Einstieg Relativitätstheorie
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Einstieg Relativitätstheorie
10.12.2012
Lies den Text auf S. 331/332 und bearbeite die Aufgaben 1-5.
1.) Wann veröffentlichte Albert Einstein seine Arbeit zur
Relativitätstheorie und wie hieß sie? Welche weiteren
Arbeiten veröffentlichte er in diesem Jahr?
(Internetrecherche - später)
2.) Welches sind laut Text die wichtigsten Erkenntnisse?
3.) Erläutere die Begriffe absoluter Raum und absolute Zeit und was ist
dann in diesem Zusammenhang ein relativer Raum?
4.) Notiere die Definition eines Inertialsystems und gib ein Beispiel an.
5.) Wozu benötigt man den Äther und wie konnte man scheinbar sein
vorhanden sein nachweisen? Begründe mit deinem Wissen über
Wellen.
Einstieg Relativitätstheorie II
12.12.2012
Lies dann den Text auf S. 334/335 mit den
zugehörigen Bildern auf S. 336 und
bearbeite die Aufgaben 6-8.
6.) Notiere die Einsteinschen Postulate
7.) Vollziehe das Gedankenexperiment nach, zu
welchem Ergebnis gelangt man.
8.) Bearbeite die Aufgabe 8/9 auf S. 335 / Fertige eine Zeichnung an,
wie in dem Gedankenexperiment. Allerdings ist hier die Zeitfolge
rückwärts (ausgehend vom der gemeinsamen gleichzeitigen
Wahrnehmung der beiden Blitze). In einer Zeichnung steht der Zug
still (Beobachter im Zug), in der anderen der Bahnsteig (Beobachter
am Bahnsteig)
Zeitdilatation
12.12.2012
Intertialsysteme
Da die Wurzel immer kleiner 1 ist, zeigt die Uhr im bewegten
System immer eine geringere Zeit als im Ruhesystem an.
Längenkontraktion
18.12.2012
Warum ist das Ruhesystem die
Rakete?
Welche Zeit ist in der Rakete
vergangen?
Mittels kann man dann
die Länge der Rakete bestimmenLängenkontraktion II
18.12.2012
Es gilt allgemein: und . Also:
Damit ist klar, dass die Länge im Ruhesystem immer die größte
Länge ist. In anderen Systemen erscheint die Länge kontrahiert.Aufgaben
18.12.2012
8/11: Zwei synchronisierte Uhren A und B haben auf der Erde
einen Abstand von 600km. Eine Rakete fliegt mit dr
Geschwindigkeit über die Erde hinweg und kommt erst
an Uhr A, dann an Uhr B vorbei. Bei A zeigt eine Uhr in der Rakete
die gleiche Zeit wie Uhr A an. Welche Zeit zeigt die Raketenuhr im
Vergleich zur Uhr B an, wenn sie über diese hinwegfliegt?
8/13: Ein 30jähriger Weltraumfahrer startet im Jahre 1989 zu
einer Reise durch das Weltall. Seine durchschnittliche
Reisegeschwindigkeit beträgt relativ zur Erde gemessen .
Wie alt ist der Weltraumfahrer, wenn er im Jahre 2030
zurückkehrt?Aufgaben II
18.12.2012
8/18: Myonen werden in 20 km Höhe erzeugt und fliegen mit
auf die Erde zu. Welche Ausdehnung hat für die
Myonen die Atmosphärenschicht von 20 km?
8/20: Wie schnell muss eine Rakete an der Erde vorbeifliegen,
damit ihre gemessene Länge die Hälfte ihrer Eigenlänge beträgt?
Wie lange dauert in diesem Fall eine Sekunde an Bord der
Rakete?Minkowski-Diagramme
07.01.2013
Lies den Abschnitt über Raum-Zeit Diagramme und bearbeite die
AufgabenAchsen im Minkowski-Diagramm
10.01.2013
Die x-Achse eines Systems beschreibt alle Punkte, die Gleichzeitig
der Raum-Zeit, die die gleiche Zeit haben.Geschwindigkeiten im Minkowski-D.
