Grundlagen der Physik - Das Nachhilfeforum

Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant - empirischer Fakt.

Geschwindigkeit ist Weg geteilt durch Zeit.
Wenn nun aber die Geschwindigkeit konstant ist dann müssen Weg und Zeit variabel sein.

@Kephalopyr:

Kephalopyr schrieb:Es ist doch also ein rein subjektives Phänomen, wenn man zum Beispiel die Zeitverschiebung betrachtet, dass es bei Hans irgendwo am Nordpol 01:00 Uhr ist und bei mir hingegen auf der anderen Seite 15:00 Uhr nachmittags

Kephalopyr schrieb:Es heißt ja auch immer, für den Einen sind zwei Stunden wie für den andern zwei Sekunden, aber genau das zeigt auch wieder auf, dass Zeit nicht objektiv gesehen relativ sein kann.

Das ist beides nicht Relativität der Zeit im Sinne der Physik. Die Relativität der Zeit im Sinne der Physik spielt erst bei Relativgeschwindigkeiten im Bereich eines nennenswerten Prozentsatzes der Lichtgeschwindigkeit eine grössere Rolle. Das klassische Beispiel ist das Zwillingsparadoxon.

Die Lichtgeschwindigkeit wird zwar als "Konstante" im Bezug auf die Geschwindigkeit im Vakuum bezogen, jedoch kann Masse diese "Geschwindigkeit" beeinflussen, womit sie dann eben keine Konstante mehr darstellt.

Deswegen hat auch A. E. rausgehauen, "Zeit ist relativ".

Da muss man verstehen, dass er damit meint: Relativ zur Masse, deren Krümmung des Raumes, dann ergibt das Sinn.

Kephalopyr schrieb:wenn man zum Beispiel die Zeitverschiebung betrachtet, dass es bei Hans irgendwo am Nordpol 01:00 Uhr ist und bei mir hingegen auf der anderen Seite 15:00 Uhr nachmittags(nur als Beispiel!)

Das hat ja nichts mit der Relativität der Zeit zu tun. In dem Fall läuft die Zeit ja trotzdem für beide gleich schnell, wir haben halt einfach die Welt in verschiedene Zeitzonen eingeteilt, weil es nicht überall auf der Welt gleichzeitig Tag ist.

Wenn ich mit meinem Nachbarn unterhalte, mag es sein, dass die Zeit für mich gefühlt sehr langsam vergeht, weil mein Nachbar ein langweiliger Gesprächspartner ist. Gleichzeitig kann es sein, dass die Zeit gefühlt für meinen Nachbarn sehr schnell vergeht, weil er sich gerne mit mir unterhält. Würden wir beide nach dem Gespräch auf die Uhr sehen, wäre aber natürlich gleich viel Zeit für uns beide vergangen.

Mit Relativität der Zeit ist gemeint, dass die Zeit tatsächlich messbar langsamer vergeht in Abhängigkeit der Geschwindigkeit, mit der man sich durch den Raum bewegt oder dem Einfluss der Gravitation

Diese Zeitdilatation konnte man auch schon experimentell nachweisen:

Eine Uhr in einem hoch fliegenden Flugzeug unterliegt zwei Formen von Zeitdilatation im Vergleich zu einer am Boden stehenden Uhr. Zum einen nimmt der Einfluss der Gravitation der Erde mit der Höhe ab. Dadurch wird die Uhr im Flugzeug weniger verlangsamt als die Uhr am Boden. Zum anderen bewegt sich das Flugzeug relativ zur Uhr am Boden. Das bewirkt eine Verlangsamung der Uhr im Flugzeug. Die beiden Effekte wirken also in entgegengesetzter Richtung. Welcher der beiden Effekte überwiegt, hängt von der Höhendifferenz und der Geschwindigkeit des Flugzeugs ab.

