Paradoxon zum Relativitätsprinzip

[TomS]

Zitat von physicus

Das würde ich jetzt nicht so sagen, denn wie willst Du einem (womöglich nur durchschnittlich begabten) Pennäler sonst anschaulich näherbringen, was mit einem Elektron in einem Teilchenbeschleuniger passiert?

Ich erkläre ihm, dass die Energie zunimmt.

Wenn ihm vorher niemand diesen Käse mit der relativistischen Masse erzählt hat - und er aus seinem Tunnel nicht mehr rauskommt - dann ist das kein Problem.

Zitat von physicus

Dieser Terminus hat sich in der Physik eingebürgert, und es muss immer sehr triftige Gründe dafür geben, wenn man einen Terminus beispielsweise durch einen anderen ersetzen will.

Das mag dir so vorkommen.

Fakt ist, dass dieser Begriff in der modernen Physik praktisch nicht verwendet wird, dass jedoch Lehrbuchautoren und Didaktiker nicht willens sind, nachzudenken und damit aufzuhören, voneinander abzuschreiben. Die Gründe sind m.E. teilw. Ignoranz und Bequemlichkeit. Ich sehe auch an anderen Stellen in der Lehre das Problem der Beratungsresistenz - siehe z.B. bei den Atommodellen, wo didaktisch noch viel größerer Schaden angerichtet wird.

[physicus]

Zitat von TomS

siehe z.B. bei den Atommodellen, wo didaktisch noch viel größerer Schaden angerichtet wird.

Was wird denn bei den Atommodellen "ungünstiges" erzählt? (ich frage rein interessehalber)

[soon]

Zitat von physicus

... Trägheit bringt man vielleicht nicht sofort mit Gravitation in Verbindung ...

Ähm, doch, ganz entschieden sogar.

https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84...inzip_(Physik)

[JoAx]

Zitat von physicus

Das würde ich jetzt nicht so sagen, denn wie willst Du einem (womöglich nur durchschnittlich begabten) Pennäler sonst anschaulich näherbringen, was mit einem Elektron in einem Teilchenbeschleuniger passiert?

Vlt. ist es gar nicht so erstrebenswert...

Zitat von physicus

Der Begriff "relativistische Trägheit" wäre wohl ein klein wenig treffender,

Solange du unter "relativistischer Trägheit" nicht "relativistische träge Masse" meinst, hat die Überlegung sogar korrekte Richtung.

dp/dt

bleibt wie bei Newton gültig. Nur transformiert sich der Vektor p anders.

[TomS]

Zitat von physicus

Was wird denn bei den Atommodellen "ungünstiges" erzählt? (ich frage rein interessehalber)

Zunächst mal ist fraglich, ob das Thomsonsche und das das Bohrsche Modell überhaupt dargestellt werden sollten; sie haben allenfalls eine historische Berechtigung, um den Modellbegriff zu diskutieren, jedoch keinesfalls, um unser aktuelles Wissen zu vermitteln. Stellen wir uns eine Schüler vor, der sich geistig nach dem Bohrschen Modell ausklinkt. Er wird Zeit seines Lebens etwas falsches Wissen; ist das besser, als nichts zu wissen?

Zur Nutzung in der Chemie kann man auf den Begriff der Elektronenbahnen, der Bohrschen Quantisierungsbedingung etc. ohnehin verzichten; hier geht es um anzuwendende Regeln bzgl. Ionen- sowie kovalenter Bindung, die man auch ohne dieses falsche Wissen lernen und anwenden kann.

Das Orbitalmodell wird gerne vor der Diskussion des quantenmechanischen Atommodells eingeführt. Dann bleibt jedoch rätselhaft, was die Form der Orbitale eigtl. zu bedeuten hat. Es bleiben so platte Sätze wie "dass das Elektron sich innerhalb des Orbitals aufhält" - ja, aber eben auch außerhalb.

