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Thema: Physik? Hab ich noch nie verstanden! Der Thread für Physik-Fragen an die Profis

  1. #1111
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    Stimmt, sind 200°. Also wirklich vergleichbar hell. Angelaufene Reflektoren verursachen ja auch Verluste.

  2. #1112
    kräpelt herum Avatar von Schnatti
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    Besten Dank für euren Input.
    Ich war dann heute so frei und habe geordert...
    Statt kaltweiß auch tageslichtweiß, mal sehen wie die Erfahrungen sind.

    Die Röhren sind auch nicht nackig schwebend, sondern in einer Art Reflektorkonstruktion der Lampen mit drin, aber das war ja erstmal nur der Nebenschauplatz.

    Und gleich 11 Menschenwärmen weniger in der Apotheke dank tobyps...ich bin dem Ordnungsamt gegenüber wieder coronasafe.
    Mundus vult decipi, ergo decipiatur.

  3. #1113
    Mehr Ü Avatar von demonaz
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    https://www.spektrum.de/news/magnets...modell/1856296

    Fest steht: Manchmal ist Teilchenphysik spannend wie ein Agententhriller. Nur ist hier niemand einem Komplott dunkler Mächte auf der Spur. Stattdessen geht es darum, der Natur ein Geheimnis zu entlocken. In diesem Fall so genannten Myonen, den schweren Cousins des Elektrons. Sie scheinen ein klein wenig anders auf Magnetfelder zu reagieren, als es das etablierte Regelwerk der Teilchenphysik besagt, das berühmte Standardmodell.

    Das jedenfalls berichtete die Forschergruppe des »Muon g-2 Experiment« am heutigen Mittwoch auf einem Seminar am Fermilab – und elektrisiert damit Experten in aller Welt. Denn die beobachtete Abweichung mag winzig sein, doch die Folgen wären enorm: »Womöglich ist das der erste echte Riss im Standardmodell der Teilchenphysik«, sagt der Physiker Michael Krämer von der RWTH Aachen, der nicht an den Messungen beteiligt war. Graziano Venanzoni, der Sprecher der 200-köpfigen Muon-g-2-Gruppe, spricht in einer Pressemitteilung gar von »einem außergewöhnlichen Tag, den nicht nur wir sehnlichst erwartet haben, sondern Physiker weltweit«.
    Riß oder nicht Riß?
    Much of the social history of the Western world, over the past three decades, has been a history of replacing what worked with what sounded good.

  4. #1114
    Registrierter Benutzer Avatar von Fankman
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    Jetzt muss ich es doch noch einmal genauer wissen

    Eigentlich verstehe ich die Relativitätstheorie einigermaßen gut, dachte ich jedenfalls bisher. Die Auswirkungen der Raumzeit auf Massen und umgekehrt habe ich soweit verstanden, trotzdem stehe ich neuerdings wieder auf dem Schlauch. Es geht um die grundlegende Vorstellung von Gravitation.
    Ich weiss, dass die gängige Darstellung vom gespannten Tuch mit einer Delle, als Krümmung der Raumzeit, nicht ganz korrekt ist, da sich die Geodäten ja nicht um die Masse herum krümmen, sondern eher in die Richtung des Massezentrums herein (ich habe da mal eine gute Darstellung gesehen, die ich leider nicht mehr finde).
    Und ich verstehe auch, dass die Gravitation keine wirkende Kraft ist, sondern eine Unweigerlichkeit der Bewegungsbahnen im gekrümmten Raum (also eine Scheinkraft) und sich die Objekte auf diesen Bahnen bewegen. Richtungsänderungen um diese Bahnen zu verlassen, erfordern entsprechend Krafteinwirkungen.

    Mein Problem ist jetzt, warum bewegen sich Massen überhaupt in Richtung des Massezentrums? In der Vorstellung mit dem Tuch mit Delle, ist das ja noch ganz gut vorstellbar, nur eben nicht richtig. Man spricht ja immer von einer Art hineinfallen in die Raumzeitdelle, was aber auch nicht richtig ist, da ein Fallen an sich, ja schon eine Gravitation erfordern würde.

