Der grooße Physik-Thread

[derBenny]

Es geht mal wieder um die Zeit:
Ich habe in einem anderen Forum eine Diskussion darüber verfolgt, ob die Zeit an sich als 4. Dimension gesehen werden kann. Einer der Beteiligten war der festen überzeugung, dass die Zeit aus einer Art massenlose Materie besteht. Ist Materie nicht dadurch definiert, dass sie eine gewisse Masse/Energie aufweist und wie könnte man in ein dreidimensionales Raumdiagramm eine 4. Dimension einfügen?

...

Was spricht dagegen? Dimensionen sind ja nichts als Zahlenwerte, die man zur Beschreibung eines Kekses in einem "Raum" (nicht im "räumlichen" Sinn ^^) bracht. Du kannst die Position des Kekses mit nur drei Werten nicht beschreiben. Du brauchst nicht nur die drei Werte für seine X-, Y- und Z-Koordinaten, sondern auch einen Wert für die Zeit, denn selbst wenn er zur Zeit "t" noch auf dem Tisch gelegen hat, kann er sich zur Zeit "t + 10 Sekunden" schon in meinem Bauch befinden. Insofern ist die Zeit sicher eine vierte Dimension. Nur, dass du dich in ihr eben nur in eine Richtung bewegen kannst. ... oder so ...

und wie könnte man in ein dreidimensionales Raumdiagramm eine 4. Dimension einfügen

...

Der Mensch kann sich keinen Raum vorstellen, der mehr als drei Dimensionen hat, deshalb lautet die Antwort so:

Frage: Wie könnte man in ein dreidimensionales Raumdiagramm eine 4. Dimension einfügen?
Antwort: Völlig problemlos ...

Da wir uns aber, wie gesagt, nur drei Dimensionen vorstellen können (liegt an der Konditionierung unseres Gehirns) müssen wir uns irgendeine Hilfslösung basteln. Du könntest dir ganz viele dreidimensionale Raumdiagramme (karthesische Koordinatensysteme) nebeneinander vorstellen. Jedes von ihnen beschreibt das Universum zu einem bestimmten, jeweils unterschiedlichen Zeitpunkt.


Mal eine Frage, die in eine ähnliche Richtung zielt:
Weiß man eigentlich, ob Zeit und Raum diskret sind, ob sie also aus kleinsten Raumstücken bestehen, die sich nicht weiter teilen lassen? Gibt es ein Zeitintervall, das sich nicht mehr halbieren lässt? Ich hab' mal den Begriff der "Plank'schen Größe" gehört, hat diese Größe irgendwas damit zu tun?

[Schamane]

Eine Planklänge, hat den wert von 1,62*10^ -33

Sie beschreibt die Zeit in Sekunden, die ein Wurmloch aus dem Quantenschaum mit dem Maß in Meter offen bleibt, bevor es in sich zusammen fällt.
So weit ich weis, gibt es keinen kleinsten Raum. Als Begründung, dafür muss man bloß eine Lichtquelle hernehmen. Von jedem Punkt der Quelle gehen unendlich viele Fotonen aus.
Und die Zeit hat auch keine kleinste Einheit, denn sonst wäre die Anzahl unserer Paralleluniversen nicht mehr unendlich. Die Erklärung hierfür hast du schon selbst gegeben, mit diesem t+" " jede nahezu unendlich kleine Zahl kann für die Zeit eingesetzt werden.

[Tyrant]

Also ich kannte bis jetzt nur das Planck'sche Wirkungsquantum h = 6,62607*10^ -34 Js.

Eine Planklänge, hat den wert von 1,62*10^ -33

...

Eine Placklänge ist mir neu, aber sie beschreibt keine Zeit in sekunden, sondern einen Weg in metern!

Wikipedia: Plack-Einheiten

Das dürfte dann wohl auch die Frage mit dem kleinsten Raum und der kleinsten Zeit beantworten.

Von jedem Punkt der Quelle gehen unendlich viele Fotonen aus.

