Beschleunigung - absolut oder relativ?

    Hallo,


    Geschwindigkeiten und Abstände sind laut der Relativitätstheorie relativ, also immer nur zwischen 2 Objekten zu ermitteln. Wie sieht es mit der Beschleunigung aus?


    Meinem Empfinden nach ist sie absolut. Man spürt sie ja, egal zu welchem Bezugsobjekt man sie betrachtet.
    Wenn sie aber absolut ist, dann muss sie absolut zu einem Bezugssystem sein.
    Was sagt die RT dazu?


    Gruß
    Tilo

    Da die Beschleunigung die Ableitung der Geschwindigkeit ist, sehe ich jetzt nicht, wieso die auf einmal absolut zu messen sein soll. Wenn ich eine Funktion f nur relativ messen kann, so kann ich insbesondere f' auch nur relativ messen.


    My 2 cents,


    Arne

    Moin Thilo,


    die spezielle Relativitätstheorie hat nicht umsonst die absoluten Bezugssysteme verbannt, kein Grund also, sie in der Allgemeinen Relativitätstheorie wieder einzuführen.


    Das beste Beispiel für die Unterschiede in beschleunigten Bezugssystemen ist das Auftreten von Scheinkräften aller Art (zum Beispiel die berüchtigte Zentrifugalkraft).


    Gruß,
    Caro

    Hallo Tilo,
    Beschleunigungen sind nicht relativ zu anderen Bezugspunkten, sondern einfach Ergebnis einer Krafteinwirkung. Das kannst Du auch ohne äußeren Bezugspunkt berechnen und messen. Die Piloten würden auch bei geschlossenen Fenstern sofort merken, wenn die Triebwerke anspringen und "Gas" geben. Dann nämlich sind sie nicht mehr "kraftfrei" bzw. schwerelos im Spaceshuttle. Die Schwerkraft als Besonderheit würde gleichermaßen auf Pilot und Raumschiff einwirken, so dass zunächst nicht bemerkt würde. Ein Trägheits-Kreisel würde die Richtungsänderung merken.


    Hier musst Du nur darauf achten, ob Du in einem kraftfreien Bezugssystem bist (ohne Schwerkraft, im idealen Raum) oder in einem beschleunigten Bezugsystem (z.B. Erdorbit, Freier Fall). Im ersteren Bezugssystem gelten die bekannten Zusammenhänge zwischen Beschleunigung und Endgeschwindigkeit, zurückgelegter Wegstrecke uneingeschränkt, im letzeren erst nach Transformation aus einem beschleunigten System ins andere. Jeder Orbit ist nämlich ein anderes beschleunigtes System. So kommt es, dass ein Spaceshuttle Gas gibt und schneller wird, auf eine höhere Bahn gelangt, länger um die Erde braucht (langsamere Winkelgeschwindigkeit), und von der ISS unter ihr eingeholt wird.


    Ob das Bezugssystem steht oder schon bewegt ist (soz. mit Anfangsgeschwindigkeit) spielt für die Krafteinwirkung keine Rolle. Beispiel: Spaceshuttle fliegt mitsamt Erdde, Sonne und Milchstraße ja auf Andromeda-Galaxis zu (aus deren Sicht). Genaugenommen schon wieder ein beschleunigtes System, aber als konstant zu betrachten über einen menschlichen Zeithorizont.


    Gruß

    Hallo Kalle,


    als Ergänzung zu Deinem Beitrag: In einem höheren, kreisförmigen Orbit ist nicht nur die Winkelgeschwindigkei kleiner. Die Absolutgeschwindigkeit ist ebenfalls kleiner. Beispiel: Erdnaher Satellit etwa 8 km/s, Mond etwa 1 km/s.