    Also warum würde sich ein spontan im Raum aufploppendes Objekt, ohne mitgegebenen Impuls, in Richtung des Massezentrums bewegen? Nur weil der Raum gekrümmt ist, heisst es doch noch lange nicht, dass es eine bevorzugte Bewegungsrichtung gibt.
    Gibt es dazu irgend eine gute Analogie, damit ich das besser verstehen kann?

    Hier ein Ausschnitt aus dem Wikipedia-Artikel. Aber auch hier finde ich keinen Hinweis für die Beschleunigung, der über die Erklärung des gekrümmten Raumes, hinaus geht. Oder habe ich etwas überlesen?
    In der 1916 von Albert Einstein aufgestellten allgemeinen Relativitätstheorie (ART) wird die Gravitation auf eine geometrische Eigenschaft der Raumzeit zurückgeführt. Er nimmt an, dass die Raumzeit durch die Anwesenheit von Masse und jeder Form von Energie gekrümmt wird. Das ermöglicht, die Gravitation grundsätzlich anders zu interpretieren als die anderen Kräfte, nämlich als Trägheitskraft.
    Nach dem Äquivalenzprinzip kann die Wirkung der Gravitation nicht von der Auswirkung einer Beschleunigung des Bezugssystems unterschieden werden; insbesondere heben sich in einem frei fallenden Bezugssystem die Wirkungen von Gravitation und Beschleunigung exakt auf. Man sagt, die Gravitation sei durch den Übergang zu den neuen Koordinaten „wegtransformiert“. Allerdings gilt dies jeweils nur für einen Ort (lokal), weil jedes reale Gravitationsfeld für benachbarte Orte verschiedene Beschleunigungen bewirkt, die nicht zugleich „wegtransformiert“ werden können.
    In der allgemeinen Relativitätstheorie wird jedem Punkt im Raum ein eigenes, lokales Inertialsystem zugeordnet, in dem es keine Gravitation gibt und wo die spezielle Relativitätstheorie mit ihrer vierdimensionalen, flachen Raumzeit gilt. Analog dazu, dass nach Galilei kräftefreie Bewegungen geradlinig und gleichförmig verlaufen, bewegen sich in der allgemeinen Relativitätstheorie Körper ohne nichtgravitative Kräfte auf Geodäten in einem „gekrümmten“ Raum mit riemannscher Geometrie.
    Zur Bestimmung der an einem Punkt herrschenden Krümmung der Raumzeit dienen die einsteinschen Feldgleichungen. Sie wurden so formuliert, dass im Grenzfall schwacher Gravitation die nach ihnen berechneten Ergebnisse mit denen übereinstimmen, die nach der Newtonschen Gleichung berechnet werden.
    Die allgemeine Relativitätstheorie behandelt die Gravitation also als Trägheitskraft und stellt sie mit Zentrifugalkraft, Corioliskraft oder der Kraft, die man in einem Fahrzeug beim Anfahren oder Abbremsen spürt, auf eine Stufe.
    Innerhalb des Sonnensystems, wo schwache Felder bzw. eine geringe Krümmung der Raumzeit vorherrschen, ergeben sich nur geringe Abweichungen von den Vorhersagen des Newtonschen Gravitationsgesetzes. Das erste erfolgreiche Anwendungsbeispiel der allgemeinen Relativitätstheorie war die Erklärung der kleinen Abweichung zwischen der beobachteten Periheldrehung der Bahn des Merkur und dem Wert, der nach der Newtonschen Theorie aufgrund der Bahnstörungen durch die anderen Planeten vorhergesagt wird.
    Bei starker Krümmung, wie sie durch die Konzentration einer großen Masse auf kleinem Raum hervorgerufen wird, werden völlig neue Phänomene wie z. B. Schwarze Löcher vorhergesagt.
    Als Quelle wie auch als Angriffspunkt der Gravitation gilt in der Newtonschen Mechanik allein die Masse. Ausgehend von dem ursprünglich ungenauen Begriff einer gegebenen Materiemenge erfuhr die Masse hier ihre erste präzise physikalische Definition. In der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Gravitation Ausdruck der Krümmung der Raumzeit, die ihrerseits nicht nur von der Anwesenheit von Materie, sondern auch von Energie in jeder Form, auch der Gravitationsenergie selbst, und darüber hinaus von Massen- und Energieströmen beeinflusst ist.

