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Sehr schnelles Motorrad

Thema erstellt von Bauhof 
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo zusammen,
Hier nun die knifflige Knobelaufgabe, auf die sich der Forenteilnehmer Ernst Ellert II. in seinem Beitrag-Nr. 1165-27
schon freut. Stellt euch folgendes vor:

1. Ein Motorrad, das mit sehr leistungsfähigen Batterien angetrieben wird.
2. Eine ganz normale Straßenbahn, die aus der Oberleitung ihre Antriebs-Energie bezieht.

Siehe hier eine Illustration dazu: http://www.eugen-bauhof.homepage.t-online.de/Bilder...

Straßenbahn und Motorrad werden vor dem Experiment im Ruhezustand gewogen. Danach werden Straßenbahn und Motorrad so stark angetrieben, dass sich ihre Geschwindigkeiten der Lichtgeschwindigkeit nähern. Wenn wir ihre Masse in unserem Bezugssystem [1] auf einer Waage prüfen, ergeben sich folgende Fragen:

Erhalten wir einen Anstieg der Masse
(A) beim Motorrad?
(B) bei der Straßenbahn?
(C) bei beiden?
(D) bei keinem von beiden?

Nur eine von den vier Möglichkeiten trifft zu. Welche, und warum?

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Der Mann, der bei der Waage steht, befindet sich in "unserem" Bezugssystem. Er und die Waage ruhen in diesem System.

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Der Kluge lernt aus allem und von jedem,
der Normale aus seinen Erfahrungen,
und der Dumme weiß alles besser.
Sokrates.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Bauhof am 27.04.2008 um 14:55 Uhr.
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Beiträge: 64, Mitglied seit 14 Jahren
hallo,
Ich denke hier ist ganz klar die Antwort A) wenn hierbei nicht irgendein Trick dabei ist. Denn die Formel e=mc² besagt, dass die Energie in Masse umgewandelt wird und nach dem die Energie bei der Straßenbahn von außen zugeführt wird, denke ich dass diese bei höheren Geschwindigkeiten keine Änderungen in der Masse vornimmt.
mfg Silvester
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Beiträge: 64, Mitglied seit 14 Jahren
Tut mir leid, dass ich hier den zweiten Beitrag hintereinander machen muss und will jetzt auch nicht vom Thema ablenken, aber ich denke meine Frage lässt sich in einem Satz beantworten:
Die Energie die zum beschleunigen eingesetzt wird, wird in Masse umgewandelt. Wenn man abbremst geht geht doppelt "Energie verloren" (es tut mir leid die Worte verwenden zu müssen), denn 1. benötigt man gleich viel Energie um abzubremsen wie zu beschleunigen und 2. verliert das Objekt wieder an Masse!

mfg Silvester
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Beiträge: 1.416, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo Eugen Bauhof,

die Energie, die aufgebracht werden muss, um eine Masse zu beschleunigen, wird nur zu einem Teil in kinetische Energie umgewandelt. Ein anderer Teil wird in Relation zum ruhend definierten Beobachter nach der Formel E=mc2 in Masse umgewandelt. Mit zunehmender Geschwindigkeit steigt die Masse des bewegten Objekts immer weiter an. Der Anteil der Beschleunigungsarbeit, die in kinetische Energie umgewandelt wird, wird mit zunehmender Geschwindigkeit immer kleiner. Oder anders ausgedrückt, müsste die Beschleunigungsarbeit immer größer werden, um die Beschleunigung aufrecht zu erhalten, da die beschleunigte Masse immer größer wird. Stebt die Geschwindigkeit gegen Lichtgeschwindigkeit, strebt die Masse gegen unendlich. Ein Grund dafür, dass die Lichtgeschwindigkeit für Massebehaftete Teilchen unerreichbar bleibt.

