Unendlich schnell fallen?
Sagen wir es gibt keinen Luftwiderstand usw. Und dann würde man irgendwo unendlich lange runterfallen. Würde man dann theoretisch unendlich schnell werden und somit schneller als Lichtgeschwindigkeit werden? Denn wenn etwas fällt wird es ja immer schneller
12 Antworten
Nehmen wir mal an ein Objekt erfährt eine konstante Beschleunigung in seinem Bezugssystem.
Dann führt man am Ende diesem Objekt Energie zu.
Wenn man sehr schnell wird dann geht zwar der Energieanstieg immer noch linear allerdings muss man hier mit der relativistischen Energie rechnen und hier ist der Lorentzfaktor versteckt.
Dieser Faktor hat die Wirkung, dass ein Energieanstieg eine immer kleinere Geschwindigkeitsdifferenz erzeugt. Somit nimmt im Bezugssystem des ruhenden Beobachters die scheinbare Beschleunigung des Objekts ab und es wird niemals Lichtgeschwindigkeit erreichen.
Also selbst wenn man in seinem eigenen Bezugssystem durchgehend konstant beschleunigt wird man nie die Lichtgeschwindigkeit überschreiten. Der einzige Grund warum es so etwas wie konstante Beschleunigung bei konstanter Kraft in der newtonschen Physik gibt ist weil sich diese Effekte erst nahe der Lichtgeschwindigkeit abspielen. Für Autos oder dergleichen sind diese Effekte also nicht relevant.
Nein. Die Lichtgeschwindigkeit kann nicht überschritten werden.
Außerdem: Wohin würde man denn fallen wollen? Dazu müsste es einen schweren Körper geben, von dem man per Gravitation angezogen wird.
Ich stecke nicht in den physikalischen Details drin. Aber ich stelle mir vor, dass die Gravitation über sehr große Strecken hinweg auch nicht so stark wirkt wie in der Nähe. Sonst würden wir Menschen ja sonst wohin im Weltall gezogen werden, zu irgendwelchen schwereren Himmelskörpern, statt auf der Erde zu bleiben.
Jeder Körper wird, wenn man es genau nimmt, immer von mehreren Seiten gezogen, also in verschiedene Richtungen gleichzeitig. Dabei gewinnt die stärkste Kraft.
Nein weil die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante ist. Nichts kann schneller als Licht sein. Selbst wenn das Licht von einem Auto abgestrahlt wird, welcher sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, ist das Licht nicht schneller.
Unsere Alltagsrealität sagt uns, dass wenn wir im fahrenden Auto einen Stein auf z.b. 5km/h beschleunigen und das Auto mit einer Geschwindigkeit von 50km/h fährt, der Stein mit
50km/h+5km/h an einem ruhenden Beobachter der Geschwindigkeit 0 relativ zum Auto vorbeifliegt.
Das gilt aber nicht für Licht. Währe also unser Stein mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs, dann würde sich die 50km/h des Autos NICHT auf die Lichtgeschwindigkeit dazu addieren.
Licht ist also für alle Inertialsysteme gleich schnell, diese Annahme ist die Geburtsstunde der Relativitätstheorie von Albert Einstein.
Ein Inertialsystem könnte in diesem Fall z.b. das Auto sein, welcher mit konstanter Geschwindigkeit fährt. Wichtig ist die konstante Geschwindigkeit. Ändert sich die Geschwindigkeit weil das System beschleunigt wird, so handelt es sich nicht mehr um ein "Inertialsystem".
Außerdem geht es schon alleine aus dem Grund nicht, weil du nicht ewig fallen kannst. Irgendwann wird die Erdoberfläche erreicht. Potentielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt woraus sich die Fluchtgeschwindigkeit nach Newton ergibt.
Nein, weil die Lichtgeschwindigkeit das absolute Maximum ist, der sich alles unterordnen muss, auch Raum und Zeit.
Leider nicht. Selbst wenn es ein ideales System gäbe, wo absoluter freier Fall möglich wäre, geht es nicht schneller. Nahe an der Lichtgeschwindigkeit ändert sich auch die Zeit, du wirst also nicht so schnell älter.
Schau mal unter https://www.youtube.com/watch?v=HG5AvxH4WzY
Beschleunigung macht ein Objekt nicht primär schneller, sondern sie fügt dem Objekt kinetische Energie hinzu. Bei Geschwindigkeiten, die klein gegen die Lichtgeschwindigkeit sind, führt das tatsächlich zu einer Geschwindigkeitserhöhung. Bei relativistischen Geschwindigkeiten aber wandert ein immer größerer Teil dieser Energie in die relativistische Masse* des Objekts, immer weniger in die Geschwindigkeitserhöhung - das Objekt wird träger, aber kaum noch schneller.
*) Masse ist bei hohen Geschwindigkeiten kein konstanter Skalar, sondern ein richtungsabhängig lorentztransformierter Tensor
Hat es sich nicht eher durchgesetzt die Masse als körpereigenschaft und eben skalar zu definieren?
Ich kenne zwar den Begriff der relativistischen Masse allerdings wurde mir gesagt, dass dieser eben nicht mehr wirklich verwendet wird und der Begriff Masse bzw das Formelzeichen m immer für die Ruhemasse steht.