15.01.2013
Zeichne ein Minkowskidiagramm, in dem sich das Inertialsystem
IS‘ mit der Geschwindigkeit v=0,6c zum ruhenden Inertialsystem
IS bewegt. In diesem Intertialsystem IS‘ soll die Weltlinie eines
Objektes gezeichnet werden, dass sich in dem System mit u‘=0,5c
bewegt (also in der Zeit von 1s die Strecke einer halben
Lichtsekunde zurücklegt). Bestimme die Geschwindigkeit u im
Inertialsystem IS.Geschwindigkeiten im Minkowski-D.
17.01.2013
• Überprüfe den erhaltenen Wert mit der Formel zur
Geschwindigkeitsaddition (siehe kopierte Seiten)
• Zeige sowohl mit der Formel als auch im Minkowskidiagramm,
dass ein Objekt dass sich in IS‘ mit u‘=c bewegt, auch in IS die
Geschwindigkeit u=c hat.
• Bestimme zeichnerisch, welche Geschwindigkeit ein ruhender
Punkt in IS im Inertialsystem IS‘ hat (also welche Strecke er nach
einer Sekunde in IS‘ zurückgelegt hat). Kann man dies durch die
Gleichung bestätigen.• Aufgabe 8/32 zeichnerisch: Zwei Raketen fliegen in
entgegengesetzter Richtung an der Erde vorbei. Die
Geschwindigkeit beider Raketen beträgt relativ zur Erde
. Wie groß ist die Relativgeschwindigkeit der beiden
Raketen zueinander?
Tipp: beide Weltlinien ins ruhende IS. Eine Weltlinie zum IS‘
ausbauen, dann die Geschwindigkeit der anderen Rakete darin
bestimmen.
HA: 8/34 Ein Flugzeug fliegt mit 1000 km/h und feuert in
Vorausrichtung ein Geschoß mit ebenfalls 1000 km/h ab. Wie
genau müsste eine Geschwindigkeitsmessung des Geschosses
sein, wollte man den relativistischen Effekt nachweisen?Übung Minkowskidiagramme
22.01.2013
Nachweis der Längenkontraktion:
Zeichne die Weltlinie einer Strecke von 1Ls im Ruhesystem
(Weltlinie des Startpunkts und des Endpunkts). Bestimme die
Länge im IS‘ mit v=0,6c.
Zeichne die Weltlinie einer Strecke von 1Ls im diesem bewegten
IS‘ und bestimme die Länge im Ruhesystem. [Diagramm]
Führe dieselbe Überlegung für die Dauer von 1s durch.relativistische Massenzunahme
22.01.2013
Die relativistische Massenzunahme war einer der vorhergesagten
Effekte, die man als erstes durch Messungen bestätigen konnte.
Lies im „braunen Metzler“ den Abschnitt Gedankenexperiment zur
Massenzunahme (S. 352) und lege Stichpunkte an.
Erklärt euch das Gedankenexperiment anhand eurer Stichpunkte
gegenseitig.Massenzunahme
17.01.2013
Die Masse eines mit der Geschwindigkeit bewegten Körpers ist:
, dabei ist die Ruhemasse des Körpers. Sein
Impuls ist entsprechend .
Aufgaben aus Metzler: S. 354Relativistische Energie
05.02.2013
Da Masse und daher auch die Kraft sich relativistisch ändern muss
die Energie mit Integralen bestimmt werden E=F s reicht nicht.
Weiter gilt: , d.h. Kraft ist eine
Impulsänderung (kann also auch eine Massenänderung – z.B. beim
Rückstoss - als Ursache haben)
, jetzt kann man die rel. Masse einsetzen.Sie können auch lesen