Für das Motorrad bedeutet das, dass seine Masse in Relation zum ruhenden Beobachter zunimmt, da bin ich mir sicher.
Bei der Strassenbahn besteht der Unterschied zum Motorrad darin, dass die Energiequelle nicht mitbewegt wird, sondern zum Beobachter ruht. (Energie wird stationär, also ruhend zum Beobachter in die Oberleitung eingespeist).
Darum vermute ich einmal, dass eine Massezunahme bei der Strassenbahn nicht zu beobachten ist. Eine Beschleunigung auf Lichtgeschwindigkeit ist aber trotzdem nicht möglich, da die Energieübertragung vom Einspeisepunkt zur Strassenbahn maximal mit Lichtgeschwindigkeit stattfinden kann, ihn somit bei Lichtgeschwindigkeit nicht mehr erreichen könnte.

Also Antwort (A), das Motorrad, ist richtig

mfg okotombrok
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 17 Jahren
Die Strassenbahn wird schwerer. Das Motorrad bleibt gleichschwer.

zara.t.
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Beiträge: 2.939, Mitglied seit 15 Jahren
Eigentlich muss C richtig sein.
Der Anstieg der Masse beider Fahrzeuge ergibt sich aus der erfolgten Beschleunigung,
ungeachtet wo die dafür erforderliche Energie herkommt.

Diesen Effekt beobachtet man doch schon bei einer gewöhnlichen Fletsche / Zwille.
Oder bei Pfeil und Bogen. Von Feuerwaffen mal ganz abgesehen.
Die einmal erfolgte Beschleunigung beim Abschuss erhöht auch die Masse des Projektiles.
Denn sonst könten der Stein, der Pfeil oder die Kugel aus Gewehr oder Pistole / Revolver
nicht so verhehrende Wirkung beim Eintreffen am Ziel mit sich bringen.

In bin mir nur nicht sicher, ob es, angesichts der annähernden Lichtgeschwindigkeit,
möglich wäre mit einer gewöhnlichen Waage diese höhere Masse bei den Fahrzeugen zu "wiegen".
"Normaler Weise" hätten die Fahrzeuge gar keine Zeit die Waage "nach unten" zu drücken.
Die höhere Masse macht sich nur "beim bremsen" bemerkbar,
oder wenn die Fahrzeuge auf ein Hinderniss treffen, in Fahrtrichtung.

Mit gespannten Grüßen.
Ernst Ellert II.
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Deine Zeit war niemals und wird niemals sein.
Deine Zeit ist jetzt und hier, vergeude sie nicht.
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Beiträge: 1.416, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo Zara t.

Zitat:
Zara t. schrieb in 1171-5
Die Strassenbahn wird schwerer. Das Motorrad bleibt gleichschwer.

Warum???

mfg okotombrok
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 17 Jahren
E = m c^2

Energie hat also Masse. Das heißt Energie hat auch ein Gewicht.
Unser Motorrad muß ungeheuer viel Energie in seinen Superbatterien gespeichert haben, um in Bereiche der Lichtgeschwindigkeit vordringen zu können. Und diese Energie wiegt schwer!
Danach wandelt der Fahrer diese chemische Energie in kinetische Energie um, indem er Gas gibt. Die Batterien werden immer leichter. Je schneller er wird, umso höher wird der Anteil der Batterieenergie, die nicht in Geschwindigkeitszunahme sondern in relativistische Massenzunahme gesteckt wird. Aber immer gilt:
Was aus der Batterie abgerufen wird wird in kinetische Energie umgewandelt. Ein Nullsummenspiel.

Anders der Fall der Strassenbahn. Hier wird andauernd Energie von außen in das System gepumpt. Es wird immer schwerer.

zara.t.

Beitrag zuletzt bearbeitet von Zara.t. am 28.04.2008 um 07:39 Uhr.
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Beiträge: 99, Mitglied seit 15 Jahren
Anm. von Manu: Hier stand eine persönliche Beleidigung. Diese wurde zensiert...

Eugen Bauhof:


Zitat:
Die Masse nimmt nicht zu, die Energie nimmt zu.
Die ganz einfache elementare Formel dazu ist

E² = (m c²)² + (p c)²


Dabei ist E die Gesamtenergie, also m c² + Ekin, c die
Lichtgeschwindigkeit, p der Impuls.


