Masse im Weltall, Gewicht?
Hi, ich habe hier einen kleinen Text geschrieben, und ich bin mir nicht sicher, was jetzt richtig und falsch ist, da ich mich aufgrund meiner extrem vielen Überlegungen verwirrt habe :D :
Man nehme an, dass es im Weltall gar keine Anziehungen mehr gäbe und man absolut schwerelos wäre.
Würde man dann z.B. einen Tennisball anstoßen, würde dieser, da es keine Anziehungen gibt, konstant mit derselben Geschwindigkeit weiterfliegen bis er an ein massereiches Objekt stößt, außer es ist ein vollkommenes Vakuum.
Stößt man dann einen Tisch mit derselben Kraft an, würde dieser langsamer fliegen aufgrund der höheren Masse. Schließlich könnte man nicht einfach die Erde mit einem leichten Stoß bewegen, zumindest nur in einem extrem geringen Maße.
Nimmt z.B. einen Tennisball mit der Masse 1, einen Tisch mit der Masse 100, eine Kraft von 1 und eine Kraft von 100.
Stößt man den Tennisball mit der Kraft 1 an, fliegt dieser genauso schnell wie der Tisch, wenn man Ihn mit der Kraft von 100 anstößt.
Stößt man jedoch den Tennisball mit der Kraft 100 an und den Tisch mit der Kraft 1, fliegt der Tennisball sehr schnell und der Tisch merkt kaum etwas, trotzdem kommt er in eine auch wenn sehr langsame, konstante Geschwindigkeit.
Außerdem bräuchte man erst einmal einen festen Standpunkt, um sich bei dem Stoß nicht selber noch etwas zurückzustoßen, ähnlich ist es beim Schwimmen.
Ich glaube wenn man beide Objekte gleich schnell beschleunigen möchte, braucht man unterschiedlich hohe Kräfte aufgrund des Masseunterschieds, genauso könnte man die Masse im Weltall messen:
Stößt man ein Objekt mit einer Kraft von 1 so kann man messen, wie stark dieses beschleunigt wird, ein massearmes Objekt wird schneller beschleunigt aufgrund der kleineren Masse, und ist somit dann als geringere Masse zurückzuschließen.
Hingegen wird ein massereiches Objekt weniger beschleunigt aufgrund der größeren Masse, und ist somit als größere Masse zurückzuschließen.
Daher können sich wahrscheinlich auch Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, da diese eine Masse von 0 haben, und man somit 0 Kraft bzw. Energie braucht um diese zu beschleunigen, außer diese stehen komplett still, dann kann man gar nichts machen.
Ich glaube das mit den Photon ist nicht ganz richtig. LG
6 Antworten
Hallo Oskar Lang231,
also mit Deinem Text musst Du Dich nicht verstecken, das passt schon im Großen und Ganzen... ein paar Ungenauigkeiten sind drin.
Nimmt man an, dass es im Weltall gar keine Anziehungen mehr gäbe und man absolut schwerelos wäre. Würde man dann z.B. einen Tennisball anstoßen, würde dieser da es keine Anziehungen gibt konstant mit derselben Geschwindigkeit weiterfliegen bis er an ein Massereiches Objekt stößt, außer es ist ein vollkommenes Vakuum.
Den letzten Teilsatz würde ich ändern in "denn im Weltall herrscht ein sehr gutes Vakuum."
Das ist ja auch ein Grund, warum das einmal gestoßene Teil mit konstanter Geschwindigkeit weiterfliegt: Keine Reibung.
Stoßt man dann einen Tisch mit derselben Kraft an, würde dieser
langsamer fliegen aufgrund der höheren Masse. Schließlich könnte man
nicht einfach die Erde mit einem leichten Stoß bewegen, zumindest nur in
einem extrem geringen Maße.