    Gruß


    Kurt

    Kalle,
    Du hast geschrieben:"Ob das Bezugssystem steht oder schon bewegt ist (soz. mit Anfangsgeschwindigkeit) spielt für die Krafteinwirkung keine Rolle", Genau das habe ich in einer frühreren Diskussion auch gemeint. Habe ich mich damals schlecht ausgedrückt?
    Gruss Hmaag

    Hallo Hans,
    gemeint? [;)]
    Ich denke, ich kann mir die Mühe sparen hier den gesamten Physikschulstoff plus Grundstudium zum Thema Bewegung, Kraft, Arbeit, Impuls zu rekapitulieren. Du bist, denke ich, fit genug oder weißt selbst, wo Du suchen musst.


    Gruß


    PS:
    Meine Empfehlung, das Buch 'Physik' von Halliday, Resnick, Walker (dt. Übersetzung, im Original in Amerika ein Klassiker für Studenten)

    Hallo Arne, Caro und Kalle,


    ich sehe das Ganze noch nicht so eindeutig. Am ehesten kann ich mich mit Kalle's Weg über die Kräfte anfreunden.


    Vielleicht habe ich auch eine andere Definition von relativ, als wie sie in der RT verwendet wird. Relativ bedeutet für mich erstmal nur, dass man irgendeinen Wert immer nur zwischen 2 Objekten messen kann, und nie für ein Objekt allein. Die Beschleunigung kann man aber für ein Objekt alleine genau ermitteln, also ist sie in dem Sinne nicht relativ.


    Ich betrachte übrigens immer erstmal den idealen Raum und lasse dabei die Kreisbewegungen etc. weg.


    Wenn die Beschleunigung komplett relativ wäre, könnte man nicht unterscheiden, welcher von den beiden Körpern beschleunigt. Beim Zwillingsparadoxon wäre auch nicht ersichtlich, wer von beiden am Ende langsamer gealtert ist. http://www.quantenwelt.de/klas…nzeit-beschleunigung.html


    Wenn man die Beschleunigung als eine Kraft sieht, dann wäre das Bezugssystem dafür erstmal nicht räumliche Punkte, sondern eine simple Kräfteskala. Könnte man das so sehen?
    Die Kräfte wären aber mit Vektoren versehen, so dass wir der Räumlichkeit doch wieder näher kommen.


    Gruß
    Tilo

    Tilo,
    vielleicht jetzt doch einmal ausholend. Die klassische Newton'sche Mechanik hat für 'irdische' Geschwindigkeiten faktisch genau die gleiche Definition wie Albert Einstein. Genaugenommen unterscheidet man die Momentangeschwindigkeit (Betrag, Richtung an einem bestimmten Ort/zu einem bestimmten Moment) von der Durchschnittsgeschwindigkeit (ermittelt über die Zeit, um von einem Ort zu einem anderen Ort zu gelangen.) Unter Orte versteht man hier, im Verhältnis zum Bezugssystem ruhende Orte (zumindest für den gesuchten Zeitpunkt bekannte Orte). Kurzum: einfache Vektorrechnung, wie sie jedes Navisystem beherrscht [;)].
    Beschleunigung tritt auf, wenn eine Kraft auf eine Masse einwirkt. Diese Kraft kann man messen, denn die Masse setzt ihrerseits eine Gegenkraft (Trägheit).


    Die RT stellt nun eine nicht weiter zu beweisende Behauptung auf (Grundannahme dieser Theorie, Axiom): Nichts kann sich schneller fortbewegen als mit LG. Und alle nichtbeschleunigte Bezugsysteme sind gleichberechtigt (spez. RT). Mathematisch muss man jetzt Geschwindigkeiten so addieren, dass niemals ein Betrag größer als LG auftritt. Die Lösungen dazu sind die Lorentz-Transformationen, also Längenkontraktion, Zeitdilation in 'relativistischen' Geschwindigkeitsbereichen.
    Praktische Folge: Je schneller jemand in seinem 'selbst gewählten' Bezugsystem ein Objekt wahrnimmt, desto langsamer verläuft für das Objekt (und dessen Bezugsystem) die Zeit, desto kürzer die Längen in Bewegungsrichtung. Das ist die Essenz der speziellen RT.


    Beispiel: Du stehst am Bahnhof und siehst den Zug wie einen BLitz vorbeifahren. Die Folge: Die Zugfahrgäste altern langsamer im Verhältnis zu Dir.