...

Huh?! Das währe mir neu. Wenn der Lichtquelle in einer unendlichen Zeit, eine unendliche Menge Energie zur Verfügung steht, dann strahlt sie in dieser Zeit auch unendlich viele Photonen ab. Wenn man die Anzahl der Photonen pro sekunde messen könnte, würde man dieses Ergebnisss nie bekommen.

@elite_benny
Wenn man also eine beliebige Zeit sagen wir mal t = 5s durch diese Plack-Zeit tp = 5,39121*10^ -44s teilen würde, dann hätte man die anzahl der Diagramme, die nötig sind um diese Zeit ohne Lücken dazustellen.

Das währen: n = t / tp = 5s / 5,39121*10^ -44s = 9,274*10^43
= 92.740.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000

Verdammt viele Diagramme.
Man hätte damit aber nur eine Zusätzliche Zeitachse erschaffen, (unabhängig von den drei Raumkoordinaten) auf der man diese zusätzlichen Diagramme unterbringen kann.

[Ricky]

So dann will ich auch nochmal was schreiben

Ich hab mir mal die Frage gestellt:
Wie "entsteht" Gewicht?
...also...was sind 1 kg....
ich bin zu folgendem Ergebnis gekommen:

Gewicht setzt sich zusammen aus der masse und dichte des Gewichtes und des tragenden gegenstandes (hier: Erde)
Ausserdem kommt noch die Rotation des tragendes Gegenstandes hinzu, wenn das Gewicht diesen berührt (also auf der Erde steht).
Durch die Rotation wird das Gewicht auf dem tragenden Gegenstand etwas leichter....

so und jetzt die Frage:
Stimmt das so?

MfG
shp|R1cky

[Schamane]

Gewicht setzt sich zusammen aus der masse und dichte des Gewichtes und des tragenden gegenstandes (hier: Erde)

...

ja ja das ist richtig, aber das Gewicht ist auch abhängig von der Geschwindigkeit mit der sich der Körper bewegt. Je höher die Geschwindigkeit desto höher die Energie. Energie=Masse.

[Ricky]

oh ja...sry ... hatte ich vergessen

aber du sprichst es ja grad so schön an Energie = masse

...stimmt das echt...bei annäherung an die lichtgeschwindigkeit nimmt die masse zu?
wie kann ich mir das vorstellen?...einfach mehr atome die plötzlich entstehen?

aber erstmal wichtiger:
zeit ist relativ..wenn ich schneller als du bin, dann altere ich langsamer....in wiefern altern denn atome? ... also was ist denn "gealterterten" atomen anders als an "jungen"

MfG
shp|R1cky

[Schamane]

also was ist denn "gealterterten" atomen anders als an "jungen"

...

Na ja das kommt darauf an ob man von "echten" atomen spricht, oder von ihren Isotopen.
Istotope geben ja gerne mal im laufe der Zeit alpha und beta Strahlung ab, ergo würden schnelle Isotope langsamer verfallen als langsame Isotope.

...stimmt das echt...bei annäherung an die lichtgeschwindigkeit nimmt die masse zu?
wie kann ich mir das vorstellen?...einfach mehr atome die plötzlich entstehen?

...

Also theoretisch wäre das möglich, aber praktisch auf keinen Fall. Energie Äußert sich ja durch Gewicht und Hitze. Wenn man versucht, mit Lichtgeschwindigkeit zu fliegen, müsse man Energie aufwenden, um zu beschleunigen. Gleichzeitig würde aber auch das Schiff schwerer werden und wieder abbremsen, ergo müsste man wieder Energie aufwenden um zu beschleunigen. Und immer so weiter. Irgendwann würde man nicht mehr schneller sondern immer nur noch schwerer, und deshalb ist es auch unmöglich Lichtgeschwindigkeit zu erreichen auch wenn man unendlich Energie zur Verfügung hätte.

