachters.

Am einfachsten merkt man sich das wie folgt:

Eine Energieform, die im allgemeinen Sinne zur inneren Energie beiträgt (zusätzliche Masse durch eine Beladung, chemische Energie, Wärme ...) ist im Objekt selbst gespeichert und beeinflusst dessen Ruhemasse! Wenn ich ein Auto erwärme, nimmt seine Ruhemasse minimal zu.

Eine Energieform, die die Ruhemasse nicht verändert (kinetische und potentielle Energie), ist nicht im Objekt selbst gespeichert sondern wird diesem nur zugeschrieben!

Deswegen ist die Unterscheidung zwischen Energie und Ruhemasse auch essentiell, ein einfaches zitieren von E = mc² verschleiert diese Unterschiede, und die Einführung der relativistischen Masse erst recht.

Ja. Aber ohne das geht es halt nicht ;-)

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Für mich stehten die beiden Aussagen im Widerspruch.

Ich habe mich ein folgendes orientiert:

Ein hinkendes Beispiel: eine Biene fliegt von Blüte zu Blüte. Wenn sich die Biene auf die Blüte setzt , sinkt die Blüte ab und wirkt dadurch schwerer. Fliegt die Biene zur nächsten Blüte hebt sich die Blüte wieder.
So sehe ich die Adsorption eines Photons durch ein Atom. Das Photon wird duch diesen Vorgang in eine Anregungszustand versetzt und wird dadurch "schwerer". Begibt sich das Atom wieder in den nicht angeregten Zusand, wird ein Photon emittiert und das Atom dadurch energetisch wieder "leichter".

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Für mich nicht.

Was soll daran widersprüchlich sein?

Ja. Und?

Irgendwas verstehst du falsch.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Im ersten Zitat: ... kinetische Energie umgesetzt wird, ... bewirkt sie keinen Massenzuwachs

Im zweiten Zitat: wenn ich ein Auto erwärme, nimmt seine Ruhemasse minimal zu

Wärme ist doch kinetische Energie? Wo ist da Unterschied?

"Eine Änderung der inneren Energie eines Systems bedeutet daher auch eine Änderung seiner Masse" ist ein Zitat aus Wikipedia.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Wärme ist ungeordnete kinetische Bewegung, d.h. Wärme erwärmt das Auto, beschleunigt es jedoch nicht, ändert also nicht seinen Schwerpunktsimpuls.

Gerichtete Beschleunigung eines Autos - z.B. durch Anschieben - ändert den Schwerpunktsimpuls, erwärmt es jedoch nicht.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Danke, jetzt habe ich den Unterschied verstanden. Ersteres ist mit keiner Ortsänderung verbunden, Zweiteres ist mit einer Ortsänderung verbunden, wie ein Photon jedoch mit Unterlichtgeschwindigkeit.

Eine Änderung des Drehimpulses gehört zur ersten Kategorie und sollt deshalb auch mit einem Massezuwachs verbunden sein.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Gut!

Das wäre noch zu diskutieren.

In der klassischen Mechanik würden wir auch Rotationsenergie mit der Translationsenergie zu kinetischer Energie zusammenfassen. Wie man das relativistisch sauber formuliert, ist mir nicht klar, da das Konzept des starren Körpers nicht funktioniert.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Was für Kreisbewegungen gilt, trifft auch auf die Rotation zu, oder?

https://de.wikibrief.org/wiki/Relati...gular_momentum

AW: Ist Bewegung relativ?
 

So einfach ist das nicht.

Ich würde eine rotierende Flüssigkeitsverteilung betrachten. Wenn ich mir dann die Flüssigkeit in einem undurchsichtigen masselosen Gefäß vorstelle und die Gesamtmasse dieses Gefäßes berechne, dann trägt die Rotation der Flüssigkeit zu der Gesamtmasse bei.

Vgl.: ein Photon der Masse m = 0 und E = pc; nun betrachten wir eine masselose Box mit einem Photonengas; dieses System hat eine invariante Masse aufgrund des Energieinhaltes = der Bewegungsenergie der Photonen.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Hallo TomS, sirius, Tim und Geku (v.o.n.u.)!

Der Austausch mit Euch ist mir eine große Freude! Vor allem weil ich Beschreibungen für Wege finde auf die ich selbst so nicht gekommen wäre und weil ich dabei viel lerne.

Hallo TomS

Das gelingt mir leider auch nicht, aber ich stelle mir ein Feld vor. Zum Zeitfeld bald mehr.

Hallo sirius!

Wie wäre es mit einem Feld das die kinetische und die potentielle Energie tragen kann. Es wird aber nicht ohne eine Korrektur an den gewohnten und hier zuvor beschriebenen Voraussetzungen gehen.

Hallo Timm!

Wenn ein Weg kompliziert wird dann wird er interessant. Eine Lösung für viele Probleme (z.B. für vier WW) sollte aber möglichst einfach sein.
Ob Apfel oder Pendel, immer geht es um Bewegung. Entstehen durch Definitionen Fragen auf die keine oder nur sehr komplizierte Antworten zu finden sind dann kann man auch mal die Definition hinterfragen.
Das Tragen oder Umwandeln von Energie im „Nichts“ gehört für mich eindeutig zu den interessanten Fragen die noch auf Antworten warten.

Hallo Geku!