    Alles in allem läuft es immer auf's 'selbe hinaus: In welchem Bezugsystem ruhst Du, in welchem Bezugsystem ruht das beobachtete Objekt...


    Gruß



    Edit:
    Jetzt bitte nicht mit der Frage kommen, ob aus Sicht der Zugfahrgäste Du derjenige bist, der mit dem Bahnhof wie ein Blitz vorbeifegt. [:D]
    Wenn sich so zwei Zwillinge wieder treffen, ist der weitgereiste eindeutig jünger als der daheim gebliebene. (Falls der Knoten nicht platzt: Die Rückfahrt muss aus Sicht des Zuges dann mit 'doppelter Geschwindigkeit' durchgeführt werden, um den Bahnhof wieder einzuholen. 'Doppelt' heißt nur, noch näher an die LG heran, damit noch mehr Zeitdilation.)

    Hallo Kalle,


    also alles bezieht sich nur auf die unterschiedlichen Standpunkte der Beobachter.
    Das bedeutet also, dass für mich als Beobachter B der Körper A eine andere Beschleunigung erfährt als für den Körper A? Z.B. ich sehe, dass der Körper A eine Beschleunigung von 5m/s2 erfährt, während der Körper A aus seiner Sicht eine Beschleunigung von z.B. 10m/s2 erfährt?


    Gruß
    Tilo

    Hallo Tilo,


    schau Dir den Link vom vierten Beitrag des Threads an, insbesondere die Gleichung 4.446 und deren Herleitung. Daraus geht klar hervor, daß eine Beschleunigung x für Beobachter A eine Beschleunigung y für Beobachter B ist.


    Gruß


    Kurt

    Hi Tilo,
    ja und nein. Im relativistischen Bereichen erscheint dem Beobachter dies so. Nicht weil die Beschleunigung unterschiedlich ist, sondern der Zeitablauf und die zurückgelegte Wegstrecke (Zeitdilation, Längenkontraktion). Jedes Bezugsystem hat seine 'Eigenzeit' und seinen 'Meter' (als 300Mio-stel der Wegstrecke/Sekunde des Lichts.).


    Wenn die Natur es gewollt hätte, dann könnten wir mit unseren Sinnesorganen relativiste Effekte wahrnehmen und so sicher unterscheiden, ob ein Elektron 90%, 99% oder gar 99,9% LG hat. So aber erscheinen die uns alle fast gleich schnell. Würde man sagen: Dem einen fehlen noch 10%, dem zweiten 1% und dem dritten 0,1% zur LG, käme man den tatsächlichen Unterschieden verbal deutlich näher.


    Gruß


    PS: So 'Randerscheinungen' wie die Längenkontraktion, sorgen dafür, dass im CERN-Teilchenbeschleuniger ein Proton nicht mehr kugelrund ist, sondern plattgedrückt, wenn es auf ein zweites gegenläufiges Proton knallt. Die Knautschzone, in der die ganzen 'Urknall'-Teilchen aus dem Protonenaufprall entstehen, ist also dank Einstein kleiner als das Volumen des ruhenden Protons.

    Hi Tilo,
    glauben reicht leider nicht. 'Verstehen' wäre mir lieber. [;)] Du bist nicht alleine damit.


    Deine Links beschreiben so ziemlich genau das, was jetzt hier auch schon gesagt wurde.


    Früher als man die Erde als Mittelpunkt des Weltalls betrachtete, ging man unausgesprochen von einem absoluten Bezugssystem aus. (Quasi ein Fundament für all die Bewegungs-Sphären der Sonne, Sterne...). Newton lebte bei der Formulierung seiner Bewegungsgrundsätze schon in einer Zeit, da dies nicht mehr galt (Korpernikus, Galilio waren ihm bekannt und in England wurde man auch nicht vom Papst verfolgt), hat sich aber darüber noch nicht Gedanken gemacht. Er idealisierte einen Raum, in dem "eine" Zeit herscht. Einstein beschäftige sich als Patentangestellter mit diversen Patentanträgen zur Synchronisation von Bahnhofsuhren und war der erste (1905), der das Prinzip einer universellen Zeit in Frage stellte. Das Prinzip der Gleichzeitigkeit gilt nur subjektiv.