[Ricky]

hmm....aber was meinst du mit schwerer...wo kommt denn das gewicht her? ... das hatten wir doch geklärt...aber hier gibbet ja eigentlich keinen anderen Gegenstand mehr...also...wieso schwerer...oder ... meinst du mit "schwerer" mehr Masse ???

MfG
shp|R1cky

[TheBiber]

Ich hab mir mal die Frage gestellt:
Wie "entsteht" Gewicht?
...also...was sind 1 kg....
ich bin zu folgendem Ergebnis gekommen:

Gewicht setzt sich zusammen aus der masse und dichte des Gewichtes und des tragenden gegenstandes (hier: Erde)
Ausserdem kommt noch die Rotation des tragendes Gegenstandes hinzu, wenn das Gewicht diesen berührt (also auf der Erde steht).
Durch die Rotation wird das Gewicht auf dem tragenden Gegenstand etwas leichter....

so und jetzt die Frage:
Stimmt das so?

...

Gewicht ist definiert durch die Wirkung eines Gravitationsfeldes auf eine Masse, nicht mehr und nicht weniger. Die Dichte hat damit überhaupt nichts zu tun.
Die Sache mit der Rotation hat allerdings mit der Trägheit und nicht mit dem Gewicht zu tun. Obwohl träge und schwere Masse im Endeffekt das gleiche sind, muss man zwischen Trägheit und Gewicht unterscheiden.

Zur Dimensions-Sache: Die Zeit ist nur nach der Relativitätstheorie eine vierte Dimension. Es gibt aber auch andere Möglichkeiten, am einfachsten wird dies durch diese Animation veranschaulicht:

[derBenny]

Stimmt, die Animation ist logisch, so habe ich das noch gar nicht betrachtet. Aber man muss bedenken, dass es nur eine Veranschaulichung ist.
Wenn du beispielsweise auf deinem Computer ein 3D-Spiel spielst, wird jedes Bild gerendert, das heißt, die theoretische 3D-Welt, die der Computer berechnet, wird auf zwei Dimensionen abgebildet, denn der Monitor ist flach bzw. zweidimensional. Und da unsere Welt nur aus drei Raumdimensionen besteht, ist jeder Versuch, eine vierte Dimension einzufügen, nur eine Abbildung auf drei Dimensionen, bzw, wenn man es jetzt noch wie bei der Animation auf den Computermonitor bringt, eine Abbildung von vier auf zwei Dimensionen.

Btw zeigt die Tatsache, dass die Masse (Gravitationskraft, oder was auch immer) eines Gegenstandes mit seiner Geschwindigkeit zunimmt, dass unser allgemeines Weltbild nicht stimmt. Natürlich kann man festlegen, dass dieses Phänomen eben auftritt, aber das ist nur eine Beschreibung (z.B. die allgemeine Relativitätstheorie). Nun muss man die ganze Angelegenheit interpretieren, d.h. sich überlegen, wie das Universum eigentlich aussieht. Denn zumindest nach meinem Bild vom Universum dürfte diese Massenzunahme eigentlich gar nicht passieren. Man kann sich natürlich damit abfinden, dass es diese Massenzunahme gibt, aber dann muss man akzeptieren, dass das vorhandene Bild vom Universum fehlerhaft ist.

Genauso hat man früher die Zyklen der Sterne hingenommen (die Tatsache, das die Sterne sich in irgendwelchen wirren Bahnen am Himmel bewegten). Man dachte, es wäre einfach so festgelegt. Erst als man auf die Idee kam, dass die Erde sich vielleicht gar nicht im Mittelpunkt des Universums befand, stellte man fest, dass sich diese komplexen, für jeden Stern individuellen Bahnen eigentlich nur aus der Kombination mehrerer Ellipsenbahnen zusammensetzten, die alle dem selben Muster entsprachen.

Ich denke, genausowenig wie diese Sternenzyklen darf man die Massenzunahme hinnehmen. Denn es muss eine einfachere Erkärung dafür geben, einen Grund dafür. Und den gilt es herauszufinden.