Der erste Uhrenvergleich zwischen in einem Flugzeug transportierten Uhren und baugleichen am Boden verbleibenden geschah im Rahmen des Hafele-Keating-Experiments im Jahr 1971. Für dieses Experiment flogen der Physiker Joseph Hafele und der Astronom Richard Keating mit vier Atomuhren jeweils einmal ostwärts und westwärts in einem Verkehrsflugzeug um die Welt. Vor und nach den Flügen wurde der Stand der Uhren mit dem von baugleichen Atomuhren verglichen, die im United States Naval Observatory betrieben wurden. Die sich dabei ergebenden Verschiebungen bestätigten die Vorhersagen der Relativitätstheorien.[13][14] Seitdem wurden wiederholt Messungen in ähnlicher Form mit noch höherer Genauigkeit durchgeführt.

Quelle: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Zeitdilatation

Kephalopyr schrieb:Es ist doch also ein rein subjektives Phänomen,

Um es noch einmal ganz deutlich zu machen: Die Uhr des "Reisenden" und die Uhr des "Stationären" zeigen eine Zeitdifferenz. Die Uhr des "Reisenden" lief im Vergleich schneller (Was er aber erst mekt wenn er "seine" Zeit mit der anderen Uhr vergleicht).
Der unterschiedliche Uhrenstand lässt sich exakt messen und bei einem erneuten Experiment mit gleichem Ergebnis wiederholen.
Das ist kein subjektives (gefühltes oder individuelles) Ergebnis sondern ein objektiver Tatbestand.

Tanne schrieb:Die Lichtgeschwindigkeit wird zwar als "Konstante" im Bezug auf die Geschwindigkeit im Vakuum bezogen, jedoch kann Masse diese "Geschwindigkeit" beeinflussen, womit sie dann eben keine Konstante mehr darstellt.

Masse vermag vielleicht Lichtwege beeinflussen, aber keinesfalls die Lichtgeschwindigkeit selbst, die ist immer und überall konstant. Kaum auszudenken, wenn dem nicht so wäre.

Lupo54 schrieb:Die Uhr des "Reisenden" und die Uhr des "Stationären" zeigen eine Zeitdifferenz. Die Uhr des "Reisenden" lief im Vergleich schneller (Was er aber erst mekt wenn er "seine" Zeit mit der anderen Uhr vergleicht)

Und ich dachte immer, es sind die "bewegten" Uhren, die langsamer gegen, genau wie die "schweren".

Das bedeutet, dass auch Uhren, die sich relativ zum Beobachter bewegen, langsamer gehen als Uhren, die relativ zum Beobachter ruhen.

Wikipedia: Zeitdilatation

uatu schrieb:Das ist beides nicht Relativität der Zeit im Sinne der Physik. Die Relativität der Zeit im Sinne der Physik spielt erst bei Relativgeschwindigkeiten im Bereich eines nennenswerten Prozentsatzes der Lichtgeschwindigkeit eine grössere Rolle. Das klassische Beispiel ist das

Das ist ja interessant, dann wird Einsteins Aussage vollkommen zweckentfremdet, oder? Ich lese nämlich vermehrt bei Google sein Zitat und dazu dann eben solche Beispiele, dass für Jemanden der auf einer Herdplatte sitzt, zwei Sekunden wie zwei Stunden seien, während Jemand der Spaß hat, für den zwei Stunden wie zwei Sekunden seien.

Dann ist das doch absoluter Schwachsinn, Einsteins Satz für derartiges herzunehmen, wenn es gar nicht um so etwas geht, sondern um die physikalische Relativität.

Ich hab mich diesbezüglich echt oft gefragt, was das für eine Relevanz haben soll, weil es doch total subjektiv ist und im Grunde genommen in der Physik titte, für wen zwei Stunden gefühlt länger oder kürzer sind.

In dem Zwillingsparadoxon steht, dass es keine absolute Gleichzeitigkeit gibt. Das ist interessant!

Tanne schrieb:Die Lichtgeschwindigkeit wird zwar als "Konstante" im Bezug auf die Geschwindigkeit im Vakuum bezogen, jedoch kann Masse diese "Geschwindigkeit" beeinflussen, womit sie dann eben keine Konstante mehr darstellt.

Ich glaube Du meinst diesbezüglich, dass, je massereicher ein Objekt ist, desto mehr Energie benötigt es und folglich mehr Zeit, sich überhaupt durch den Raum fortzubewegen, aufgrund der enormen Masse.