  5. #1115
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    Mhm, in der nicht-gekrümmten Raumzeit seines Inertialsystems würde der Körper sich nicht bewegen. Wenn der Körper Masse hat, ändert er aber die Krümmung der Raumzeit für die anderen Körper und die Beschleunigung folgt wohl dieser Änderung Das plötzliche Aufploppen eines Körpers müsste ja einen Gravitationsimpuls verursachen.

  6. #1116
    Registrierter Benutzer Avatar von SvenBvBFan
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    Ich glaube nicht, dass der das Clou ist. Ich glaube der wichtige Punkt ist, dass Gravitation nur lokal wegtransfomiert werden kann, Geodäten sind aber nichts lokales.
    Ich bin Brian und meine Frau ist auch Brian!
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    Zitat Zitat von Yttrium Beitrag anzeigen
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  7. #1117
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    Ja das mit dem Gravitationsimpuls (Gravitationswelle) ist soweit klar, wenn der Körper spontan aufploppt, sendet er die entsprechende Welle mit c in den Raum. Ist ja das gleiche wie der Funfact, dass wenn die Sonne spontan verschwindet, die Planeten trotzdem noch 8 Minuten lang herum kreisen würden, bis sie dann ins All hinaus schiessen.
    Und ja die Geodäten sind meiner Meinung nach nicht lokal oder relativistisch, sondern sind universell für alle Intertialsysteme gesehen gleich (ausser der Zeit natürlich).
    Das alles erklärt aber immer noch nicht warum sich Massen bevorzugt der Geodäte lang, in nur eine Richtung bewegen, auch wenn sie keinen Impuls erfahren haben

  8. #1118
    Registrierter Benutzer Avatar von SvenBvBFan
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    . Als Grundlage nutzt sie die aus der speziellen Relativitätstheorie bekannte Raumzeit, in der Orts- und Zeitkoordinaten in einer vierdimensionalen pseudo-riemannschen Mannigfaltigkeit zusammengefasst sind. Diese Raumzeit ist in der ART aber nicht mehr „flach“ wie in der Euklidischen Geometrie, sondern wird durch das Auftreten von Masse oder Energie „gekrümmt“. Die Krümmung ergibt sich an jedem Punkt der Raumzeit aus der Metrik, die den vierdimensionalen Abstand zwischen zwei Punkten der Raumzeit, also zwischen zwei Ereignissen, definiert. Dabei wird der zeitliche Abstand mit positivem, der räumliche Abstand aber mit negativem Vorzeichen gewertet (gelegentlich auch mit umgekehrtem Vorzeichen, siehe Vorzeichenkonventionen). Ein Körper, auf den außer der Gravitation keine weiteren Kräfte wirken, bewegt sich nun zwischen zwei Ereignissen (z. B. Abfahrt und Ankunft) stets entlang derjenigen Verbindungslinie, die nach dieser raumzeitlichen Metrik die längste ist (Geodäte), was wegen der erwähnten Vorzeichenwahl die räumlich kürzeste Strecke bedeutet. Dort wo die Raumzeit flach ist, ist die Geodäte die gerade Verbindungslinie der beiden Punkte. Umgerechnet in die üblichen Koordinaten für Ort und Zeit entspricht dies einer gleichförmigen Bewegung auf dem räumlich kürzesten Weg, also längs der räumlichen Verbindungsgeraden, analog zum Trägheitsgesetz der klassischen Mechanik für den völlig kräftefreien Körper. Bei einer gekrümmten Raumzeit dagegen entspricht eine Geodäte im Allgemeinen einer beschleunigten Bewegung längs einer räumlich gekrümmten Bahn. Die durch die Anwesenheit von Masse oder Energie verursachte Krümmung der Raumzeit wird durch die einsteinschen Feldgleichungen gerade so festgelegt, dass die Geodäte eine Bewegung wiedergibt, die genau der Bewegung des ansonsten kräftefreien Körpers im herrschenden Gravitationsfeld entspricht (also freier Fall, Wurfparabel, Planetenbahn etc.).
    Vielleicht ist das erhellender. Die Vorstellung, dass Gravitation einfach nur den Raum krümmt und sonst nichts, ist glaube ich einfach nicht ausreichend. Man muss das schon korrekt mit den verschiedene Inertialsystemen machen.
    Edit: Bei GR hat man dann keine Inertialsysteme mehr, sondern diese non-rotating frames of references..
    Geändert von SvenBvBFan (13. Juli 2021 um 16:16 Uhr)
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    Zitat Zitat von Yttrium Beitrag anzeigen
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  9. #1119
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    Ein Körper, auf den außer der Gravitation keine weiteren Kräfte wirken, bewegt sich nun zwischen zwei Ereignissen (z. B. Abfahrt und Ankunft) stets entlang derjenigen Verbindungslinie, die nach dieser raumzeitlichen Metrik die längste ist (Geodäte), was wegen der erwähnten Vorzeichenwahl die räumlich kürzeste Strecke bedeutet.
    Ich kann das lesen und lesen, werde aber nicht schlau daraus.
    "Ein Körper, auf den ausser der Gravitation keine weiteren Kräfte wirken..." ist genau meine Ausgangslage der Frage
    Danach lese ich aber nur noch "bewegt sich...", aber nicht genau warum eigentlich. Es scheint aber irgendwie doch mit der Zeit zusammen zu hängen