[Tyrant]

Gewicht und Masse

Eigendlich ist der Ausdruck: "Der Stein wiegt 100 kg." schon falsch. Das Gewicht/die Gewichtskraft ist das Porudukt aus Masse und Erdbeschleunigung und die Beschleunigung ist bei allen Planeten ziemlich unterschiedlich.

Dimensionen

Aus dieser Animation würde ich jetzt schließen, das der Raum 3 Dimensionen besitzt (Was er ja auch tut!) und auch die Zeit 3 Dimensionen besitzt welche sich überschneiden.

Massenzunahme

Ich würde mal sagen das dies mit dem Orbitalsystem erklärt wird. Ein Elektron welches mit Licht bestrahlt wird, springt in ein höheres Energieniveau. Dadurch hat die Energie/Masse zugenommen. Wenn man in einem Stecknadelkopf soundsoviel Billionen Atome hat, und jedes davon 1 eV aufnimmt kann man sich ja die neue Masse ausrechnen.

[TheBiber]

Zur Animation: Die Zeit hat da gar nichts zu suchen. Was die Animation darstellen soll, ist ein zweidimensionales Abbild eines dreidimensionalen Abbildes eines vierdimensionalen Körpers. Theoretisch könnte man das ganze immer weiter spinnen, allerdings ist das eher eine abstrakt-mathematisch-geometrische Überlegung und hat mit unserer konkreten physikalischen Welt relativ wenig zu tun.

Ich denke, genausowenig wie diese Sternenzyklen darf man die Massenzunahme hinnehmen. Denn es muss eine einfachere Erkärung dafür geben, einen Grund dafür. Und den gilt es herauszufinden.

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Nicht unbedingt. Die Massenzunahme ist lediglich wie alle physikalischen Theorien ein Realitätsmodell, dass in einem bestimmten Gültigkeitsbereich liegt. Auch unser allgemeines Weltbild ist nur ein Modell der Realität. Auf unserer Erde kann z.B. die Fallbeschleunigung g = 9.81 m/s² als Konstante angenommen werden. Ebenso kommt unser Alltag gänzlich ohne Relativitätstheorie und Quantenphysik aus. Sobald man allerdings ins grosse oder ins kleine geht, ist unser Alltags-Modell nur noch ein Spezialfall der beiden Theoriesäulen. Tatsache ist, dass physikalische Theorien alle in einem bestimmten Bereich eine bestimmte Gültigkeit haben und aus diesem Wissen einen Nutzen gezogen werden kann. Von dem her ist es egal, ob die Massenzunahme für uns eine Gültigkeit hat oder nicht, man nimmt sie hin und kann mit ihrer Hilfe in der Astronomie bessere Erkenntnisse erzielen.

[derBenny]

Ebenso kommt unser Alltag gänzlich ohne Relativitätstheorie und Quantenphysik aus. Sobald man allerdings ins grosse oder ins kleine geht, ist unser Alltags-Modell nur noch ein Spezialfall der beiden Theoriesäulen. Tatsache ist, dass physikalische Theorien alle in einem bestimmten Bereich eine bestimmte Gültigkeit haben und aus diesem Wissen einen Nutzen gezogen werden kann. Von dem her ist es egal, ob die Massenzunahme für uns eine Gültigkeit hat oder nicht, man nimmt sie hin und kann mit ihrer Hilfe in der Astronomie bessere Erkenntnisse erzielen.

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Naja, mit dem Weltbild der Bibel lässt es sich auch gut leben. Man kann auch sagen, dass der Stein zu Boden fällt, weil dort sein natürlicher Platz ist. Schon hat man eine Erklärung, die für den Alltag vollkommen ausreicht. Nur ist die Frage, ob man auf Dauer mit so einem offensichtlich falschen bzw. unvollständigen Weltbild leben möchte.