Wo genau verharrt die Energie am Ort der Materie? In welchem Feld oder wie gebunden? Dieses Problem, ist mit den gegebenen Definitionen nicht lösbar und ich bin froh hier nicht einen Fehler in meinem Denken entdecken zu müssen.

Nochmal zu TomS Antwort auf Gekus !

Besser hätte man aus Sicht der zur Zeit gültigen Definitionen zur Bewegung dass nicht formulieren können. Aber:

Energie kann nicht vergehen und nicht entstehen aber zugeschrieben werden?:)

Zu den folgenden Beiträgen von Geku und TomS!

Ich muss alles nachvollziehen können und Ihr seid so schnell. Also demnächst weiter.

Danke an alle!! Mit freundlichen Grüßen! Heli

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Ein paar Beispiele:

Wenn TomS Auto erwärmt wird, dann schwingen die Atome im Kristallgitter des metallenen Motorblocks schneller, ohne dass sie den Ort verlassen. Diese ungeordnete Bewegung speichert Energie. Diese Energie kann den Motorblock im Laufe der Zeit unter anderem durch Infrarotstrahlung verlassen, der Motorblock kühlt ab.

Ein Atom absorbiert ein Photon und befindet sich im angeregten Zustand. Während des Anregungszustandes verweilt die Energie am Ort des Atoms. Das Atom kann spontan oder stimuliert (Laser) in den Grundzustand zurückfallen und emittiert dabei ein Photon. Vor der Absorbtion und nach der Emission bewegt sich die Energie mit Lichtgeschwindkeit in Form eines Photons.

Die Dipolantenne eines Empfängers entnimmt dem umgebenden elektromagnetischen Feld, welches sich mit Lichtgeschwindigkeit vorbei bewegt, Energie und gerät dadurch in Schwingung. Während dieser Schwingung der Antenne ist die Energie an diesem Ort gebunden. Nimmt die Feldstärke wieder ab, dann gibt die Antenne diese Energie in Form elektromagnetischer Strahlung wieder ab. Die Strahlung verlässt den Ort (die Antenne) wieder mit Lichtgeschwindigkeit.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Du befindest dich auf dem Holzweg.

Diese Energieformen sind ähnlich zu betrachten wie Geld. Geld für sich ist nichts wert, sein einziger Wert besteht darin, gegen ein nützliche Ware eingetauscht werden zu können. Dieses Gut - Essen, Kleidung … - stellt den echten Gegenwert dar.

Wenn ein Stein oben auf dem Berggipfel liegt, besteht seine potentielle Energie einzig darin, herunterrollen zu können. Wenn er links auf eine Almwiese rollt und rechts in eine tiefe Schlucht, dann wird auch klar, dass wir es sind, die ihm diese potentiellen Energien zuschreiben. Würde die Landschaft vollständig flach werden, würde ihm jeder die potentielle Energie Null zuschreiben.

Bitte stell dir also kein Feld vor. Das wäre so, wenn du bei einem 500-Euro-Schein den materiellen Gegenwert im Schein suchst.

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Ich stelle mir Felder durch deren Auswirkung auf Probekörper vor.

Magnetische Felder durch Eisenfeilspäne und elektrische Felder durch geladene Partikel (Millikan Versuch).

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Ja, man kann hier im Forum wirklich viel lernen, wenn man offen dafür ist.


Ich habe mich da wohl etwas unglücklich ausgedrückt. Ich habe durchaus eine individuelle Vorstellung wie z.B. die Ausdehnung des frühen Universums mit den “Teilchen” passiert sein könnte, die wir heute mit den bekannten Hilfsmitteln, die uns zur Verfügung stehen, “beobachten” aber auch “berechnen” und damit nachweisen können.
Ich bringe aber meine - recht laienhaften Ideen - hier nicht wirklich ein. Ich komme schließlich nicht aus dem MINT-Bereich und möchte mich deswegen nicht so weit vorwagen, die Fachleuten hier mit meinen unwissenschaftlichen Vorstellungen zu nerven.

Obwohl ich gerade auch zum Standardmodell der Kosmologie da aktuell so einiges einstreuen könnte. Mir fehlt aber zudem leider momentan auch die Zeit, um das dann alles wirklich intensiv hier im Forum zu diskutieren.

Ich verfolge deswegen meist nur den Austausch hier und nehme mir sehr viele Anregungen zum Nachdenken mit.

“Nichts” beziehst Du wohl auf das Vakuum?

AW: Ist Bewegung relativ?
 

Dem kann ich mich voll anschießen.

Kreative Ideen und Fragen bilden mit gut fundermentiertem Fachwissen eine gute Kombination.

Bestätigung und Korrektur der eigenem Vorstellungen und Ideen machen dieses Forum so wertvoll.

Jeder kann sich beteiligen.


Ja, ist ein interessantes Thema, z.B. Vakuumfluktuationen rund um ein schwarzes Loch.

Mich speziell interessiert die Beziehung zwischen Materie/Energie und Information. Hier habe ich einiges über Doppelspaltexperiment und Quantenradierer gelernt.

Interessant wäre auch ein eigener Thread, der leicht durchführbare Experiment der Quantenmechanik zum Thema macht. Welche Experimente selbst ohne kostenintensive Investition realisiert werden können. Mit Licht geht's sicher leichter als mit Elektronen.