Daß man gelegentlich noch von "Massenzunahme" spricht, ist ein
veraltetes Konzept - heute meint man mit "Masse" ausschließlich die
"Invariante Masse", was man früher mit Ruhmasse bezeichnet hat.

(.....)

Ciao
-erk-
--
Dr.-Ing. Erk JENSEN mailto:Erk.Jen...@cern.ch
CERN PS/RF L19510 http://jensene.home.cern.ch/jensene
CH-1211 Geneva 23 Tel.: +41 22 76 74298
Switzerland Fax.: +41 22 76 78510

http://groups.google.com/group/de.sci.physik/msg/95...

Zitat:
3. Energie- und Massenzunahme bei einem bewegten Teilchen

In der speziell-relativistischen Physik werden vor allem Teilchen betrachtet, die in einem Inertialsystem nicht ruhen, sondern sich bewegen. Daher sollen jetzt Energie und Impuls eines Teilchens der Masse m ermittelt werden, das sich gegenüber dem Inertialsystem K mit der Geschwindigkeit u = v bewegt, das also im Bezugssystem K außer seiner Ruhenergie noch eine kinetische Energie besitzt, wobei seine speziell-relativistische (Gesamt-(Energie als W bezeichnet werde. Wird dieses Teilchen von einem Beobachter im Inertialsystem K' betrachtet, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit v gegen das Inertialsystem K bewegt wie das Teilchen, so wird der Beobachter feststellen, dass dieses Teilchen gegenüber seinem eigenen Bezugssystem ruht und ihm daher gemäß Formel (2.1) die Energie

(3.1) W ' = m*c²

zuordnen.

Wird nun davon ausgegangen, dass das Verhältnis der beiden Energien W ' und W für ein im Inertialsystem K bewegtes Teilchen gleich dem Verhältnis der beiden bisher betrachteten Energien Wo' und Wo für ein im Inertialsystem K ruhendes Teilchen ist, dass also die Beziehung

(3.2) W '/ W = Wo'/ Wo

gilt, wonach die im Inertialsystem K' beurteilten Energien W und Wo' beide geringer sind als die im Inertialsystem K gemessenen Energien W und Wo, dann folgt für die speziell-relativistische Energie eines im Inertialsystem K bewegten Teilchens

(3.3) W = W ' * Wo / Wo'.

Somit ergibt sich gemäß den Formeln (2.1), (2.13) und (3.1) - wie in der speziellen Relativitätstheorie - die Energie eines mit der Geschwindigkeit v bewegten freien Teilchens [Landau, Lifschitz] zu

(3.4) W = m*c²(1 - v²/c²)^-1/2.

Die Masse m bedeutet bisher wie im folgenden - also auch im Anhang A - eine skalare Invariante Teilcheneigenschaft, die durch eine Lorentztransformation nicht beeinflusst wird [Goldstein].

Spieweck, Frank:
Relativistische Effekte - neu erklärt
Aachen: Shaker, 2000, S. 23


Dr. rer. nat. Dipl.-Phys. Frank Spieweck, von 1966 bis 1999 Wissenschaftlicher Laborleiter/Regierungsdirektor in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig, Träger des Helmholtzpreises von 1981

www.helmholtz-fonds.de/preis.htm

http://www.ptb.de/de/org/3/33/333/literatur.htm

Es gibt keine wunderbare Brot- und Massenvermehrung, weder bei Straßenbahnen, noch bei Motorrädern, daß hat sich ein krankes Hirn aus Schilda nur ausgedacht, um seine irrationalen Postulate zu retten, selbst Wikipedia der Popphysik schreibt:

Zitat:
Relativistische Masse (auch: dynamische Masse) ist eine Interpretation verschiedener Gleichungen aus den Anfangstagen der speziellen Relativitätstheorie. Das Konzept der relativistischen Masse bzw. der relativistischen Massenzunahme relativ zum ruhenden Beobachter bewegter Körper bietet sich interpretatorisch zunächst an, führt jedoch aus mathematischer Sicht in eine konzeptionelle Sackgasse. In der theoretischen Physik wird das Konzept der relativistischen Masse heute nicht mehr verwendet. In populärwissenschaftlichen Büchern und teilweise auch Vorlesungen zur Experimentalphysik ist es heute jedoch immer noch verbreitet.


http://de.wikipedia.org/wiki/Relativistische_Masse

Wenn gilt eine allgemein akzeptierte Theorie als falsifiziert (false=falsch) und ein angebliches Genie als Spinner?


