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SilentDragon

Alter Hase

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1

11.05.2011, 12:11

Zeitdilatation

Hey Leute,

ich schreib morgen Physik LK und bin gerade bei der Zeitdilatation...
finde ich eigentlich recht verständlich, nur hab ich folgendes gedanken Problem:

Ein Lichtstrahl wird zwischen den zwei Spiegeln A und B reflektiert und man misst eine Eigenzeit für die Dauer einer Periode T. Das Signal legt also in der Zeit T/2 die Strecke AB = c* T/2 zurück.
A

_
|
|
|
|
_
B

soweit kein Problem, jetzt bewegt sich das System jedoch mit v relativ zu einem Beobachter:

A
...._
..../
.../
../
./
_
B

so da nun die Strecke für den Beobachter länger (erscheint?!) ist es schon klar, das der Beobachter glauben muss, dass die Zeit langsamer in dem System läuft, da der lichtstrahl ja eine längere Zeit braucht für den Weg.
So was ich jetzt nicht verstehe, müsste der Weg nicht in Realität auch Länger sein ?! wenn sich das System mit der Uhr mit einer Geschwindigkeit v bewegt, sodass die Zeitdilatation auftreten könnte, MÜSSTE doch der Lichtstrahl an dem Zweiten spiegel vorbei fliegen ? :O oder im vorhinein ein Winkel eingestellt werden, sodass der zweite Spiegel auch bei der Bewegung getroffen wird, womit die Strecke ja aber nun doch auch in dem Bewegtensystem länger wäre...
A

|...._
|
|
|
_
B

hoffe ihr könnt Licht ins Dunkel bringen, ich zerbreche mir schon den ganzen morgen mit dieser Frage den kopf und bei google wird das zwar 10000 mal erklärt, aber nie gesagt warum der Spiegel auch im bewegtem System ohne winkel einstellung getroffen wird :wacko:

lg
SD
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BlueCobold

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2

11.05.2011, 12:28

Definiere "Realität". Real ist das Ereignes für beide, nur das Bezugssystem ist unterschiedlich und daher auch die Ergebnisse, zu dem beide Systeme kommen.
Teamleiter von Rickety Racquet (ehemals das "Foren-Projekt") und von Marble Theory

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SilentDragon

Alter Hase

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3

11.05.2011, 12:37

jo schon klar, in der Theorie. Aber ich muss mir immer alles praktisch vorstellen ^.^

und ich kann mir irgendwie nicht vorstellen, dass ein Fester Beobachter z.b. Person auf der Erde ein sich bewegendes System (z.b Satellit) beobachtet. Der satellit bewegt sich mit so einer Geschwindigkeit, dass die Dilatation auftreten sollte, aber müssten dan eben nicht auch der Lichtstrahl justiert werden das der zweite Spiegel getroffen wird und somit der weg und die perioden dauer T erhöht wird ?!

lg
SD
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BlueCobold

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4

11.05.2011, 13:08

jo schon klar, in der Theorie. Aber ich muss mir immer alles praktisch vorstellen ^.^

Nein, nicht nur in der Theorie. Das ist in der Praxis so.

und ich kann mir irgendwie nicht vorstellen, dass ein Fester Beobachter z.b. Person auf der Erde ein sich bewegendes System (z.b Satellit) beobachtet. Der satellit bewegt sich mit so einer Geschwindigkeit, dass die Dilatation auftreten sollte, aber müssten dan eben nicht auch der Lichtstrahl justiert werden das der zweite Spiegel getroffen wird und somit der weg und die perioden dauer T erhöht wird ?!

Nein, wieso? Der Lichtstrahl bewegt sich linear innerhalb eines Systems und ein anderes bewegt sich relativ dazu. Wahlweise andersrum, das Wort "relativ" ist hier der Knackpunkt. Du steckst mit Deinen Gedanken offensichtlich in der Vorstellung fest, dass sich ein System nicht bewegt und das andere aber schon. Das ist nicht der Fall. Die Systeme bewegen sich relativ zueinander, daher sind auch die Beobachtungen anders, aber beide sind korrekt. Die Zeit in beiden Systemen verhält sich eben nicht synchron.
Es gibt bei der Betrachtung der Relativitätstheorie eben kein "statisch fixes System", von welchem aus ein Vorgang absolut beschrieben werden kann. Es gibt nur relative Bezugssysteme und aus jedem heraus betrachtet gilt ein gewisses Verhalten. Man kann auch nie sagen, ob man sich selbst bewegt oder ob sich das beobachtete System bewegt. Du gehst aber scheinbar davon aus, dass sich das System mit dem Lichtstrahl bewegt und das "außen" nicht. Das ist eine fehlerhafte Annahme. Stell Dir mal vor das System mit dem Strahl wäre fix und der "äußere" Beobachter würde sich bewegen. Die Beobachtungen wären die selben. Und dann wäre Dir auch klar, warum da kein Spiegel oder Strahl irgendwie justiert werden muss.
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SilentDragon

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5

11.05.2011, 13:53

ahh hab dank ich glaub ich habs jetzt verstanden ^.^ hab mir dazu dan auch noch die längenkontraktion angeguckt...

