Aufeinander stoßende Teilchen, bei Lichtgeschwindigkeit - eine Frage

@ceyxx
Ja, aber die Strecke verändert sich je nachdem, wo du dich befindest und wie du dich bewegst.

@Heizenberch
Interessant, Längenkontraktion, daran hatte ich gar nicht gedacht.

Danke!

@ceyxx
Gerne. Du kannst dir merken, dass ab 10% der Lichtgeschwindigkeit langsam solche Effekte wie Längenkontraktion, Zeitdilatation oder relativistische Geschwindigkeitsaddition bemerkbar werden.

Ok, soweit sogut, aber wenn ich mal auf den Kern der Frage zurückweisen darf?!

Wenn sich nun die Objekte mit einer so hohen Geschwindigkeit aufeinanderzubewegen und es zum Aufprall kommt, was kann man dann noch beobachten, bzw. welches Medium könnte den Aufprall aufzeichnen?

@SUPERVISOR1982
Teilchendetektoren und Kalorimeter.

Edit: Beobachten kann man neue Teilchen und Strahlung

hmm, ok, habe ich mir gedacht @Heizenberch

aber deine Erklärungen waren sehr schlüssig.
wieder was gelernt. :)

@SUPERVISOR1982
Danke ^^ ich finde das Thema total spannend, aber auch total abgefahren, da man es sich manchmal nicht ganz vorstellen kann.

@Heizenberch
Danke für die Erklärung. Ich hattte mich in der tat auf einen Sichtpunkt außerhalb der Objekte fixiert.

Und einen Denkfehler bezüglich der addition hatte ich auch.

@kleinundgrün
Ist doch auch vollkommen richtig. Kommt halt auf das System an.


PS: Dazu fällt mir ein, dass man auch die relativistische Massenzunahme betrachten muss, wenn man die Energie berechnen will.

So ich komme nochmal auf die Frage zurück nachdem ja hier zum Glück bereits etwas über die Relativitätstheorie geredet wurde, so dass ich das nicht machen muss :)

Wie ja schon besprochen wurde nähern sich die Schiffe tatsächlich nur mit Lichtgeschwindigkeit. Von daher entspricht der Aufprall natürlich auch keinem Aufprall bei theoretischen 2c Geschwindigkeit. Man darf hier nicht vergessen, dass es für Raumschiff A nicht nur so aussieht als würde sich Raumschiff B nähern (angenommen wir hätten Daten darüber wo sich das andere Raumschiff befindet) sondern, dass das auch tatsächlich Fakt ist. Es spielt also überhaupt keine Rolle (für den Zeitpunkt des Aufpralls) ob Raumschiff A sich in Ruhe befindet und Raumschiff B mit 1c darauf hinzufliegt, ob das Ganze andersrum passiert oder ob beide sich die Lichtgeschwindigkeit irgendwie teilen. Interessant wird es aber bei der Betrachtung der Masse.

Wenn ich da mal ganz kurz das Beispiel eines Autocrashs hernehme. Nehmen wir mal an, dass zwei Autos (A und B) sich mit jeweils 50kmh aufeinander zubewegen und beide die gleiche Masse m besitzen. Dann ist die Aufprallenergie äquivalent zu der Energie, die frei wird wenn wir ein Auto mit 2m und 100kmh gegen eine stabile Mauer fahren lassen. Ich hoffe, dass das so weit stimmt :)

Also müsste (meiner Meinung nach) die Berechnung der Aufprallenergie bei den Raumschiffen auch recht einfach möglich sein. Wir addieren einfach die Masse beider Raumschiffe und die Annäherungsgeschwindigkeit kennen wir auch. Da die betrachtende Energie eine kinetische Energie ist müsste folgende Formel zum Zuge kommen.

Ekin = 1/2 m * v² = 1/2 (Masse_Raumschiff1 + Masse_Raumschiff2) * c²


Allerdings befürchte ich, dass die Relativitätstheorie mir hier bezüglich der Masse noch einen Strich durch die Rechnung macht. Da ich in Physik in der Schule immer schon schlecht war und ich auch nur durchs Lesen im Internet mal was dazulerne freue ich mich natürlich darüber wenn mich jemand berichtigen kann :)

horusfalk3 schrieb:Dann ist die Aufprallenergie äquivalent zu der Energie, die frei wird wenn wir ein Auto mit 2m und 100kmh gegen eine stabile Mauer fahren lassen. Ich hoffe, dass das so weit stimmt

Wenn du mit "2m" zwei Automassen meinst, stimmt das so nicht.

horusfalk3 schrieb:Dann ist die Aufprallenergie äquivalent zu der Energie, die frei wird wenn wir ein Auto mit 2m und 100kmh gegen eine stabile Mauer fahren lassen.