MfG
Horst

Goldstein,H.: Klassische Mechanik; Akademische Verlagsgesellschaft;
Frankfurt am Main 1963

Beitrag zuletzt bearbeitet von Manu am 06.05.2008 um 15:27 Uhr.
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 14 Jahren
Ernst Ellert II ,
Ernst Ellert II schrieb in Beitrag Nr. 1171-6:
In bin mir nur nicht sicher, ob es, angesichts der annähernden Lichtgeschwindigkeit, möglich wäre mit einer gewöhnlichen Waage diese höhere Masse bei den Fahrzeugen zu "wiegen". "Normaler Weise" hätten die Fahrzeuge gar keine Zeit die Waage "nach unten" zu drücken. Die höhere Masse macht sich nur "beim bremsen" bemerkbar, oder wenn die Fahrzeuge auf ein Hinderniss treffen, in Fahrtrichtung.
Gedankenexperimente mit großen Massen und Geschwindigkeiten nahe bei c sind immer idealisiert. Diese Idealisierungen sind geeignet, die Voraussagen von Einsteins SRT zu illustrieren, um lehrreiche Einblicke in die SRT zu vermitteln. Praktisch ist dieses Gedankenexperiment schon allein deshalb nicht realisierbar, weil es technologisch nie gelingen wird, solche großen Massen wie eine Straßenbahn auf eine Geschwindigkeit nahe c zu beschleunigen. Bei Elementarteilchen ist dies möglich und wird in den Teilchenbeschleunigern realisiert.

Nun zur Auflösung der Knobelaufgabe: Die richtige Antwort ist (B), wir erhalten einen Anstieg der Masse nur bei der Straßenbahn. Der Forenteilnehmer Zara.t hat richtig geantwortet und auch die richtige Begründung dargelegt. Der Urheber dieser Aufgabe ist Lewis Carroll Epstein, dessen Lösungs-Begründung ich hier wörtlich wiedergebe, denn ich will mich nicht mit fremden Federn schmücken. Er schreibt in seinem Buch [1] auf Seite 552, Zitat:

"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 1000kg Masse gewinnt, verlieren der Treibstoff und seine Produkte im Kraftwerk 1000kg 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." Zitat Ende.

Soweit Epstein.
Lewis Carroll Epstein ist Physikdozent am City College von San Francisco und gibt in seinem Buch anhand von 450 Knobelaufgaben Einblicke in die gesamte Physik (von Newtons Mechanik bis zu Einsteins SRT und ART und Heisenbergs Quantenmechanik). Und dies ohne Zuhilfenahme der Mathematik. Epsteins Maxime beim Unterrichten: "Man kann alles einfach erklären, man muss nur wissen, wie."

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Lewis Carroll Epstein
Epsteins Physikstunde. 450 Aufgaben und Lösungen.
Berlin 1988, ISBN=3-7643-1952-6.
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Hallo zusammen,

Zitat:
Eugen Bauhof schrieb im Beitrag Nr. 1171-10:
Gedankenexperimente mit großen Massen und Geschwindigkeiten nahe bei c sind immer idealisiert.

Da in letzter Zeit immer wieder Einwände gemacht werden in Richtung Verallgemeinerung und Idealisierung möchte ich folgende Anmerkung machen.
Die Naturwissenschaft basiert auf Verallgemeinerungen. Ohne diese wären wir kaum dazu in der Lage, irgendwelche Aussagen über die Natur zu machen. Experimente stellen fast immer eine starke Vereinfachung von Naturvorgängen dar.
Wir sind z.B. weder mit der klassischen Bewegungslehre, noch mit der Relativitätstheorie dazu in der Lage, auch nur annähernd den Weg zu beschreiben, den ein vom Baum fallendes Blatt beschreibt. Nur unter der Voraussetzung, das Blatt fällt durchs Vakuum, gelingt uns das, aber im Vakuum gibt es keine Bäume und das Ergebnis hat auch nichts mit der Realität zu tun.
Wir können mit der Naturwissenschaft Beobachtungen interpretieren (Gedanken darüber machen), wir können aber nicht die Realität messen und erkennen.

mfg okotombrok
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"Der Kopf ist rund, damit die Gedanken die Richtung wechseln können"
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Wie exakt ist die moderne Popphysik?