Tanne schrieb:A. E.

AE! Das ist ja witzig, sein Name ist auch die astronomische Einheit AE! :D :o:

DerHilden schrieb:Diese Zeitdilatation konnte man auch schon experimentell nachweisen:

Wurde das auch mal mit digitalen Uhren getestet? Mich würde interessieren, wenn sie schon schreiben, dass Gravitation auch einen Einfluss darauf hat, ob es dann wirklich die Zeit selbst war, die langsamer verging, und nicht einfach nur die Uhr durch äußere Einflüsse.

Wenn ich jetzt beispielsweise den Zeiger meiner Uhr langsamer vergehen lasse, vergeht ja nicht die Zeit an sich langsamer, sondern die Uhr bzw. der Zeiger bewegt sich langsamer. Ich befürchte, dass die Uhren einfach nur manipuliert wurden durch Gravitation und die Geschwindigkeiten, aber nicht die Zeit selbst. Ich mein, wie lässt sich das nachweisen, wenn wir nur die Uhren haben, um Zeit in irgendeiner Weise nachvollziehen zu können?

Man müsste also Uhren haben, auf denen Gravitation keinen Einfluss nehmen kann.

Lupo54 schrieb:Das ist kein subjektives (gefühltes oder individuelles) Ergebnis sondern ein objektiver Tatbestand.

Nur, inwieweit waren die Uhren äußeren Einflüssen ausgesetzt? Bewegte sich wirklich die Zeit selbst schneller, oder lediglich die Zeiger der Uhr? Weißt Du was ich meine? Wie lässt sich feststellen, dass wirklich die Zeit selbst sich verändert, wenn es mit Uhren gemessen wird, auf denen Gravitation und Geschwindigkeit seinen Einfluss nehmen kann? Dann wird doch die Uhr selbst manipuliert, aber doch nicht die Zeit selbst.


Edit:

Wenn ich gerade wieder was von Masse und ruhenden Objekten lese...geht mir immer irgendwas wie "massereiche Objekte die ruhen, verlieren auch nicht an Masse" durch den Kopf. :troll: das heißt je schneller ich als Masse mich bewege, desto mehr Masse müsste ich auch verlieren.(ist natürlich ein Scherz).

Kephalopyr schrieb:Dann ist das doch absoluter Schwachsinn, Einsteins Satz für derartiges herzunehmen

Genau so isses.

Peter0167 schrieb:Genau so isses.

Das ist doch unfassbar, weil ich genau DAS immer im Kopf hatte zu Einsteins Aussage, denn wenn Du das mal googlest, dass Zeit relativ ist, werden Dir als erstes solche Beispiele angezeigt und auch so dargestellt, als ginge es nur um die subjektive Zeitwahrnehmung dabei. Ich bin wirklich schockiert, dass das nicht so ist. Ich mein, klar er war Physiker und Mathematiker! Natürlich meint er nicht solch einen Schmarrn, aber das hat sich so eingeprägt in meinem Gedächtnis, obwohl es nicht mal Sinn ergibt, denn zwei Stunden sind zwei Stunden.

Obwohl die subjektive Zeitwahrnehmung ja auch interessant ist, nur eben nichts mit Physik zutun hat.

Kephalopyr schrieb:Wurde das auch mal mit digitalen Uhren getestet? Mich würde interessieren, wenn sie schon schreiben, dass Gravitation auch einen Einfluss darauf hat, ob es dann wirklich die Zeit selbst war, die langsamer verging, und nicht einfach nur die Uhr durch äußere Einflüsse.