Ich halte es für didaktisch blödsinnig, immer den historischen Weg vom Einfachen zu Schwierigen zu gehen, dabei in jedem Schritt den vorherigen für unzureichend zu erklären, und oft genug auch für nutzlos, um zum jeweils nächsten zu gelangen. Ich halte eine alternativen - rein qualitativen - Ansatz, der direkt mit dem quantenmechanischen Orbitalmodell startet und daraus das Orbitalmodell u.ä. Veranschaulichungen entwickelt für bedenkenswert.

Ein krampfhafte Ableitung der Energieniveaus für das H-Atom - und nur für das H-Atom (!) - aus dem Bohrschen Modell halte ich für verzichtbar.

[Hawkwind]

Ursprünglich hatte ich dir eigentlich widersprechen wollen, denn es kam mir didaktisch sinnvoll vor, erst einmal nur einen kleineren Schritt von der klassischen Physik weg zu machen.

Allerdings legt das Bohrsche Modell doch einige Missverständnisse nahe, von denen der Schüler sich dann wiederum erst wieder lösen muss, was offenbar nicht so leicht fällt. So ergaben Interviews mit Physik-Lehramtsstudenten:

− Der Bahnbegriff wird implizit (teils sogar explizit) weiterbenutzt (vgl. Bohrsches Modell).
− Die Teilchenvorstellung von Elektronen („Kügelchen“) scheint sehr stabil zu sein.
− Quantenobjekte werden als permanent lokalisiert angesehen.

Physiklehrer mit solchen Vorstellungen auf die Schüler "loszulassen" ist schon bedenklich.

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Quelle z.B.
Vorstellungen von Lehramtsstudenten zur Interpretation der Quantenmechanik − Ergebnisse von Befragungen

[physicus]

Zitat von TomS

Ich erkläre ihm, dass die Energie zunimmt.

Ich glaube, so ganz langsam sickert bei mir endlich durch, was ihr damit immer gemeint habt...

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Wenn ich die Eigenschaften von Energie kenne, dann genügt es tatsächlich zu sagen, die Energie des Elektrons, oder eines beschleunigten Körpers, wird erhöht.

Eine wichtige Eigenschaft von Energie ist, dass sie Trägheit besitzt.

Dass infolgedessen beim relativistisch bewegten Elektron im Teilchenbeschleuniger eine höhere Trägheit vorliegt, folgt dann ohne weiteres Nachdenken von selbst.

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Eine zweite wichtige Eigenschaft von Energie ist, dass sie selbst keine Gravitation erzeugt.

Das tut nur Masse, als "feststofflich kondensierte Form" von Energie (also Elementarteilchen, Atome, ...).

Eine gespannte Feder erzeugt also keine höhere Gravitation um sich herum als eine entspannte, genauso wenig wie ein relativistisch schnell bewegtes Elektron.

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Und zu guter Letzt:

Die gespannte Feder ist hier auf der Erde allerdings schwerer, das heisst, Gravitation wirkt auf Energie (obwohl Energie selbst keine Graviation erzeugt).

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Ist das jetzt alles richtig so, insbesondere der letzte Satz?


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p.s. vor diesem Hintergrund verstehe ich jetzt, warum der Begriff "relativistische Masse" jemandem, der auf diese Weise denkt, förmlich in's Gesicht schlägt.

[Bernhard]

Zitat von physicus

Eine zweite wichtige Eigenschaft von Energie ist, dass sie selbst keine Gravitation erzeugt.

Das stimmt so nicht ganz: Auch elektromagnetische Felder haben ihr eigenes Gravitationsfeld, das von einem Vakuumfeld abweicht.

[physicus]

Ok, danke.

[JoAx]

Zitat von physicus

Ist das jetzt alles richtig so, insbesondere der letzte Satz?

Nein. Und solange du die Mathematik zur Prosa ignorierst, wirst du auch eher zufällig mal Treffer landen.

Bsp: die Masse eines Neutrons beträgt (ca.)

mn = 939.565 MeV/c²

Massen der (current) Quarks, aus denen das Neutron besteht (ich nehme mal obere Grenze):

mu = 2.8 MeV/c²
md = 5.2 MeV/c²

Zusammengezählt kommen wir für mudd auf ca. 13.2 MeV/c², was gerade mal 1,5% der Masse des Neutrons ausmacht. Wo kommt die restliche Masse her?