Wenn Du mit 50 km/h auf ein entgegenkommendes Auto aufprallst, ist es doch das selbe, wie wenn Du mit 50 km/h auf eine Mauer fährst.
im ersten Fall bringt das entgegenkommende Auto Bewegungsenergie mit, nimmt aber durch den Aufprall auch welche auf.
Im zweiten Fall bringt die Wand keine Bewegungsenergie mit, nimmt aber auch keine auf.

Oder nicht?

Heizenberch schrieb am 01.06.2012:Gerne. Du kannst dir merken, dass ab 10% der Lichtgeschwindigkeit langsam solche Effekte wie Längenkontraktion, Zeitdilatation oder relativistische Geschwindigkeitsaddition bemerkbar werden.

nene, da liegst du aber etwas daneben. Erst ab 98% von c macht sich eine Längenkontraktion von ca. 20% bemerkbar. Und, c lässt sich nicht Addieren, c ist die absolute Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums. Die RT sowie die SRT ist ein starkes Stück...

kleinundgrün schrieb:im ersten Fall bringt das entgegenkommende Auto Bewegungsenergie mit, nimmt aber durch den Aufprall auch welche auf.
Im zweiten Fall bringt die Wand keine Bewegungsenergie mit, nimmt aber auch keine auf.

Ne, ein Auto (mit potenzieller kinetischer Energie) wandelt die Energie beim Aufprall in Wärme um.

kleinundgrün schrieb:Wenn Du mit 50 km/h auf ein entgegenkommendes Auto aufprallst, ist es doch das selbe, wie wenn Du mit 50 km/h auf eine Mauer fährst.

Nein, so ist es nicht.

Wenn du mit dem Auto auf etwas zu fährst, hängt die Aufprallenergie von der relativen Geschwindigkeit des Objektes ab, dem man sich nähert.

Bei zwei auf einander zu fahrenden Autos, von denen jeder 100km/h fährt, ist die relative Geschwindigkeit des Autos a zum Auto b 200 Km/h.

Wenn zwei Autos in die Selbe Richtung fahren, das vordere mit 95 km/h und das hintere mit 100 km/h, ist die relative Geschwindigkeit nur 5 Km/h, und der Aufprall dementsprechend sanft.

Wenn beide Autos die gleiche Geschwindigkeit und Masse besitzen macht es keinen Unterschied ob du gegen ne Wand oder das andere Auto fährst...
Die relative Geschwindigkeit beträgt das doppelte, allerdings wird die Energie bei der Kollision dann aufgeteilt. Wenn du also mal vor der Entscheidung steht, entweder gegen ne Mauer zu fahren oder gegen ein anderes Auto mit exakt gleicher Geschwindigkeit und Masse wärs für dich egal für was du dich entscheidest. Aus christlicher Sicht wäre wohl die Mauer die menschenfreundlichere Wahl ;)

poipoi schrieb:Wenn du mit "2m" zwei Automassen meinst, stimmt das so nicht.

Ok wenn ich nochmal drüber nachdenke stimmt das wirklich nicht ganz. Ich versuche mich mal an einer Beispielhaften Rechnung

Auto A:
v_a = 50 kmh
m_a = 1t

Auto B:
v_b = 50kmh (in die andere Richtung)
m_b = 1t

Dann wäre doch die Energie von Auto A: E_a = 1/2 * 1t * (50kmh)²
und von Auto B: E_b = 1/2 * 1t * (50kmh)²

Dann wäre die Energie beim Aufprall meiner Einschätzung nach: E_gesamt = E_a + E_b = 1/2 * 1t * (50kmh)² + 1/2 * 1t * (50kmh)² = 1/2 * 1t * ( 2 * (50kmh)² )


Also kann man weder sagen, dass sich die Masse einfach addiert noch, dass die Geschwindigkeit einfach doppelt so groß ist. Oder ist da jetzt ein Denkfehler drin?