In meinem zehnbändigen Lexikon Technik und exakte Naturwissenschaft
Fischer Taschenbuchverlag 1972 lese ich:


Zitat:
Nach der speziellen Relativitätstheorie ist die (träge) M. eines Körpers geschwindigkeitsabhän­gig:
Bewegt er sich mit der Geschwindigkeit v relativ zu einem ruhenden Beobachter, so gilt

m = mo / sqrt(1 - v²/c²) (c Lichtgeschwindigkeit),

d. h., die M. nimmt (vom ruhenden Beobachter aus gesehen) mit wachsender Geschwindigkeit zu (m -- > Unendlich für v --> c). Dabei ist m, die sog. Ruhe­masse des Körpers (gemessen in einem Bezugs­sstem, in dem der Körper ruht). Diese als Mas­senveränderlichkeit bezeichnete Geschwindigkeits­abhängigkeit der M. wurde mit großer Genauig­keit an Elementarteilchen gemessen, deren Ge­schwindigkeit nahezu gleich c war. Da alle Körper aus Elementarteilchen bestehen, gilt das obige Gesetz der M.nveränderlichkeit allgemein (Kör­per mit großer M. lassen sich nicht so stark be­schleunigen, daß ihre M.nzunahme beobachtet werden könnte).

Da die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Masse mit großer Genauigkeit an Elementarteilen gemessen wurde, muß die klassische Mechanik Newtons wohl falsch sein, da in der klassischen Mechanik die Masse konstant ist.

Hätte man nun mit großer Genauigkeit an Elementarteilchen gemessen, daß die Masse nicht geschwindigkeitsabhängig ist, dann wäre die Relativitätstheorie falsch und die klassische Mechanik richtig.
Dann bräuchten wir uns über die Relativitätstheorie nicht mehr unterhalten.

Nur gut, daß wir Elementarteilchen haben, die die Relativitätstheorie immer wieder mit großer Genauigkeit bestätigen.

MfG
Horst

Einstein: Zwei Dinge sind unendlich, die Dummheit der Menschen und das Universum, beim Universum bin ich mir aber nich ganz sicher. (Wie kam er bloß auf diesen Gedanken?)
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Hallo Ernst Ellert,

Zitat:
Ernst Ellert schrieb in Beitrag Nr. 1171-6:
Diesen Effekt beobachtet man doch schon bei einer gewöhnlichen Fletsche / Zwille.
Oder bei Pfeil und Bogen. Von Feuerwaffen mal ganz abgesehen.
Die einmal erfolgte Beschleunigung beim Abschuss erhöht auch die Masse des Projektiles.
Denn sonst könten der Stein, der Pfeil oder die Kugel aus Gewehr oder Pistole / Revolver
nicht so verhehrende Wirkung beim Eintreffen am Ziel mit sich bringen.

Ich glaube nicht, dass bei Geschwindigkeiten einer Gewehrkugel relativistische Effekte zu beobachten sind. Die verhehrende Wirkung einer Gewehrkugel lässt sich mit der klassischen Mechanik nach der Formel E=m/2 mal v2 beschreiben. Erst wenn ich in Relation zur Gewehrkugel mit relativistischer Geschwindigkeit vorbeifliege erscheint mir durch die Zeitdilatation die Bewegung der Gewehrkugel stark verlangsamt, dann wundere ich mich darüber, dass die sich mit Zeitlupe bewegende Gewehrkugel einen so großen Schaden anrichtet. Dass erklärt sich dann durch die Äquivalenz von Energie und Masse. Die Masse der Gewehrkugel steigt für mich entsprechend der Geschwindigkeitsreduzierung an.