Völlig richtig. Du könntest höchstens um den Fachausdruck der "trägen Masse" ergänzen. Spätestens an der Stelle
Ich glaube wenn man beide Objekte gleichschnell beschleunigen möchte,
braucht man unterschiedlich hohe Kräfte aufgrund des Masseunterschieds,
genauso könnte man die Masse im Weltall messen.
solltest Du den Begriff "träge Masse" aber bringen. Bei Interesse: Hier ist ein schöner Text dazu: http://www.einstein-online.info/vertiefung/TraegeSchwere
Nimmt z.B. einen Tennisball mit der Masse 1, einen Tisch mit der Masse
100, eine Kraft von 1 und eine Kraft von 100. Stoßt man den Tennisball
mit der Kraft 1 an, fliegt dieser genauso schnell wie der Tisch, wenn
man Ihn mit der Kraft von 100 anstoßt.
Das ist eigentlich die Stelle, die ich am meisten kritisieren würde. Niemals(!) in der Physik die Einheiten weglassen. Messgrößen bestehen in der Physik immer aus Wert+Einheit. Ohne Angabe von Einheiten kann man nicht mal entscheiden, ob der Satz richtig ist. Deswegen die Masse in kg und die Kraft in Newton. Wenn man sich das von Anfang an angewöhnt, kommt man viel weniger durcheinander.
Daher können sich wahrscheinlich auch Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, da diese eine Masse von 0 haben
Das ist richtig. Exakter ist aber: Photonen haben eine Ruhemasse von Null und bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit.
und man somit 0 Kraft bzw. Energie braucht um diese zu beschleunigen,
außer diese stehen komplett Still, dann kann man Garnichts machen.
Und das ist jetzt nicht richtig, was aber an den Eigenschaften von Photonen liegt - nicht an Deinen Überlegungen zur Masse oben.
Photonen können nicht stillstehen oder abgebremst oder beschleunigt werden. Ist es ein Photon, bewegt es sich auch immer mit Lichtgeschwindigkeit. Es kann nicht anders. Wenn es in eine Wand rennt (oder besser "auf eine Wand trifft), wird es entweder absorbiert oder reflektiert. Im ersten Fall schluckt die Wand das "Energiepaket". Es könnte dabei in Wärme umgewandelt werden oder auch nur ein einzelnes Atom anregen. Im zweiten Fall fliegt das Photon wieder mit Lichtgeschwindigkeit in eine andere Richtung davon.
Und ja, natürlich musst Du Energie aufwenden, um das Photon zu erzeugen, nämlich E = h * f.
Ich würde den Text deshalb mit dem "da diese eine Ruhemasse von 0 haben." beenden.
Grüße
Hab' ich mir schon gedacht. ;-)
Nur aus meiner Erfahrung hilft es wirklich, sich von Anfang an anzugewöhnen, dass eine Messgröße immer Wert + Einheit ist, nicht nur ein Wert. Sehr viele Verständnisprobleme in der Physik kommen daher, dass man seine Einheiten nicht sauber mitführt.
Ohne Einheiten verliert man aus dem Blick, was ein Wert, den man da aufschreibt, eigentlich bedeutet. Einheiten sind kein lästiges Beiwerk, ohne sie weißt Du nicht, was Du eigentlich für eine Größe vor Dir hast. Und es passieren Umrechnungsfehler.
Grüße
Photonen können nicht ......beschleunigt werden.
und ob diese beschleunigt werden. Jede Lichtablenkung ist eine Beschleunigung egal ob durch "materielle" Einflüsse oder durch Gravitation.
Außerdem gibt es Überlichtgeschwindigkeiten der Photonen unter Beschleunigung !
Die Forschung ist hier noch nicht abgeschlossen, nur die (angelernten) Statements sind sich hier "sicher".
Effektive Überlichtgeschwindigkeiten sind zumindest mir nur aus Zeilingers Beam-Versuchen bekannt.
Bei normaler Lichtausbreitung im materiefreien Raum sollte ein lokaler Beobachter immer c messen. Die Einschränkung bezieht sich natürlich Gravitationspotentialunterschiede, die dazu führen werden, dass ein entfernter Beobachter auf mehr oder weniger als c kann.