@bamelam
Wobei bei einem echten Unfall die Knautschzone sicher nicht ganz uninteressant ist :)
Davon hat die Mauer jedenfalls relativ wenig.

@horusfalk3

horusfalk3 schrieb:Wobei bei einem echten Unfall die Knautschzone sicher nicht ganz uninteressant ist :)
Davon hat die Mauer jedenfalls relativ wenig.

Bei frontalem Aufprall zweier gleicher Fahrzeuge macht das keinen Unterschied, da der Punkt, an dem sich die Fahrzeuge bei der Kollision berühren, stationär bleibt. Für jedes der beiden Fahrzeuge verhält sich das andere wie eine Mauer.

Vielleicht wird das verständlicher, wenn man sich vorstellt, genau am Kollisionspunkt wäre eine Stahlplatte beliebiger Dicke freischwingend aufgehängt. Diese würde sich beim Zusammenprall nicht von der Stelle bewegen, da auf sie von beiden Seiten gleich große, aber entgegengesetzte Kräfte wirken.

düsenschrauber schrieb:nene, da liegst du aber etwas daneben. Erst ab 98% von c macht sich eine Längenkontraktion von ca. 20% bemerkbar.

20% ? Weißt du wie viel das ist? Wenn du 0,1c drauf hast, dann wird eine Längeneinheit von 1 zu 0,995. Also ein Kilometer wird zu 995 Metern. Das ist schon ein nicht so leicht vernachlässigbarer Effekt. Auch die Zeitdilatation wird da "bemerkbar". Vorher kann man noch ohne relativistische Rechnungen näherungsweise auf die richtigen Ergebnisse kommen. Wie kommst du auf die Idee, dass man erst ab 0,98c relativistisch rechnen muss? oÔ

düsenschrauber schrieb:Und, c lässt sich nicht Addieren, c ist die absolute Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums.

Warum schreibe ich wohl von relativistischer Geschwindigkeitsaddition. Hast du meine Beiträge überhaupt gelesen?

ceyxx schrieb:Wenn du mit dem Auto auf etwas zu fährst, hängt die Aufprallenergie von der relativen Geschwindigkeit des Objektes ab, dem man sich nähert.

Bei zwei auf einander zu fahrenden Autos, von denen jeder 100km/h fährt, ist die relative Geschwindigkeit des Autos a zum Auto b 200 Km/h.

Ja, aber da beide Autos eine "Knautschzone" besitzen, schlucken sie gleich viel Energie. Es stimmt schon, dass die Energie in beiden Fällen die gleiche ist, die auf das Auto wirkt (Stichwort: Actio = Reactio). Die Kraft, die die Wand auf das Autp auswirkt muss nach Newton gleich der auf sie wirkenden Kraft sein, da sie sich nicht bewegt.

Heizenberch schrieb:20% ? Weißt du wie viel das ist? Wenn du 0,1c drauf hast, dann wird eine Längeneinheit von 1 zu 0,995. Also ein Kilometer wird zu 995 Metern. Das ist schon ein nicht so leicht vernachlässigbarer Effekt. Auch die Zeitdilatation wird da "bemerkbar". Vorher kann man noch ohne relativistische Rechnungen näherungsweise auf die richtigen Ergebnisse kommen. Wie kommst du auf die Idee, dass man erst ab 0,98c relativistisch rechnen muss? oÔ

ähm, dieser Effekt bei 0,1c spielt ja wohl nun wirklich keine Rolle, der Reisende selbst bemerkt die Längenkontraktion selbst überhaupt nicht (nur jemand aus einem anderen Bezugssystem). Wenn dich die Geschwindigkeiten ab 1% von c oder sogar 10% schon verwundern (die auftretenden Effekte) dann befasse dich lieber nicht damit was bei 99,999999% c so alles passiert :P

Und wo habe ich geschrieben das ich erst ab 98%c relativistisch rechnen muss?
Das ganze Leben läuft relativistisch ab doch die o.a Effekte erscheinen erst ab höheren Geschwindigkeiten bzw. kommen erst ab 1%c zum Tragen und verstärken sich zunehmend.

Heizenberch schrieb:Warum schreibe ich wohl von relativistischer Geschwindigkeitsaddition. Hast du meine Beiträge überhaupt gelesen?

nö.