Nicht unbedingt. Die Massenzunahme ist lediglich wie alle physikalischen Theorien ein Realitätsmodell, dass in einem bestimmten Gültigkeitsbereich liegt.

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Aber es wäre doch erstrebenswert, eine große vereinheitlichte Theorie zu finden, die das alles erklären kann. Sie wäre natürlich etwas komplizierter als das allgemeine Weltbild, aber es muss doch im Interesse der Menschen liegen, die Wahrheit zu kennen.

[Tyrant]

Naja, mit dem Weltbild der Bibel lässt es sich auch gut leben. Man kann auch sagen, dass der Stein zu Boden fällt, weil dort sein natürlicher Platz ist.

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Natürlich kann man das sagen! Aber wenn man einfach sagt, ein Mensch der aus einem Flugzeug springt, fällt nach unten, weil dort sein Platz ist, hilft das nicht Berechnungen anzustellen, wie groß ein Fallschirm sein muss, um die Geschwindigkeit genügend abzubremsen. (Jedenfalls nicht wenn der Mensch dann noch leben soll! ) Man macht eben alles "berechenbar".

Aber es wäre doch erstrebenswert, eine große vereinheitlichte Theorie zu finden, die das alles erklären kann.

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Soweit ich weiß, ist eine der größten Herausforderungen der heutigen Physik, die Relativitätstheorie und die Quantentheorie zu verbinden. Es muss noch irgendetwas fehlen um die beiden lückenlos zusammenzufügen.

Zur Animation: Die Zeit hat da gar nichts zu suchen.

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Achso! Aber wenn man mit 3 Raumkoordinaten die exakte räumliche Position von etwas feststellen können, sind dann überhaupt weitere Dimensionen nötig oder entscheidend? Da es ja nach dem Raum-Zeit Abstand eine direkte Verbindung das Raumes mit der Zeit gibt, kann man sie diese warscheinlich am besten als 4. Dimension vorstellen.

BTW: Was studierst du eigendlich, wenn man fragen darf?!

[TheBiber]

Achso! Aber wenn man mit 3 Raumkoordinaten die exakte räumliche Position von etwas feststellen können, sind dann überhaupt weitere Dimensionen nötig oder entscheidend? Da es ja nach dem Raum-Zeit Abstand eine direkte Verbindung das Raumes mit der Zeit gibt, kann man sie diese warscheinlich am besten als 4. Dimension vorstellen.

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Das wird in der Relativitätstheorie auch so gehandhabt. Meine Animation bezieht sich allerdings auf eine andere Theorie.

BTW: Was studierst du eigendlich, wenn man fragen darf?!

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Momentan noch nichts, fange aber dieses Jahr mit Elektrotechnik an.
BTW, war halt einfach Klassenbester in Mathe und Physik und hab ein generelles Interesse, ein Teil meines Wissens hab ich von Wikipedia.

[Tyrant]

Das wird in der Relativitätstheorie auch so gehandhabt. Meine Animation bezieht sich allerdings auf eine andere Theorie.

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Und was ist das für eine Theorie. Ich muss zugeben, das ich mich mit bizarren geometrischen berechnungen, ein bisschen schwer tue.

Momentan noch nichts, fange aber dieses Jahr mit Elektrotechnik an.

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Elektrotechnik ist lustig!!! Ich bin auf einer Berufsfachschule im Fach Elektrotechnik und deshalb ist mein Wissen darüber auch am besten. Ansonsten ist der Physik-Stoff in der Realschule eh nicht so berauschend. Das heißt: Zum dritten mal Optik.

[TheBiber]

Und was ist das für eine Theorie. Ich muss zugeben, das ich mich mit bizarren geometrischen berechnungen, ein bisschen schwer tue.

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Theorie ist etwas zu viel gesagt. Im Grunde ist es nur eine geometrische Herleitung zur Erzeugung von unendlich vielen Dimensionen und aus diesen mathematischen Grundlagen lassen sich, wenn man sie auf das physikalische Weltbild überträgt die Relativitätstheorie beschreiben. Aber man muss klar unterscheiden zwischen dem abstrakten mehrdimensionalen Objekt und der vierdimensionalen physikalischen Raumzeit.