Mir reichen schon die ersten Sätze:
Man nehme an, dass es im Weltall gar keine Anziehungen mehr gäbe
Die Annahme eines Weltalls "ohne Anziehungen", das wäre ein Weltall ohne jeden körperlichen Inhalt. Das ist derart unsinnig, dass es es dazu keiner weiteren albernen Spekulationen bedarf. Wo nichts existiert, passiert auch nichts! Und dann ...
... und man absolut schwerelos wäre.
kommst Du mit der Schwerelosigkeit, das ist der freie Fall. Ein Körper ist im freien Fall, wenn Du ihm jede Unterlage entziehst, wenn außer den immer herrschenden Schwerkräften keine weiteren Kräfte auf ihn wirken. Und dieser dynamische Zustand ist natürlich im Weltraum etwas dauerhafter darzustellen als im Labor.
Deine weiteren Überlegungen sind weitgehend richtig: Wenn ich einen Körper anstoße, ihn also beschleunige, bewegt der sich von mir weg, bis er durch Hindernisse abgebremst wird, z.B. durch Reibungskräfte. Die sind unter irdischen Laborbedingungen schwerlich langfristig einzuschränken.
Kurzum: Du verwechselst hier die Schwerkraft mit der Reibungskraft!
Deine Überlegungen beziehen sich auf die Abwesenheit von Reibungskräften und nicht auf die absurde Abwesenheit von Schwerkräften, die sind nicht auszuschalten. Jeder Körper existiert nur mit Gravitationsfeld. Ohne die Schwere der Milliarden von Himmelskörpern gäbe es kein Weltall mit seinen Bewegungsgesetzen.
Das Gewicht ist die Kraft, die ein Körper aufgrund seiner Masse im jeweiligen Gravitationsfeld auf seine Unterlage ausübt. Ohne stützende Unterlage ist der Körper gewichtslos. Das nennen wir "Schwerelosigkeit". Das Wort ist natürlich irreführend, weil die Schwere (siehe "schwere Masse") ja nicht verschwindet.
Noch Fragen dazu?
Ich finde die Bezeichnung Kraft in dem zusammenhanf etwas problematisch, da
F=m*a
Also eine Krafteinwirkung eine Beschleunigung bewirkt.
Da wäre es dann natürlich wiederum von Relevanz, wie lange du diese Kraft auf das Objekt ausübst, etc.
Von daher würde ich eher von
P=m*v ausgehen,
also impuls gleich masse mal geschwindigkeit.
Nehmen wir an, du überträgst 100 fachen impuls und das objekt ist 100 mal so schwer wie ein vergleichsobjekt, dann fliegt es genauso schnell wie das vergleichsobjekt das nur mit dem einfachen impuls angestoßen wurde.
hast du 2 objekt mit gleicher masse und wendest bei einem davon den 100 fachen impuls an, dann fliegt es auch 100 mal so schnell wie das andere.
Wenn du tatsächlich Kraft aufwendest (anstelle des hier angenommenen Sofort-imuplsübertrags), dann würde das Obkejt für die Dauer des kraftaufwendens beschleunigt.
Sobald du es nicht mehr berührst, hat es dann ne konstante geschwindigkeit.
beachte allerdings dass das gleiche dann auch für dich gilt.
Übst du ne kraft auf ein objekt aus, wirkt auch eine gleich große kraft auf dich.
Du wirst also mit ner bestimmten beschleunigung nach hinten befördert.
Auch hier gilt: sobald der Kontakt und die krafteinwirkung weg ist, triftest du mit konstanter geschwindigkeit, allerdings in gegenrichtung des angestoßenen objekts, ins nirvana.
Theoretisch könntest du wohl tatsächlich mit der entgültigen Geschwindigkeit des Objekts, deiner eigenen masse und deiner eigenen Geschwindigkeit am Ende die Masse des Objekts bestimmen.
Frage ist natülich wie du deine eigene Geschwindigkeit messen willst :-D
Würde prinzipiell empfehlen sich bei Stößen nicht direkt mit der kraft zubeschäftigen sondern eher mit dem Impuls.