  10. #1120
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    Aus der Krümmung der Raumzeit resultiert ein Zeit-Vektor in Richtung der krümmenden Masse. Sehr gut erklärt in den folgenden Videos, leider nur auf Englisch aber mit Grafiken:






  11. #1121
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    Wow, danke für die Videos, das ist genau die Erklärung die ich gesucht habe

    Die Videos erklären den Grund der Bewegung unabhängig von den gängigen Darstellungen mit den gekrümmten Räumen. Das ist eine, für mich ganz neue, Vorstellung
    Zudem bin ich jetzt froh, dass ich nicht ganz dumm dastehe, da es scheinbar wirklich genaueren Erklärungsbedarf gibt, warum Bewegung in Gravitationsfeld zustande kommt. Mit der Darstellung der gekrümmten Raumlinien alleine, ist das einfach nicht schlüssig erklärbar.

    Vor allem das Spacetime-Video, hat mit der Darstellung der zwei Kajaks, den Groschen fallen lassen. Wie sie zusammen hängen, aber unterschiedlich schnell dahin fliessen und dadurch das schnellere gegen das Ufer hin gedrückt wird, ist eine geniale Analogie. Wenn man sich das jetzt gedanklich für jedes einzelne Teilchen in einer Masse vorstellt, dann wird die Verdrehung in Richtung der gekrümmten Raumzeitbahnen logisch.
    Jetzt muss ich das Ganze aber noch setzen lassen und mental verarbeiten, denn das ist noch einmal eine ganz andere Nummer. Alleine die Tatsache, dass sich Massen bewegen, nur weil Zeit vergeht, ist schon ganz schön schwer zu akzeptieren.

    Etwas wird meiner Meinung nach aber in allen drei Videos nicht so richtig schlüssig erklärt:
    Wenn sich eine Masse nur deshalb in Richtung des Gravitationszentrums bewegt/ausrichtet, weil jeder einzelne Punkt innerhalb der Masse eine andere Zeit erfährt, dann müsste sich ein eindimensionales Objekt (Photon oder Elektron) nicht drehen und ablenken lassen.
    Das wird in den Videos damit erklärt, dass auch masselose Teilchen verschiedene Punkte in ihrem "Volumen" haben, an denen die Zeit unterschiedlich abläuft. Häää, wie jetzt? Ein Objekt ohne Masse und räumliche Ausdehnung, also ein nulldimensionaler Punkt, kann nicht verschiedene räumlich getrennte Uhren haben. Egal wie nahe die zusammen liegen sollen
    Bewegen wir uns hier in die Abgründe der Quantenmechanik oder ist das eben gerade die vielzitierte Unvereinbarkeit der Relativitätstheorie mit der Quantenphysik?
    Geändert von Fankman (14. Juli 2021 um 22:31 Uhr)

  12. #1122
    Registrierter Benutzer Avatar von Mondkalb
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    Naja, Teilchen ohne Ausdehnung gibt es nur in der klassischen Physik, in der Quantentheorie müssen sie eine bestimmte Mindestausdehnung haben bzw. wie das PBS-Video erklärt, verschwimmt ihre Position wegen der prinzipiellen Unschärfe. Matt hat ja ein weiteres Video versprochen um zu erklären, warum Licht im Gravitationsfeld abgelenkt wird. Ich kann mir vorstellen, dass es mit der Wellennatur zusammenhängt bzw. mit der Darstellung des Photons als alternierender elektrischer und magnetischer Feldvektor.