mfg okotombrok
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo Silvester,
Silvester schrieb in Beitrag Nr. 1171-2:
Denn die Formel e=mc² besagt, dass die Energie in Masse umgewandelt wird und nach dem die Energie bei der Straßenbahn von außen zugeführt wird, denke ich dass diese bei höheren Geschwindigkeiten keine Änderungen in der Masse vornimmt.
Du hattest bereits den richtigen Weg eingeschlagen, aber dann leider doch die falsche Schlussfolgerung gezogen. Nachdem du erkannt hast, dass bei der Straßenbahn Energie von außen zugeführt wird, hättest du dich nur noch fragen müssen, wo diese zugeführte Energie bleibt. Diese zugeführte Energie beschleunigt die Straßenbahn. Die kinetische Bewegungsenergie der Straßenbahn wächst dadurch. Und das Äquivalent dieser zugeführten kinetischen Energie kann nach Einstein als Massenzuwachs angesehen werden, weil Masse und Energie äquivalent sind.

Nach Einstein sind Energie und Masse verschiedene Erscheinungsformen der gleichen Entität. Die Formel E=mc2 beschreibt in der mathematischen Sprache, dass beide Entitäten äquivalent sind. Die Lichtgeschwindigkeit fungiert dabei in dieser Formel als Umrechnungskonstante. Es kann Energie in Masse und Masse in Energie umgewandelt werden. Im Teilchenbeschleuniger werden beim Teilchen-Beschuss neue (massebehaftete) Teilchen erzeugt. Diese neuen Teilchen erhalten ihre Masse dadurch, indem sich die Beschuss-Energie in Masse umwandelt.

Eine drastische Realisierung der Umwandlung von Masse in Energie findet z.B. bei der Explosion einer Kernwaffe statt.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Bauhof am 28.04.2008 um 18:39 Uhr.
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Bauhof macht mich nachdenklich.

Erst hatte ich gedacht, Okotombrok´s Kritik an Ernst-Ellert´s Vorstellung wäre berechtigt, wenn er schreibt:
Zitat:
Hallo Ernst Ellert,

Ernst Ellert schrieb in Beitrag Nr. 1171-6:
Zitat Ernst-Ellert:
Diesen Effekt beobachtet man doch schon bei einer gewöhnlichen Fletsche / Zwille.
Oder bei Pfeil und Bogen. Von Feuerwaffen mal ganz abgesehen.
Die einmal erfolgte Beschleunigung beim Abschuss erhöht auch die Masse des Projektiles.
Denn sonst könten der Stein, der Pfeil oder die Kugel aus Gewehr oder Pistole / Revolver
nicht so verhehrende Wirkung beim Eintreffen am Ziel mit sich bringen.
Zitat Ernst-Ellert ende


Ich glaube nicht, dass bei Geschwindigkeiten einer Gewehrkugel relativistische Effekte zu beobachten sind. Die verhehrende Wirkung einer Gewehrkugel lässt sich mit der klassischen Mechanik nach der Formel E=m/2 mal v2 beschreiben.
Wenn es aber ist, wie Bauhof sagt
Zitat:
... Und das Äquivalent dieser zugeführten kinetischen Energie kann nach Einstein als Massenzuwachs angesehen werden, weil Masse und Energie äquivalent sind.
, dann hat Ernst-Ellert so gesehen recht.

Nun frage ich mich:

Wenn also alle Energieformen wirklich äquivalent sind, was macht es dann eigentlich aus, dass eine Gewehrkugel mit 5g Masse eine so verheerende Wirkung hat, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit irgendwo einschlägt, während eine äquivalente 5,000000000000000015 g Masse aufweisende, aber dafür ruhende Gewehrkugel diese Wirkung nicht hat?
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einem Satz beantworten:
Die Energie die zum beschleunigen eingesetzt wird, wird in Masse umgewandelt. Wenn man abbremst geht geht doppelt "Energie verloren" (es tut mir leid die Worte verwenden zu müssen), denn 1. benötigt man gleich viel Energie um abzubremsen wie zu beschleunigen und 2. verliert das Objekt wieder an Masse!