    Dass man sich in der Physik schwertat, kannst Du auch daran sehen, dass erst 1881-1887 mit dem Michelson-Morley-Experiment bewiesen wurde, das es keine absolute Vorzugsrichtung im Raum (und damit kein absolutes Bezugssystem) gibt. Widerlegung der Äthertheorie als Trägermedium für Licht und Hinweis auf die Konstanz der LG.


    Gruß

    Hallo Tilo,


    vermutlich habe ich Dein Problem erkannt. Wenn Du in einer geschlossen Kiste irgrndwo im Weltraum bist, hast Du keinerlei Information, ob Du Dich bewegst. Erst wenn Du aus der Kiste herausschaust und einen Gegenstand vorbeiziehen siehst, kannst Du sagen: Ich bewege mich relativ zu diesem Gegenstand (Bezugssystem).
    Anders bei einer Beschleunigung. Wenn Du in der Kiste gegen eine Wand gedrückt wirst, dann weißt Du, daß Du beschleunigt wirst. Es könnte das Triebwerk der Kiste gezündet haben. Du brauchst also keine Information von außerhalb, um die Beschleunigung festzustellen. Es ist auch völlig belanglos, ob Du andere Gegenstände sehen kannst, wenn Du aus der Kiste herausschaust.
    Mit anderen Worten: Die Geschwindigkeit kann nur im Vergleich zu anderen Gegenständen (Bezugssystemen) definiert werden, die Beschleunigung steht praktisch auf eigenen Beinen. Ich denke, das soll mit "absolut" ausgedrückt werden.


    Gruß


    Kurt

    Hallo,


    ich denke man müßte erstmal definieren, was man unter dem Begriff "absolute Beschleunigung" verstehen will.


    Soll das wie maul-wurf sagt bedeuten, das Beschleunigungen nur dann als relativ bezeichnet werden, wenn sie zwischen beliebigen Koordinatensystemen genauso transformieren wie Geschwindigkeiten? Wenn sie anders transformieren sollen sie absolut sein.


    Oder sollen Beschleunigungen als absolut gelten, wenn immer eindeutig entschieden werden kann welches der Koordinatensysteme beschleunigt ist und welches gleichförmig bewegt ist. Ein Astronaut in einer Rakete kann an seiner Gewichtskraft feststellen ob der Raketenantrieb eingeschaltet ist. Er kann seine Beschleunigung feststellen, ohne dabei auf äußere Körper Bezug zu nehmen.


    Für einen im Schwerefeld freifallenden Astronauten könnte man meinen er könne seine Beschleunigung nicht feststellen ohne auf äußere Körper bezug zu nehmen. Weil jedes Schwerefeld einen Gradienten aufweist kann er dies aber doch. Wenn er in der Kabine 4 Kugeln hat, dann bemerkt er zwischen den waagrecht voneinander entfernten Kugeln eine Anäherung und zwischen den senkrechten eine Abstandsvergrößerung während des freien Falls.


    Erst in einem gleichförmigen Feld (die Kraft ist unabhängig von der räumlichen Position im Feld) wäre die Beschleunigung nicht mehr absolut. In diesem Fall sind unbeschleunigte und in einem gleichförmigen Feld beschleunigte Körper nicht mehr unterscheidbar.


    Gruß Helmut

    Helmut,
    ein im Cockpit schwebender Kreisel, der seine Achslage beibehält, tut's auch, um die Richtungsänderung festzustellen.


    Ansonsten glaube ich einfach nur, dass Tilo jetzt verschiedene Problemkreise durcheinander bringt:


    Bezugssysteme und die klassische Transformation von einem Bezugssystem ins andere.
    RT und die Folgen (Lorentz-Transformationen) für Zeitablauf und Längenkontraktion.
    Kraft und deren zeitliche Einwirkung auf Massen (Impuls, Beschleunigung, Trägheit - Newtonsche Axiome der Mechanik)


    Gruß

    Ja, ich denke hier wurde wirklich von 2 unterschiedlichen Dingen geredet.


