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Aquivalenzprinzip

22 Beiträge, Schlüsselwörter: Aquivalenzprinzip
Findahler
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Aquivalenzprinzip

16.08.2010 um 01:44
Hallo,

laut Einstein entspricht ein Gravitationsfeld einer stetigen Beschleunigung bzw. wirkt wie eine stetige Beschleunigung, sprich die beiden Terme sind nicht unterscheidbar. Nun ist es so, dass ein geladenes Teilchen Energie abstrahlt wenn es beschleunigt wird. Somit müsste ein solches Teilchen in einem Gravitationsfeld Energie abstrahlen, auch wenn es (für uns) ruht? Wo ist mein Denkfehler?

Viele Grüße

Findahler


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LoN
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16.08.2010 um 07:15
Das ist glaub ich nichtmal ein Denkfehler. Ich schätze die Stärke der Gravitation ist einfach zu klein als das ein Messbarer Effekt erkennbar wäre.
Nur mal als Beispiel, bei der gegenseitig Beschleunigung der Erde und der Sonne gemeinsam wird grad mal eine Leistung von ein paar hundert Watt frei. Sprich du brauchst da schon Neutronensterne oder Schwere Löcher, die dann große Energiemengen in Form von Gravitationswellen freisetzen würden.
Die Energie die durch die Beschleunigung eines Teilches bsp. im Erdgravitationsfeld frei würde, dürfe also kaum Messbar sein.


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LoN
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16.08.2010 um 07:36
Ich meinte natürlich Schwarze Löcher^^


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Trion
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16.08.2010 um 10:14
''Schwere Löcher'' :D


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Findahler
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16.08.2010 um 12:59
Hallo LoN,

danke erstmal für die Antwort. Ja, der Effekt dürfte, wenn vorhanden, sehr klein sein. Ich müsste mal nachrechnen, wie klein. Trotzdem müsste es mit einem (über lange Zeit messbaren) Energieverlust einhergehen.

Viele Grüße


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16.08.2010 um 14:27
Tschuldigung, habt ihr vielleicht einen Link zu dieser Beschleunigte-Teilchen-strahlen-Energie-ab-Sache? Ich hab eigentlich von Physik halbwegs Ahnung, aber davon noch nie was gehört.


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Findahler
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16.08.2010 um 14:46
Hallo MareTranquil,

Wikipedia: Bremsstrahlung

Jede (Sende-)Antenne funktioniert übrigens so. Ein Draht (eben die Antenne) wird mit Wechselstrom beaufschlagt. Die innerhalb des Drahtes befindlichen Elektronen werden ständig positiv und negativ beschleunigt (sprich abgebremst), wodurch sie Energie (in form von elektromagnetischer Strahlung) abgeben.

Viele Grüße


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LoN
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16.08.2010 um 19:36
Findahler schrieb:Trotzdem müsste es mit einem (über lange Zeit messbaren) Energieverlust einhergehen.
Nicht alles ist auch wirklich messbar ab einen gewissen Punkt sind einfach alle sonstigen Störungen zu groß um noch irgendwelche Messungen möglich zu machen.
Du kannst mit nem kleinen Magneten/Elektromagneten mehr Kraft/Beschleunigung auf einen Gegenstand ausüben als ein ganzer Planet durch seine Gravitation...

Es gibt dazu übrigends auch nen recht netten Wiki Artikel:
Wikipedia: Gravitationswelle
So erzeugt der Umlauf der Erde um die Sonne Gravitationswellen, allerdings unmessbar schwache. Die abgestrahlte Leistung beträgt gerade einmal 300 W, weswegen auch die Beeinflussung der Erdbahn durch diesen Effekt nicht messbar ist; um nur ein Millionstel der kinetischen Energie dieser Bewegung abzustrahlen, wären ungefähr 10^18 (eine Trillion) Jahre nötig.


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Findahler
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16.08.2010 um 19:39
Hallo,

ich habe mal etwas herumgerechnet und vermutlich einen etwas komplizierten Weg gefunden, die Kraft, die die Erdbeschleunigung auf ein Elementalteilchen (elektron) ausübt, in ein elektrisches feld umzurechnen.

im Schwerefeld:

F = m * a

im elektrischen Feld:

F = q * Feldstärke
(q= Elementarladung)

gleichgesetzt:

m*a = q *Efeld

Umgestellt zu Efeld:

Efeld = (m*a)/q

eingesetzt: (9,109E-31kg * 9,81m/s^2) / 1,602E-19C

heraus kommt eine der erdbeschleunigung aqiuvalente Feldstärke von 5,578E-11 V/m, sprich eine Beschleunigungsspannung von 5,578E-11 V unter Hilfe von:

Efeld = Spannung / Abstand

Die sich aus dieser Feldstärke ergebene Wellenlänge der abgestrahlten elektromagnetischen Welle ergibt sich, falls Wikipedia nicht lügt, aus

Lambda = (h * c) / e * U

= 22,23 km

was soll das Ganze nun? ;-)

Um nachzuweisen, ob ein Gravitationsfeld einer stetigen Beschleunigung äquivalent ist, muss man nach elektromagnetischen Wellen im Kilometerbereich suchen. Zugegeben, die energie ist erwartungsgemäß sehr sehr klein.

Viele Grüße

Findahler


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16.08.2010 um 19:57
Ich denke mal dass die Gravitationskraft der Erde, also die 9,81 m/s², zu schwach ist, um so ein Effekt zu bemerken.


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16.08.2010 um 20:49
@Findahler

Ich schaffs zwar nicht, dass bis zu Ende durchzudenken; aber hast schon dran gedacht, dass nicht nur das Teilchen, sondern alles (wir & die Messinstrumente) Energie abstrahlen müssten, in gleichem Maße? Wir müssen uns ja mitbewegen, sonst wäre es nicht ununterscheidbar.