Daran haben die Durchführenden der Experimente natürlich gedacht:

Ein komplexeres Experiment ähnlicher Art wurde von 1975 bis 1976 von Forschern der University of Maryland, USA, durchgeführt. Dabei wurden drei Atomuhren mit Flugzeugen auf etwa 10.000 m Höhe über Chesapeake Bay in Maryland transportiert, und drei Atomuhren befanden sich am Boden. Spezielle Behälter schützten die Uhren vor äußeren Einwirkungen wie Erschütterungen, Magnetfeldern, Temperatur- und Luftdruckschwankungen. Man verwendete Turboprop-Maschinen, die nur knapp 500 km/h erreichten, um den Geschwindigkeitseffekt klein zu halten. Die Flugzeuge befanden sich auf fest vorgegebenem Kurs und wurden ständig per Radar überwacht. Zunächst absolvierte man mehrere Testflüge und schließlich fünf Hauptflüge von je 15 Stunden Flugdauer. Je Sekunde ermittelte man Position und Geschwindigkeit.[6][7][8]

Zum einen maß man den Zeitunterschied durch direkten Uhrenvergleich am Boden vor und nach dem Flug über etwa 20 Stunden. Zum anderen wurde während des Fluges durch Laser-Lichtpulse von 0,1 ns Dauer der Zeitunterschied abgelesen, indem man ein Signal zum Flugzeug schickte, das von diesem reflektiert und auf der Bodenstation wieder aufgefangen wurde. Die Differenz nahm schon während des Fluges laufend zu. Aufgrund des Gravitationseffektes gehen die Flugzeuguhren während des Fluges laufend schneller. Man beobachtete eine Abweichung von 47,1 ± 1,5 ns, bestehend aus −5,7 ns Verlangsamung, verursacht durch den Geschwindigkeitseffekt, und 52,8 ns aufgrund der Gravitation. Dies stimmt mit dem von der Relativitätstheorie vorausgesagten Wert von 47,1 ± 0,25 ns sehr gut überein. Die Fehlerrechnung ergab eine Genauigkeit von 1,6 %.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Hafele-Keating-Experiment

DerHilden schrieb:Daran haben die Durchführenden der Experimente natürlich gedacht:

Verdammt! :D die denken aber auch an alles! Na gut, gut so, dass sie daran gedacht haben und das macht es wahrlich spannend, was Zeit überhaupt darstellt. Erstmal ne physikalische Größe, doch inweiweit diese sich manipulieren lassen könnte, wäre interessant zu erfahren, aber wir stehen da wohl noch ganz am Anfang überhaupt erstmal zu verstehen, wie Zeit funktioniert.

Ich glaube das Garagenparadoxon ist auch ein Experiment zur Zeitdilatation. Es besagt, ein Auto passt umso besser in eine Garage, je schneller es hineinfährt. :troll:

Das Garagen-Paradoxon

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Das ist so skurril, dass es wieder lustig ist.

Kephalopyr schrieb:denn wenn Du das mal googlest, dass Zeit relativ ist, werden Dir als erstes solche Beispiele angezeigt und auch so dargestellt, als ginge es nur um die subjektive Zeitwahrnehmung dabei.

Der Begriff "Relativität" wird eben nicht ausschließlich von der Physik vereinnahmt, andere Bereiche können den auch für sich beanspruchen. Das Beispiel mit der Herdplatte hat durchaus viel mit Relativität zu tun, nur eben nichts mit Einsteins Theorien.

Der Knackpunkt beim Verständnis der Relativität ist m.M.n., dass kaum jemand verinnerlicht hat, was Relativität eigentlich bedeutet. Daher versuche ich mich mal an einer einfachen Erklärung:

Bei Relativitäten geht es IMMER um einen Vergleich!

Wenn ich mit 100kmh^-1 auf der Autobahn unterwegs bin, geht meine Uhr genauso schnell, als ob ich auf dem Seitenstreifen stehe, da meine Uhr sich immer in meinem Ruhesystem befindet.

Erst wenn ich meine Uhr mit einer anderen Uhr aus einem relativ zu mir bewegten Bezugssystem vergleiche, ergeben sich Unterschiede. Und so verhält es sich auch mit Uhren, die sich in einem Gravitationsfeld auf unterschiedlichen Potentialen befinden. Diese Uhren brauchen sich relativ zueinander noch nicht einmal bewegen, und gehen dennoch unterschiedlich.