  13. #1123
    Frühstücksbonze Avatar von Gullix
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    ...also, ich vermute, letzteres.


    Dieses Bild vom gekrümmten Raum baut ja auf den beiden Äquivalenzprinzipien auf. Die Äquivalenzprinzipien funktionieren aber nur, wenn man Gezeiteneffekte vernachlässigt. Das heißt, mit Gezeiteneffekten passt das ganze Bild vom gekrümmten Raum nicht mehr so gut. Was du beschreibst, sind aber Gezeiteneffekte, glaube ich.



    Erklärung Äquivalenzprinzip
    Achtung Spoiler:
    Kurzgesagt: Schwaches Äquivalenzprinzip besagt, ich kann nicht lokal rausfinden, ob ich in einer konstant beschleunigenden Rakete bin oder ob die Rakete starr verbunden mit einem Gravitationszentrum ist (also zB auf der Oberfläche eines Planeten steht). Starkes Äquivalenzprinzip besagt, für eine beliebige Beschleunigung (fünf Minuten Rakete nach vorne beschleunigen, dann drei Minuten lang Linkskurve fliegen etc) könnte man sich auch eine Massenverteilung von umgebenden zB Sternen überlegen, die dich so beschleunigt.
    Die Äquivalenzprinzipe gelten beide, kann man streng beweisen. Wenn man die beide nimmt und zusätzlich die Information, dass schwere und träge Masse proportional sind (kann man also ohne Einschränkung gleichsetzen), kann man das berühmte freifallende Inertialsystem auch so verstehen, dass Beschleunigung eine Eigenschaft des Raumes ist, durch den man fliegt.


    Erklärung Gezeiteneffekt
    Achtung Spoiler:
    Sagen wir mal, ich stehe auf der Erdoberfläche und habe in jeder Hand einen Apfel. Alles wird in Richtung Erdmitte gezogen, also sind die Kräfte (= Beschleunigungen) auf die beiden Äpfel nicht genau parallel. Wenn ich von allen Beschleunigungen den Mittelwert abziehe (also in mein Bezugssystem wechsle), spüre ich eine ganz leichte Kraft, rechte und linke Hand auf die Mitte zu. Und da die Füße stärker beschleunigt werden als der Kopf, werde ich längs langgezogen und quer zusammengequetscht. Das geht nur, weil ich so fett bin ein ausgedehnter Körper bin. Strenggenommen gilt also das schwache Äquivalenzprinzip nicht. Oder man formuliert es einfach nur für kleine Bezugssysteme und nennt das dann "lokal".
    Mit Naturgesetzen kann man nicht verhandeln. --Harald Lesch

    Ein Atomkrieg würde die Menschheit auslöschen. Hätte aber auch Nachteile.

  14. #1124
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    Zitat Zitat von Mondkalb Beitrag anzeigen
    Naja, Teilchen ohne Ausdehnung gibt es nur in der klassischen Physik, in der Quantentheorie müssen sie eine bestimmte Mindestausdehnung haben bzw. wie das PBS-Video erklärt, verschwimmt ihre Position wegen der prinzipiellen Unschärfe.
    Das Volumen des Teilchens wird dadurch aber nicht grösser, es ist immer noch ein nulldimensionaler Punkt, nur die Aufenthaltswahrscheinlichkeit verschwimmt zu einem grösseren Volumen. In sich genommen, kann das Teilchen aber immer nur noch eine Uhr mit sich 'tragen'. Kann sich also nicht gegen das Gravitationszentrum beugen, wie die Teekanne im Video. Oder hat es an jedem Punkt, an dem es sich aufhalten könnte, eine eigene Zeit? Und die ganze 'Wolke' wirkt, dann wie ein Objekt mit vielen Teilchen? Dann würde es wieder Sinn machen, dass sich Licht ablenkenten lässt.

  15. #1125
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    Oder hat es an jedem Punkt, an dem es sich aufhalten könnte, eine eigene Zeit?
    Die eine Uhr läuft mal schneller, mal langsamer, jenachdem wo es sich gerade genau aufhält.

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