Impuls ist p=m*a und prinzipiell gilt im Vakuum (da keine Reibung, luftwiderstand, etc.) impulserhaltung, also die menge aller Impulse bleibt erhalten.
zu beginn sind dein und der impuls des objekts beide 0, da geschwindigkeiten gleich 0 sind.
Nach dem Stoß habt ihr beide den gleichen impuls betragsmäßig, nur die richtungen sind entgegengesetzt.
Dies bedeutet allerdings wegen p=m*v nicht unbedingt dass die geschwindigkeiten gleich sind.
Da eure massen unterschiedlich sind, sind es natürlich auch eure geschwindigkeiten.
Mache dir übrigens eines klar: Jdes Objekt hat zwar nach wie vor eine Masse,
allerdings ein Gewicht hat es nicht.
Denn was du angezeigt kriegst auf der Waage, ist die gewichtskraft
G=m*g
g ist irgendwas um die 9 und hat diesen Wert nur auf der Erde.
Auf dem Mond ist die Konstante kleiner und im vakuum ist sie sogar gleich 0
Von daher hat ein objekt zwar im Vakuum ebenfalls eine masse, aber kein gewicht mehr.
Wie es bei Photonen massemäßig aussieht, weiß ich nicht.
Beachte aber auch dass wir bei so teilchen schon bei quantenphysik sind.
Und da Zeitdillatation, Längenkontraktion, etc. ne Rolle spielen (zeit geht langsamer, längen sind länger oder kürzer als normal, etc.)
Da gelten so manche einfache zusammenhänge so direkt nicht mehr.
Dankeschön! Wir haben gerade erst mit dem Thema angefangen, deshalb habe Ich die Einheiten noch rausgelassen!
ich würde das mit dem festen standpunkt früher erwähnen, denn ohne den stimmt das davor nicht ganz.
das mit dem photon ist leider falsch.
photonen haben eine masse, auch wenn diese sehr gering und vernachlässigbar ist.
photonen beschleunigen ist nicht möglich. photonen entstehen durch das wechseln der energiestufe eines elektrons innerhalb eines atoms. die dabei frei werdende energie ist die energie des photons.
es gilt: E(photon) = h * f
h ist das planksche wirkungsquantum und f ist die frequenz des photons.
Soweit ich weiß, ist das Wording „Ruhemasse“ vs. „bewegte Masse“ veraltet, zumal man dann auch noch zwischen einer Längs- und einer Quermasse unterscheiden müsste.
schon klar, weil es keine ruhenden photonen gibt ^^ photonen bewegen sich immer mit lichtgeschwindigkeit.
wegen der masse:
es gelten folgende gleichungen:
E = h * f
E = mc^2
-> hf = mc^2
m = hf/c^2
(f = geschwindigkeit / wellenlänge)
m = h / c * wellenlänge
nehmen wir an ein photon hat die wellenlänge 500nm
m = (6,626*10^-34)/((3*10^8)*(500*10^-9))
das heißt die masse ist etwa
4*1^-33 kg
das ist etwa die masse eines elektrons geteilt durch 2mio
Danke für die Antwort & Rechnung, Ich bin erst in der 9. Klasse, daher kann ich bis jetzt nur was mit mc^2 anfangen :D das mit dem photon lasse ich einfach raus!
Und ja Photonen haben Masse
Photonen haben keine Masse aber Energie.. Das Konzept der relativistischen Masse ist überholt. Sie können aber Masse erzeugen. Siehe hierzu “Physik der Raumzeit von Taylor und Wheeler“. Ok, das hängt jetzt von der Definition des Begriffs Masse ab.
Danke für die Antwort! Ich hab die Einheiten rausgelassen, da wir grade erst mit dem Thema angefangen haben (Kräfte etc.). Ich wollte einfach nur den Vergleich darstellen. Außerdem haben wir noch nicht gelernt was genau jetzt z.B. 1 Newton ausmacht etc.