Ich habe mal versucht, das einem Polizeibeamten zu erklären, der glaubte mit dem Laser meine Geschwindigkeit festgestellt zu haben. Der wollte einfach nicht begreifen, dass ich gestanden, und er sich samt Laser auf mich mit überhöhter Geschwindigkeit zubewegt hat.

In Einsteins RT gibt es keine bevorzugten Bezugssysteme, alle sind gleichberechtigt. Aber leider hatte der Mann mit der Mütze nicht nur keine Ahnung von Physik, sondern war zudem auch noch komplett humorlos. :D

Also nochmal: Relativität beinhaltet IMMER einen Vergleich, über Vorgänge, die nur eine Uhr betreffen, kann die RT keinerlei Aussagen treffen.

Peter0167 schrieb:Also nochmal: Relativität beinhaltet IMMER einen Vergleich, über Vorgänge, die nur eine Uhr betreffen, kann die RT keinerlei Aussagen treffen.

Yepp. Bei dem Begriff relativ ergibt sich das auch schon aus der Wortherkunft über das lateinische relatus bzw. spätlateinische relativus (vgl. Relation), was u.a. eben auch "auf etwas zurückführen" bzw. "auf etwas beziehen" bedeutet.

Etwas miteinander in Relation zu setzen ist halt die Grundbasis aller Aussagen der RT.

Peter0167 schrieb:Das Beispiel mit der Herdplatte hat durchaus viel mit Relativität zu tun, nur eben nichts mit Einsteins Theorien.

Das meine ich ja, wenn sie jedoch Einsteins Satz als Beispiel nehmen und das dann aber auf die Zeitwahrnehmung beziehen, ist es eindeutig inkorrekt.

Peter0167 schrieb:da meine Uhr sich immer in meinem Ruhesystem befindet.

Definiere Ruhesystem. Weil die Uhr IM Auto ist und nicht außen? Ist damit die Ruhe gemeint?

Peter0167 schrieb:Erst wenn ich meine Uhr mit einer anderen Uhr aus einem relativ zu mir bewegten Bezugssystem vergleiche, ergeben sich Unterschiede. Und so verhält es sich auch mit Uhren, die sich in einem Gravitationsfeld auf unterschiedlichen Potentialen befinden. Diese Uhren brauchen sich relativ zueinander noch nicht einmal bewegen, und gehen dennoch unterschiedlich.

Ach so, verstehe. Also auch wenn zwei Uhren unter Einfluss von Gravitation stehen, vergehen sie aber bei unterschiedlicher Geschwindigkeit also auch unterschiedlich schnell.

Peter0167 schrieb:Ich habe mal versucht, das einem Polizeibeamten zu erklären, der glaubte mit dem Laser meine Geschwindigkeit festgestellt zu haben. Der wollte einfach nicht begreifen, dass ich gestanden, und er sich samt Laser auf mich mit überhöhter Geschwindigkeit zubewegt hat.

Hach, das erinnert mich gerade so an das hier! :D


Das heißt, der Beamte hat falsch gemessen, weil er sich zu schnell im Vergleich zu Deiner Geschwindigkeit, zu Dir bewegt hat?

Peter0167 schrieb:sondern war zudem auch noch komplett humorlos.

Das war er aber sicher nur, weil Du schlauer warst als er. :troll:

Peter0167 schrieb:Also nochmal: Relativität beinhaltet IMMER einen Vergleich, über Vorgänge, die nur eine Uhr betreffen, kann die RT keinerlei Aussagen treffen.

Das heißt Relativität hat auch absolut nichts mit Gleichgültigkeit und dergleichen zutun, oder hat das Wort unterschiedliche Bedeutungen? Wenn Jemand zum Beispiel sagt "mir ist das relativ egal." wo ist da der Vergleich zu etwas? :ask:

Kephalopyr schrieb:Definiere Ruhesystem.

In der SRT gibt es keine bevorzugten Bezugssystem, alle sind gleichwertig. Das heißt, du kannst ein beliebiges Bezugssystem wählen, und es als Ruhesystem definieren, zu dem sich alle anderen Bezugssysteme relativ zueinander bewegen.