Stattdessen verwendet man eben nur die relativistische Energie und den relativistischen Impuls.
die Masse als körpereigenschaft und eben skalar zu definieren
das ist die Ruhemasse. Man kann aber auch eine relativistische Masse aus dem relativistischen Impuls ableiten, die dann richtungsabhängig ist. Jeder darf in den Begriffen denken, die für ihn handlicher sind, solange die Beziehungen zwischen ihnen klar definiert und konsistent sind. Für die Antwort auf diese Frage finde ich den Begriff der relativistischen Masse einfach praktischer, sonst muss man den Fragesteller erst auf einen Umweg über andere Begriffe schubsen.
Ich weiß das ich da von der Ruhemasse geschrieben habe, darum geht es ja in meinem Kommentar.
Mir wurde eben nur gesagt, dass der Begriff der relativistischen Masse zu falschen Vorstellungen führen könnte. ZB wenn man die Ablenkung von Photonen im Gravitationsfeld beschreiben will liefert das einsetzen der relativistischen Masse von diesen in das newtonsche Gravitationsgesetz eben ein falsches Ergebnis.
Die relativistischen Masse ist eben nur in den beiden Formeln für den relativistischen Impuls und die relativistische Energie brauchbar, sonst eigentlich nicht.
Unser Physikprofessor hat das mal in einer Vorlesung eben auch so explizit erwähnt.
ZB wenn man die Ablenkung von Photonen im Gravitationsfeld beschreiben will liefert das einsetzen der relativistischen Masse von diesen in das newtonsche Gravitationsgesetz eben ein falsches Ergebnis.
Wenn der Missbrauch eines Begriffes immer den Begriff obsolet machen würde, dann könnte es überhaupt keine Kommunikation geben. Alle physikalischen Begriffe sind kontextbehaftet und nur in den Zusammenhängen gültig, für die sie definiert wurden. Hier auf GF wimmelt es von Fragen von Schülern, die sich irgend eine passend erscheinende "Formel" genommen haben und sich wundern, warum sie auf das falsche Ergebnis gekommen sind. Für die werden die Unterrichtsbegriffe auch nicht abgeschafft.
Es geht einfach nur darum, dass es nur 2 Formeln gibt in denen die relativistische Masse einfach so verwendet werden kann. Dem relativistischen Impuls und der relativistischen Energie.
Sie ist in dem Sinne nicht obsolet aber findet einfach keine Anwendung außer vielleicht in Populärwissenschaftlichen Veröffentlichungen ansonsten wird sie gemieden.
ich meinte einfach diese hier https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity
Das ist die longitudinale Komponente, deren Korrektur die Impulserhaltung in schnell bewegten Inertialsystemen in Ordnung bringt (man sieht übrigens, dass man das für Photonen im Gravitationsfeld nicht mal versehentlich verwenden kann, weil der Wert unbestimmt ist). Für die transversale Komponente gibt es auch eine Herleitung, die ich auf die Schnelle nicht finde. Ob man das jetzt nicht oder nicht mehr relativistische Masse nennt, ändert nichts an der Gültigkeit.
Ich weiß was du meinst allerdings hatte Einstein selbst bereits bedenken zu diesem Begriff wobei eine Aussage von ihm auch in dem von dir verlinkten Artikel zu finden ist:
It is not good to introduce the concept of the mass of a moving body for which no clear definition can be given. It is better to introduce no other mass concept than the ’rest mass’ m. Instead of introducing M it is better to mention the expression for the momentum and energy of a body in motion.
Daher findet sich diese Konzept auch nicht in seinen späteren Arbeiten und auch nicht in den meisten davon abgeleiteten Arbeiten.
Bleibt die Frage, was man bei folgendem Frage-Antwort-Dialog macht, wenn man nicht mit "Masse" antworten kann:
F: die Beschleunigung wirkt auf das Objekt und erhöht seine Geschwindigkeit?
A: sie erhöht die kinetische Energie. Bei höheren Geschwindigkeiten geht immer weniger davon in die Geschwindigkeit.
F: wenn die kinetische Energie nicht in Geschwindigkeit geht, wohin geht sie dann?
A: äähhh....
Die Antwort Masse ist deshalb so einfach, weil der Gamma-Term in der bekannten relat. Ekin-Gleichung (https://whatsinsight.org/relativistic-kinetic-energy/) als eine "Art Masse" m0*Gamma interpretierbar ist. Wenn man das nicht tut, wie formuliert man das dann? Schreibt man dem Fragesteller die Formel hin und sagt "man braucht einfach mehr Energie pro Geschwindigkeitszuwachs" - das würde mir nicht helfen, wenn ich Fragesteller wäre.
Natürlich geht sie in die Geschwindigkeit das ist es ja nur ist eben das Verhältnis von Energie zu Geschwindigkeit nicht einfach nur E=mv²/2 das gilt eben nur in der Newtonsche Physik. Je näher v zu c geht desto stärker steigt die kinetische Energie mit v.
Das Objekt wird aber nicht schwerer oder leichter, denn das Objekt verändert seine Eigenschaften ja nicht, das was sich ändert ist die Beobachtung des Objektes bzw die Geometrie der Raumzeit.
In dem von dir verlinkten Wikiartikel steht auch darüber etwas:
The concept of "relativistic mass" is subject to misunderstanding. That's why we don't use it. First, it applies the name mass – belonging to the magnitude of a 4-vector – to a very different concept, the time component of a 4-vector. Second, it makes increase of energy of an object with velocity or momentum appear to be connected with some change in internal structure of the object. In reality, the increase of energy with velocity originates not in the object but in the geometric properties of spacetime itself.
Aber es ist doch so dass man immer schneller wird. Oder würde da die Formel einfach abbrechen?