Frage von Langsamdenker, 27

Relativistische Massenzunahme?

Hallo,

ein Beobachter, der sich mit v relativ zu einem anderen ruhenden Beobachter bewegt, hat ja eine größere Masse. Die relativistische Masse. Aber wer schreibt ihm diese Masse zu? Fällt es dem bewegten Beobachter in seinem eigenen Inertialsystem selbst auf, dass er schwerer ist oder kann das nur der ruhende Beobachter feststellen? Ist die Masse ebenfalls vom Beobachter abhängig, wie Zeiten und Längen? Denn eigentlich müsste es dem bewegten Beobachter doch auffallen, dass er schwerer wird, wenn er beschleunigt und sich dabei nicht in einem Inertialsystem befindet?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 10

Ein Beobachter, der sich mit v relativ zu einem anderen ruhenden Beobachter bewegt hat ja eine größere Masse.

Die Formulierung provoziert mich direkt zu der Frage: Was ist ein ruhender Beobachter?

Die Relativitätstheorie heißt so nach dem Galilei'schen Relativitätsprinzip, und das besagt, dass Bewegung stets relativ ist. Es gibt nicht den schlechthin ruhenden Beobachter, sondern es gibt in unserem Fall zwei Beobachter A und B, von denen sich einer, B, mit |v› (so schreibe ich den Vektor) relativ zum anderen, A, bewegt. Allerdings ist es völlig richtig, zu sagen, dass sich A relativ zu B mit -|v› bewegt.

Von »relativistischer Masse« spricht man heute nicht mehr. Wenn man dies tut, so muss man dazu sagen, was man mit der Masse meint. Meint man die Trägheit und damit das Verhältnis zwischen Beschleunigung (also Änderung von v) und dazu erforderlicher Kraft, so müsste man die Masse als Tensor verstehen, da ein und dieselbe Kraft längs eine geringere Beschleunigung verursacht als quer.

Allerdings versteht man unter der Masse heutzutage das Verhältnis zwischen Viererimpuls (E/c; |p›) und Vierergeschwindigkeit (γc; γ|v›), so ist das ein Lorentz-Skalar, d.h. eine unter Lorentz-Transformation invariante Größe. Die Masse bzw. Trägheit der kinetischen Energie wird nicht der Masse des Körpers zugerechnet.

Aber wer schreibt ihm diese Masse zu?

Jeder, der den betreffenden Beobachter als nicht ruhend betrachtet - wenn er der veralteten Massendefinition folgt.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 5

Also, wie gesagt, wenn man die veraltete Massendefinition zugrunde legt oder stattdessen von γm als der Impulsmasse spricht, so kann man sagen, dass genau demjenigen eine größere Impulsmasse zugesprochen wird, der nicht als ruhend gilt, etwa B. Lorentz-Transformiert man, dass K_B zum neuen Referenzsystem wird, so ist es A, der eine erhöhte Impulsmasse hat.

Fällt es dem bewegten Beobachter in seinem eigenen Inertialsystem selbst auf?

Nein. Er kann darauf kommen, wenn er nicht sich selbst als ruhend betrachtet. Dem anderen Beobachter fällt es übrigens auch nicht auf, sondern auch er kann es erschließen, falls er sein Gegenüber nicht als ruhend betrachtet.

ist die Masse ebenfalls vom Beobachter abhängig, wie Zeit und Längen?

Impulsmassen ja. Selbstverständlich.

Denn eigentlich müsste es dem bewegten Beobachter doch auffallen, dass
er schwerer wird, wenn er beschleunigt und sich dabei nicht in einem
Inertialsystem befindet?

Wenn er beschleunigt wird, hat er ja nicht eine bestimmte, größere Impulsmasse, sondern sie wächst. Wenn sie konstant größer m ist, heißt das, dass seine Geschwindigkeit konstant ist. Und er befindet sich immer noch in einem Inertialsystem, nur keinesfalls in Ruhe,. Man kann Koordinatensysteme nicht verlassen.

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