mfg Silvester
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Hallo Claus,

Claus schrieb in Beitrag Nr. 1171-16:
Nun frage ich mich:

Wenn also alle Energieformen wirklich äquivalent sind, was macht es dann eigentlich aus, dass eine Gewehrkugel mit 5g Masse eine so verheerende Wirkung hat, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit irgendwo einschlägt, während eine äquivalente 5,000000000000000015 g Masse aufweisende, aber dafür ruhende Gewehrkugel diese Wirkung nicht hat?

ich erkläre mir den von Dir aufgezeigten Widerspruch folgendermaßen:
Du gehst bei der Betrachtung der Gewehrkugel von zwei unterschiedlichen Bezugssystemen aus.
Im ersten Fall, ist die Gewehrkugel bewegt und Erde mit getroffenem Gegenstand sind das ruhende Bezugssystem.
Im zweiten Fall gehört die ruhende Kugel zum ruhenden System Erde/getroffener Gegenstand. Die alleinige Vorstellung drei ruhender Objekte ist aber nicht möglich, man muß sich fragen, bezogen worauf ruhen sie ? Es ist im Prinzip egal, welches andere Objekt Du als bewegt annimmst, z.B. ein Flugzeug. Dies hat zur Folge, daß Du das Ruhen der Gewehrkugel aus dem bewegten System Flugzeug heraus feststellst.
Im Ergebnis betrachtest Du die ( bewegte) Kugel im ersten Fall aus dem ruhenden System Erde/getroffener Gegenstand und im zweiten Fall die (ruhende) Kugel aus dem System Flugzeug. Ein solcher Wechsel des Bezugsystems führt zu Widersprüchen.
Wenn Du den getroffenen Gegenstand als bewegtes System (möglichst mit der Geschwindigkeit der Gewehrkugel) im Verhältnis zur Erde/ruhender Gewehrkugel fingieren würdest, hätte die Kugel dieselbe Wirkung wie im ersten Fall.
Ich bin mir nur ziemlich sicher, daß meine Erklärung stimmt.

MfG Harti
Signatur:
Wichtig ist, dass man nicht aufhört zu fragen. A.E.
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Claus,
Claus schrieb in Beitrag Nr. 1171-16:
Nun frage ich mich: Wenn also alle Energieformen wirklich äquivalent sind, was macht es dann eigentlich aus, dass eine Gewehrkugel mit 5g Masse eine so verheerende Wirkung hat, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit irgendwo einschlägt, während eine äquivalente 5,000000000000000015 g Masse aufweisende, aber dafür ruhende Gewehrkugel diese Wirkung nicht hat?
Ich verstehe diese Frage leider nicht.
Eine ruhende Gewehrkugel kann doch keine Wirkung entfalten, auch wenn sie eine höhere Masse hat. Die fliegende Gewehrkugel trägt kinetische Energie, hingegen die ruhende Gewehrkugel nicht.

Klärst du mich bitte auf, was du mit obiger Frage zum Ausdruck bringen wolltest?

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof
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Beiträge: 2.298, Mitglied seit 15 Jahren
Hallo Harti, hallo Bauhof,

vielen Dank, Harti, für deine Erläuterungen. Mir war eigentlich auch schon vorher klar, dass man zwischen den Bezugssystemen nicht einfach so „hin und her hopsen“ darf. Auch dass es einen Unterschied zwischen den verschiedenen Energieformen (potentielle Energie, kinetische Energie, Masse etc.) gibt ist mir geläufig, Bauhof. Aber ich wollte es bewusst einmal überspitzt darstellen. Worauf es mir ankommt ist: Was meint man denn eigentlich genau, wenn man sagt, kinetische Energie und Masse seien "äquivalent"?