so wie du schon gesagt hast bewegt sich unser system auch, d.h. Erde, Sonnensystem & milchstrasse etc. Dadurch müssten wir ja eine enorme "grund" geschwindigkeit besitzen...
einstein sagt ja eben in bewegten Systemen vergeht die Zeit schneller.
Nun versteh ich das Zwillingsparadoxon nicht ... Bewegt sich nun ein Raumschiff in die selbe richtung wie die Erde, Sonnenystem, milchstrasse etc. bewegt es sich ja schneller und die Zeit auf ihm vergeht langsamer ...
würde man also jetzt eine Uhr ins all schießen auf unserer Erden umlaufbahn, wo sie stationär um die Sonne rotiert, und die Erde im nächsten jahr diese Uhr wieder aufsammelt, hat sich die Erde ja schneller bewegt als die Uhr -> die Uhr müsste dan doch eigentlich schneller gelaufen sein als die uhren auf der Erde, da sich ja die Erde bewegt hat und nicht die uhr ? :huh:

lg
SD
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BlueCobold

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6

11.05.2011, 14:16

Jein. Du gehst immernoch davon aus, dass es ein absolutes System gibt. Das ist nicht der Fall. Geschwindigkeit ist relativ zu einem Bezugssystem zu betrachten. Unsere Erde kann ein Bezugssystem sein oder auch das Universum. Im Bezug zum Universum bewegt sich die Erde. Ein Raumschiff würde sich ebenfalls in Bezug auf das Universum bewegen, aber viel schneller als die Erde (zumindest könnte es das). Nur dieser Unterschied zwischen den Systemen, relativ zueinander, ist relevant. Es gibt kein absolutes Bezugssystem, welches als "stillstehend" interpretiert werden könnte. Konkret heißt das also, dass die Bewegung des Universums ebenfalls unbestimmt ist und auch überhaupt keine Rolle spielt, da lediglich relative Geschwindigkeiten von Bedeutung sind.

Im Übrigen würde eine Uhr im Weltraum in die Sonne stürzen, wenn sie sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit in einer Umlaufbahn bewegen, sondern "stillstehen" würde - bedingt durch die Gravitation der Sonne und fehlende Zentrifugalkraft. Somit müsste eine Beschleunigung von der Sonne weg stattfinden, was relativistisch wieder Probleme macht, aber das kann sicher jemand anderes genauer erklären.
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Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »BlueCobold« (11.05.2011, 14:23)


7

11.05.2011, 17:18

Soweit ich vom Zwillingsparadoxon Bescheid weiß (hatte die SRT noch nicht im Unterricht, aber mal darüber vorgetragen), geht es darum, dass auf der Erde Zwillinge sind, von denen einer mit dem Raumschiff wegfliegt (geradeaus), irgendwann umdreht und wieder zurückkommt.
Nun gehen bewegte Uhren bekanntlich langsamer, und jeder der Beiden sieht sich selbst jeweils in Ruhe und den anderen bewegt, somit behauptet jeder, dass beim anderen die Uhr langsamer geht, man bei der Rückkehr des einen selbst also mehr gealtert ist.
Dieser Widerspruch, dem natürlich auch die Gleichberechtigung der Inertialsysteme zu Grunde liegt, lässt sich jedoch leicht auflösen.

Helmut

5x Contest-Sieger

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8

14.05.2011, 10:54

Und wieso tust du es nicht auch noch gleich, wenn du's offensichtlich weißt? :)

Die Antwort ist, dass der Zwilling im Raumschiff eine Beschleunigung spürte (und eine erhebliche), der Zwilling auf der Erde nicht. Deswegen kann es einen Zeitunterschied geben.

Auf SilentDragons ersten Post übertragen ist es so, dass der Lichtstrahl tatsächlich abgelenkt wird, wenn ein System beschleunigt wird, aber nicht, wenn das System mit konstanter Geschwindigkeit fliegt.

Eine Art absolutes Bezugsystem im klassischen Sinne scheint es dennoch zu geben. Die Geschwindigkeit, bei der von allen Richtungen aus die Hintergrundstrahlung gleich intensiv zu strahlen scheint. Allerdings hat es in der Physik keine besondere Bedeutung.

Ciao
Helmut
Sei stets geduldig gegenüber Leuten, die nicht mit dir übereinstimmen. Sie haben ein Recht auf ihren Standpunkt - trotz ihrer lächerlichen Meinung. (F. Hollaender)

9

14.05.2011, 11:12

Zitat

Und wieso tust du es nicht auch noch gleich, wenn du's offensichtlich weißt? :)

Die Antwort ist, dass der Zwilling im Raumschiff eine Beschleunigung spürte (und eine erhebliche), der Zwilling auf der Erde nicht. Deswegen kann es einen Zeitunterschied geben.
Wusste nicht, dass man mir gleich etwas unterstellen will :P
Ich lernte es so, dass der Zwilling im Raumschiff irgendwann umdrehen (also die Richtung der Geschwindigkeit umkehren) muss, da er schließlich irgendwann wieder auf der Erde ist. Weil eine Änderung der Geschwindigkeit eine Beschleunigung ist und Inertialsysteme unbeschleunigte Bezugssysteme sind, muss an diesem Punkt ein Inertialsystemwechsel stattfinden, während welchem der Zwilling die entsprechende Zeit nachaltert.

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