Elektrotechnik ist lustig!!! Ich bin auf einer Berufsfachschule im Fach Elektrotechnik und deshalb ist mein Wissen darüber auch am besten. Ansonsten ist der Physik-Stoff in der Realschule eh nicht so berauschend. Das heißt: Zum dritten mal Optik.

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Ich war auf dem Gymnasium, die Grundlagen bekommt man da sehr schön vermittelt.

[derBenny]

Soweit ich weiß, ist eine der größten Herausforderungen der heutigen Physik, die Relativitätstheorie und die Quantentheorie zu verbinden. Es muss noch irgendetwas fehlen um die beiden lückenlos zusammenzufügen.

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Ich wette, man hat es schon längst geschafft. Aber die Wahrheit über die Welt ist wahrscheinlich so enttäuschend (oder so unglaubwürdig), dass sie ihre Erkenntnisse absichtlich zurückhalten. ^^

[Tyrant]

Ich wette, man hat es schon längst geschafft. Aber die Wahrheit über die Welt ist wahrscheinlich so enttäuschend (oder so unglaubwürdig), dass sie ihre Erkenntnisse absichtlich zurückhalten. ^^

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Nope. Das hat unter anderem mit Elementarteilchen (Leptonen, Ferimonen usw.) zu tuen, die man nach 5 Jährigem Studium erst ansatzweise versteht! Ein Durchbruch in der Größenordnung kommt bestimmt im Fernsehen und in allen Zeitungen. Aber von der Wahrheit ist man noch weit entfernt.

Jetzt noch mal eine leicht zu beantwortende Frage (zumindest für Gymnasiasten ):

Was hat es mit der Winkelgeschwindigkeit auf sich? E = 0,5*Jw² | w = Omega
Also für was steht J und für was Omega?

Wir haben das komischerweise noch nicht durchgenommen und Wikipedia streikt schon seit gestern.

[TheBiber]

Was hat es mit der Winkelgeschwindigkeit auf sich? E = 0,5*Jw² | w = Omega
Also für was steht J und für was Omega?

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Die Winkelgeschwindigkeit ist die Drehgeschwindigkeit eines rotierenden Körpers. Je weiter ein Punkt weg vom Drehpunkt des Körpers ist, desto schneller dreht er sich. Man hat deshalb die Winkelgeschwindigkeit eingeführt, um ein allgemeines Mass für die Drehgeschwindigkeit zu haben. Die Einzelgeschwindigkeiten lassen sich dann mit dem Radius herausberechnen.

Winkelgeschwindigkeit: omega = dphi/dt, wobei phi der Winkel im Bogenmass ist.
Daraus lässt sich die Winkelbeschleunigung ableiten: alpha = domega/dt

Beides ist relativ analog zur Translationsgeschwindigkeit und -beschleunigung. Weiter ableiten lassen sich die das Drehmoment (analog zur Kraft): M = I*alpha, wobei I das Trägheitsmoment ist. Es entspricht der vektoriellen Summe der Massenpunkten multipliziert durch ihren quadratischen Abstand von einem Nullpunkt aus zu sehen: I = Summe aller m*r²
Für viele Körper gibt es bereits fertige Formeln für I, die meistens durch Integralberechnung hergeleitet wurden. In einfachen physikalischen Aufgaben kann man allerdings problemlos selbst I berechnen, z.B. bei idealen Hanteln.

Jedenfalls lässt sich dadurch jetzt die Rotationsenergie herleiten: E = 0.5*I*omega²

Allerdings lässt sich die Rotationsmechanik erst besser verstehen, wenn man einige Aufgaben dazu gelöst hat (erging mir genauso), da das ganze doch etwas abstrakt wirkt. Durch konkrete Beispiele wird aber schnell klar, wie das ganze gemeint ist.