    Von verschiedenen Beobachtern aus ist die Beschleunigung relativ.


    Anders definiert ist sie im Gegensatz zur Geschwindigkeit, aufgrund der Tatsache, dass sich die Beschleunigung ohne Bezugspunkt ermitteln lässt, absolut.


    Mir ging es eigentlich um beides. Mir war vorher nur nicht klar, dass das 2 Verschiedene Dinge sind.


    Gruß
    Tilo

    Kalle,


    mir ging es auch um den Raum als mögliches Bezugssystem. Vielleicht sollte man erstmal den Begriff Bezugssystem definieren. Muss dieses Bezugssystem unbedingt starr sein, damit es ein Bezugssystem ist, oder kann es auch beweglich/veränderlich sein?
    Weil dann würde doch nichts dagegensprechen, dass der Raum ein Bezugssystem ist, eben ein veränderliches, in dem sich die Raumkoordinaten gegeneinander verschieben lassen, und deshalb Abstände, Geschwindigkeit und Zeit variieren.


    Gruß
    Tilo

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Kalle66</i>
    <br />Helmut,
    ein im Cockpit schwebender Kreisel, der seine Achslage beibehält, tut's auch, um die Richtungsänderung festzustellen.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Bezieht sich das auf den freifallenden Astronauten? Ich ging von einem radialen Fall aus. Da bringt der Kreisel nichts.


    Wenn du den freien Fall in einer Umlaufbahn meinst, dann zeigt der Kreisel nur die Abweichung von einer kreisförmigen Umlaufbahn an. Während des freien Falls in einer radialen Bahn oder in einer kreisförmigen Umlaufbahn, zeigt der Kreisel keine Änderung der Richtung an.


    Gruß Helmut

    Hallo Kurt,


    wenn man nur von Inertialsystemen spricht, zerstückelt man doch den Raum.


    Mir wäre es lieber, man würde das Universum bzw. den Raum als ganzes betrachten. Er lässt sich doch problemlos mit den Formeln von Einstein beschreiben.
    Dann könnte man doch auch die veränderlichen Geodäten als Bezugssystem ansehen. Und man könnte letztendlich zu einer Raumkoordinate, auch wenn diese sich ständig in Bewegung befindet, theoretisch eine Geschwindigkeit ermitteln.


    Gruß
    Tilo

    Hallo Hans,
    der Durchmesser eines freien Protons beträgt 1,7E-15 m. So steht's auch in der Wikipedia unter "Proton" und so will ich es glauben. Wär's ein "Ei" müsste es zwei und mehr Angaben geben...


    Selbst wenn eine solche Angabe nur statistischen Wert hat (Unschärferelation), so lässt sich über viele Protonen gemittelt damit rechnen.


    Wenn diese Protonen im CERN-Beschleuniger auf "fast" Lichtgeschwindigkeit gebracht werden, dann tritt für die Raumausdehnung in Flugrichtung eine Längenkontraktion dergestalt auf, dass die Durchdringungszeit eben nicht mehr vom oben genannten Kerndurchmesser und der LG berechnet wird, sondern eben von einem bereits "plattgedrückten" Proton (Wir sehen es zumindest aus unserem Bezugssystem so.) D.h. durch relativistische Effekte entstehen kürzere Stoßzeiten und auch veränderte Richtungen, in der die 'zerplatzenden' Protonen (allg. Teilchenschauer) auseinander fliegen.


    Nimm's mir nicht übel, wenn ich Dir über die Einzelheiten darüber nichts sagen kann. Wenn ich die wüsste ... das K für Kalle käme ganz an den Anfang des Alphabets für Physiker ... [:D][:D][:D]


    Gruß

Jetzt mitmachen!

Sie haben noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registrieren Sie sich kostenlos und nehmen Sie an unserer Community teil!

Benutzerkonto erstellen Anmelden