Ich glaube in diesem Zusammenhang, dass jede Bewegung im Raum einer Bewegung in der Zeit äquivalent ist - wobei "äquivalent" heißt, dass es gewissermaßen nur auf die Perspektive ankommt, ob man nun entweder feststellt: „Ich bewege mich im Raum.“ oder aber „Ich bewege mich in der Zeit.“

Wenn nun aber auch die Masse eine solch "äquivalente" Energieform ist (i.e. man kann der kinetischen Energie eines Teilchens eine Masse zuordnen), muss man dann nicht der Masse konsequenterweise auch eine bestimmte Richtung zuweisen? Ich meine: der mit der Bewegung im Raum verbundene Impuls hat ja auch eine Richtung…

In diesem Zusammenhang finde ich zara.t´s Hinweis auf die „Blockstruktur“ des Universums interessant (vgl. Beitrag-Nr. 117-603 im Thread „Was ist Bewusstsein?“):

Wenn nämlich eine solche Blockstruktur wirklich vorliegt, dann wäre es eben nicht so, wie Harti es (natürlich berechtigterweise) annimmt
Zitat:
Die alleinige Vorstellung drei ruhender Objekte ist aber nicht möglich, man muß sich fragen, bezogen worauf ruhen sie?

In letzterem Fall wären alle „Bewegungsrelationen“ in Wahrheit „Abstandsrelationen“ mit lediglich unterschiedlichen Richtungen.
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Beiträge: 1.375, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo Claus,
Claus schrieb in Beitrag Nr. 1171-21:
Ich glaube in diesem Zusammenhang, dass jede Bewegung im Raum einer Bewegung in der Zeit äquivalent ist - wobei "äquivalent" heißt, dass es gewissermaßen nur auf die Perspektive ankommt, ob man nun entweder feststellt: „Ich bewege mich im Raum.“ oder aber „Ich bewege mich in der Zeit.“
Dieser Gedanke erinnert mich an ähnliche Gedanken von Lewis Carroll Epstein, dem Autor der Knobelaufgaben. Im Kapitel 'Der Mythos' in seinem Buch [1] äußert er sich wie folgt, Zitat:

"In den Köpfen vieler Leute spukt eine irrige Vorstellung herum, nach der in der Physik die letzte Wirklichkeit eine mathematische Vorschrift ist, eine Gleichung. Tatsächlich ist die letzte Wirklichkeit eine kleine Geschichte, ein Mythos. Um das zu zeigen, werde ich einen Mythos für die spezielle Relativitätstheorie liefern, der mit der Zeit für die Wirklichkeit gehalten werden wird. [...]
Warum Sie sich nicht schneller als das Licht fortbewegen können liegt daran, dass Sie das auch nicht langsamer als das Licht tun können. Es gibt nur eine Geschwindigkeit. Alles, wir mit eingeschlossen, bewegt sich stets mit Lichtgeschwindigkeit. Wieso können Sie sich bewegen, wo Sie doch auf einen Stuhl sitzen? Sie bewegen sich durch die Zeit. [...]
Wenn wir eine Uhr dazu zwingen, den Raum zu durchlaufen, so kann sie dies nur, indem sie einen Teil der Geschwindigkeit abzweigt, die sie dafür benötigt, die Zeit zu durchmessen. Während sie sich immer schneller durch den Raum bewegt, zweigt sie immer mehr Geschwindigkeit ab [...]
Nichts lässt sich jemals dafür tun, die Geschwindigkeit von irgendetwas zu verändern. Das einzige, was man ändern kann, ist die Richtung der Bewegung durch die Raumzeit. Wie viel kann sie überhaupt maximal abzweigen? Ihre gesamte Geschwindigkeit." Zitat Ende.

Vielleicht kann man diese Zitate nur im Gesamtzusammenhang des Buches verstehen. Wer ohne tiefere Kenntnisse der Mathematik die SRT und ART kennenlernen (und vielleicht verstehen) möchte, dem kann ich dieses Buch sehr empfehlen.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Lewis Carroll Epstein,
Relativitätstheorie anschaulich dargestellt.
Gedankenexperimente, Zeichnungen, Bilder.
Berlin 1988, Birkhäuser Verlag, Zweite Auflage.
ISBN=3-7643-2202-0
(Vermutlich nur noch antiquarisch zu erwerben)

Signatur:
Der Kluge lernt aus allem und von jedem,
der Normale aus seinen Erfahrungen,
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Bauhof am 30.04.2008 um 12:25 Uhr.
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