Kann es sein, dass dieser allgemeine, gleichmäßige Energieverlust ein gegenseitiges Detektieren desselben unmöglich macht?

P.S. danke für den Link


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Findahler
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17.08.2010 um 21:25
Hallo Mare,

daran dachte ich auch schon, aber ich habe noch intensiv genug drauf rumgedacht. Vielleicht ersetzt der Ansatz des energieverlustes durch Gravitation bezogen aufs gesamte Universum die Krücken namens dunkle Materie und dunkle energie ;-)

Viele Grüße


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17.08.2010 um 23:46
@Findahler
Findahler schrieb:Hallo,

ich habe mal etwas herumgerechnet und vermutlich einen etwas komplizierten Weg gefunden, die Kraft, die die Erdbeschleunigung auf ein Elementalteilchen (elektron) ausübt, in ein elektrisches feld umzurechnen.
Auch wenn Deine Berechnung formal korrekt erscheint, so habe ich etwas Bauchgrimmen beim betrachten der Rechnung.

Mein Kritikpunkt ist, dass für ein elektrisches Feld eine Ladung vorhanden sein muss. Die Erde hat allerdings eine Nettoladung von 0, weswegen die Rechnung meiner Meinung nach nicht sinnvoll ist.


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Findahler
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18.08.2010 um 00:31
Hallo Africanus,

danke für Deinen Hinweis. Ich habe ausgerechnet, wie groß ein elektrisches Feld sein muss um ein Elektron mit 9,81 m/s2 zu beschleunigen - quasi als Ersatzrechnung. Dadurch gelingt eine Umrechnung in eine Beschleunigungsspannung, die eine (für mich) einfachere Berechnung der Energie des emitierten Photons bzw. der entsprechenden Wellenlänge der abgestrahlten Welle ermöglicht.

Viele Grüße


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18.08.2010 um 00:41
Also, der Denkfehler ist ganz einfach: es gibt keine Teilchen, die absolut stillstehen! Schon um ein Teilchen überhaupt zu messen (gehen wir mal von einem Elektron aus) muß man entweder das Teilchen oder die Messapperatur relativ zueinander bewegen und dabei gelten die (in diesem Fall) altbekannten Maxwellschen Gleichungen und NATÜRLICH ist dabei von einer Emission (in diesem Fall wiederum: Ladung) zu sprechen.
Ich weiß nicht, wie verständlich die Erklärung war (habe extra nicht auf Lehramt studiert :-) aber ich hoffe, das beantwortet die Frage einigermassen!?


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Findahler
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20.08.2010 um 01:44
Hallo Nemo,

ich glaube, ich habe dich verstanden ;-). Das ist natürlich ein Einwand, aber wir reden von einer Beschleunigung, nicht von einer (gleichförmigen) Relativbewegung zueinander. Ein Beschleunigung ist immer messbar. Beschleunige ich ein geladenes Teilchen, so strahlt es Energie in Form elektromagnetischer Strahlung ab. Ob dies bei 9,81 /ms2 real messbar ist, sei mal dahingestellt.

Altbekanntes Experiment: Stecken wir doch mal ein Elektron in einen geschlossenen Kasten und beschleunigen diesen Kasten inkl. Elektron. Es erfolgt eine messbare Energieabstrahlung. Jetzt nehmen wir den Kasten und setzen ihn einer Gravitation aus. Der Inhalt, also das Elektron kann nun laut Einstein nicht zwischen von außen zugeführter Beschleunigungsenergie und Gravitationsfeld unterscheiden und müsste demnach Energie abstrahlen - auch wenn es ruht! Und hier taucht nun meine Eingangsfrage wieder auf. Setzt ein ruhendes, aber einen Gravitationsfeld ausgesetzes Elektron ein Photo, eine elektromagnetische Welle ab? Wir müssen uns ja kein Erdgravitationsfeld sondern z.B. einen Neutronenstern vorstellen.

Viele Grüße


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Aquivalenzprinzip

20.08.2010 um 07:08
@Findahler
Findahler schrieb am 16.08.2010:Somit müsste ein solches Teilchen in einem Gravitationsfeld Energie abstrahlen, auch wenn es (für uns) ruht? Wo ist mein Denkfehler?
Das Teilchen muss beschleunigt werden, um zu strahlen. Wenn es aber für uns ruht, wie Du angegeben hast, dann ist die resultierende Beschleunigung 0.


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Findahler
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21.08.2010 um 14:01
Hallo Sasori,
sasori-sama schrieb:Das Teilchen muss beschleunigt werden, um zu strahlen. Wenn es aber für uns ruht, wie Du angegeben hast, dann ist die resultierende Beschleunigung 0
dass bedeutet (für dich), ob Gravitation oder beschleunigte Bewegung vorliegt, läßt sich dadurch unterscheiden, ob ein geladenes Teilchen Energie abstrahlt oder nicht?

Viele Grüße


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drecksbengel
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21.08.2010 um 14:09
Es geht hier wie immer bei Paradoxa um die Wahl des Bezugssystems.

Auch ein frei fallendes Elektron bewegt sich relativ zu einem ruhenden Beobachter und emittiert somit EM-strahlung.


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Findahler
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21.08.2010 um 14:31
Hallo,

es ist aber IMHO egal ob ich z.B. mit dem Elektron mitfalle (und wir einfach mal davon ausgehen, dass wir nicht mit Lichtgeschwindigkeit fallen ;-) ). Die emitierte Energie sprich das emitierte Photon bewegt sich bekanntermaßen mit c. Dies müsste sowohl ein ruhender als auch ein sich mitbewegender Beobachter feststellen.


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