In unserem Alltag nimmt man gerne Dinge, die groß sind, und sich scheinbar nicht bewegen. Im Beispiel mit der Verkehrskontrolle geht man davon aus, dass der Polizist "ruht", da er sich relativ zur Erdoberfläche nicht bewegt. Ich hingegen sitze im Auto, und bewege mich relativ (schnell) auf den Polizisten zu, und man geht daher zu recht davon aus, dass ich es bin, der sich bewegt. Aber wie gesagt, dies entspricht nur unserer Alltagserfahrung.

Geht es nach der SRT, kann ich mit der gleichen Berechtigung sagen, ich stehe still, und der Polizist bewegt sich unzulässig schnell mit samt dem Planeten auf mich zu.

Es gibt keinen Punkt im Universum, der als absoluter Ruhepunkt gilt, und um den sich alles andere herum dreht. Die SRT erlaubt mir aber, jeden Punkt im Universum als Ruhepunkt zu definieren.

Die Relativitätstheorien begreift niemand auf Anhieb, da muss man sich Step by Step hocharbeiten, und die wenigsten erreichen dabei jemals den Gipfel. Auch mir wird dieser Gipfel für immer versperrt bleiben, ist mir aber egal, ich arbeite mich dennoch weiter empor, und mit jeder neuen Erkenntnis verstehe ich plötzlich andere Dinge, die mir zuvor vollkommen unerklärlich waren. Das ist wie mit einem Mosaik, Steinchen für Steinchen nimmt das Bild eine Kontur an, auch wenn man es niemals fertig bekommt.

Kephalopyr schrieb:Das heißt Relativität hat auch absolut nichts mit Gleichgültigkeit und dergleichen zutun, oder hat das Wort unterschiedliche Bedeutungen? Wenn Jemand zum Beispiel sagt "mir ist das relativ egal." wo ist da der Vergleich zu etwas?

Relativ hat noch nie etwas mit „Gleichgültig“ zutun gehabt, sondern bedeutet so viel wie „im Vergleich“ oder „im Verhältnis“. Bei „relativ egal“ steht „egal“ für Gleichgültig, nich aber „relativ“.

Peter0167 schrieb:Geht es nach der SRT, kann ich mit der gleichen Berechtigung sagen, ich stehe still, und der Polizist bewegt sich unzulässig schnell mit samt dem Planeten auf mich zu.

Man darf aber recht sicher davon ausgehen, dass der Gesetzgeber, wenn es um die Straßenverkehrsordnung geht, die Erdoberfläche als Ruhesystem definiert, auch wenn es nirgends explizit erwähnt wird. ;)

kuno

Peter0167 schrieb:Und ich dachte immer, es sind die "bewegten" Uhren, die langsamer gegen, genau wie die "schweren".

Dem ist auch so.
Deshalb kann man auch in 200 Tagen zu Alpha Centauri fliegen mit 99, schlachmichtot der Lichtgeschwindigkeit jedoch sind dann auf der Erde 4, irgentwas Jahre vergangen.
Bin grad zu doof die Tabelle am Handy zu verlinken.
Daher die hier:

Google Ergenis Tabelle

@Kephalopyr:

Kephalopyr schrieb:Das heißt Relativität hat auch absolut nichts mit Gleichgültigkeit und dergleichen zutun, oder hat das Wort unterschiedliche Bedeutungen? Wenn Jemand zum Beispiel sagt "mir ist das relativ egal." wo ist da der Vergleich zu etwas? :ask:

Ergänzend zu dem, was @kuno7 bereits dazu geschrieben hat:

Bedeutungen:

[1] in einem Verhältnis zu etwas oder zu einem Kontext stehend und sich darauf beziehend,

[​a] im Vergleich mit einer anderen Größe, abhängig von einer anderen Größe
[​b] ohne Steigerung, als Adverb verwendet, einschränkend: von nicht unbedeutendem Ausmaß, einigermaßen
[​c] ohne Steigerung, Grammatik: auf ein vorher genanntes Wort bezüglich

(Wiktionary: relativ)

In der Physik ist i.d.R. Bedeutung [​a] gemeint.