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Gibt es unendliche Geschwindigkeiten?

Die Frage mag jetzt zwar zunächst etwas unlogisch klingen, weil die Relativitätstheorie dagegen spricht und die maximal mögliche Geschwindigkeit in jedem Bezugssystem nun mal Lichtgeschwindigkeit ist was ich auch nicht bezweifle.

Viel mehr ist aber meine Frage so zu verstehen, dass die Definition der Maximalen Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit nicht etwa nur an der Definition von Geschwindigkeit an sich geschuldet ist?

Als Beispiel dazu betrachten wir ein Raumschiff welches von der Erde aus zum nächsten Stern Proxima Centauri reist. Es hat dabei im Bezugssystem der Erde eine Geschwindigkeit nahe c.

Die Zeitdilatation führt nun dazu, dass der Beobachter auf der Erde feststellen würde, dass an Bord des Raumschiffs die Zeit beinahe still steht.

An Bord des Raumschiffs würde aufgrund der Längenkontraktion die Strecke zu Proxima Centauri hingegen nahe 0 werden. Anders gesagt für die Person an Bord des Raumschiffes ist die Ankunft beinahe instantan und er ist dabei kaum gealtert. Das ist auch konsistent mit der Beobachtung auf der Erde.

Wenn man nun die Geschwindigkeit aus Sicht des Raumfahrers klassisch errechnen würde wäre er für sich aus gesehen beinahe unendlich schnell gewesen.

Für die Personen auf der Erde vergehen bis zur Ankunft aber natürlich die etwa 4 Jahre die man mit Lichtgeschwindigkeit zu dem Stern brauchen würde (Zwillingsparadoxon).

Nehmen wir nun eine Beschleunigung hinzu so müsste das Raumschiff beliebig lange beschleunigen um beliebig nahe der Lichtgeschwindigkeit zu kommen aus dem Bezugssystem der Erde und die scheinbare Beschleunigung nimmt dabei ab.

Der Raumfahrer selbst hingegen würde hingegen, in seinem System, für die Reise eine konstante Beschleunigung erfahren. Aus klassischer Sicht würde er also auch hier für sich betrachtet beliebig schnell werden.

Was natürlich auch wieder konsistent mit dem oben Genannten ist.

In keinem dieser Beispiele wird lokal relativistisch die Lichtgeschwindigkeit erreicht oder übertreten. Die Unterschiede ergeben sich dann wenn man das ganze am Ende wieder klassisch betrachtet.

Der Grund warum ich eigentlich diese Frage anstoße ist eher, ob so eine Begründung dazu geeignet wäre für Laien so Dinge wie die Reisezeit zu anderen Sternen mit hohen Geschwindigkeiten zu erklären. Da ich es so anschaulicher finde. Viele Stoßen sich am Ende mit der Zeitdilatation oder ähnlichen diese Analogie würde es aber meiner Meinung nach etwas leichter erklärbar machen.

Universum, Astrophysik, Beschleunigung, Lichtgeschwindigkeit, Naturwissenschaft, Physik, Raumfahrt, Relativitätstheorie

Ist mein Studium „es wert?“?

Ist studiere jetzt erst im ersten Semester Physik.

es macht mir irgendwie schon Spaß, die Experimente in Experimentalphysik sind cool. aber Der Stress ist enorm. ich hatte in der Schule weder Physik, noch Chemie in der Oberstufe. Für ein Übungsblatt brauche ich locker 8-10 Stunden und wenn das 4 Stück in der Woche sind…Ist ziemlich hart alles bis jetzt, aber ich komme zumindest halbwegs mit. Es ist aber wirklich schwer die ganzen Übungsblätter zu bearbeiten. Irgenwie hat man nicht genug Zeit.

ich frage mich aber, ist der ganze Stress es wert? Ich wollte etwas studieren mit viel Mathematik und Logik, wollte aber kein Mathe studieren, da es total anders ist als in der Schule. Bis jetzt bin ich froh kein Mathe studiert zu haben, da analysis schon total anders ist und ich (bis jetzt) nicht so toll finde. Und Mathematik ist für mich in der Uni eher brotlose Kunst.

in theoretischer Physik machen wir „physikalisches Rechnen“. Da geht es momentan um Matrizen etc. Wie man eben rechnet, der Prof meinte, das ist ein „Crashkurs durch lineare Algebra“. Das macht mir momentan am meisten Spaß, da es mich eher an Mathematik an der Schule erinnert. Aber das ganze macht man auch nur ein Semester und dann gehen die physikalischen Themen los. Und ob mich das dann interessiert weiß ich nicht so recht.

Habe überlegt, sollte ich die Klausuren nicht bestehen, oder sollte es mir nach Weihnachten keinen Spaß mehr machen, zu Informatik zu wechseln?

die Sache ist halt, ich habe noch nie programmiert, ich habe es schon oft probiert, aber nie wirklich geschafft.

deswegen frage ich mich, ob es der Aufwand überhaupt wert ist. Die Jobaussichten sind gut, aber es gibt halt wenige Jobs für Physiker abseiten der Forschung. „Physiker können alles, aber nichts so richtig“ hört man oft.

aber in der uni basiert ein Informatik Studium ja meist eh eher auf Mathematik und Logik als auf Programmieren soweit ich weiß. So habe ich mir Physik vorgestellt. Viel Mathematik und diese Mathematik dann benutzen um Probleme zu lösen. Aber ist da Informatik nicht sogar ähnlich?

aber nach dem Studium als Informatiker den ganzen Tag nur programmieren? Weiß ich auch nicht ob ich das cool finde.

zumal ein Informatik Studium auch nicht gerade das leichteste ist.

Mathematik, duales Studium, Bachelor, Hochschule, Informatik, Physik, Universität

Ist die Fallbeschleunigung eines Körpers, wenn man diesen zusätzlich mit einer gewissen Kraft zum Boden hin anschubst, größer als die normale von 9,81m/s2?

Also ich bin mir nicht ganz sicher, ob ich das so richtig durchdacht habe, deshalb würde ich mich echt freuen, wenn ihr mir das sagen könntet:D

Wenn man jetzt auf der Erde steht und einen Körper hat, z. B. einen Ball, und diesen auf einer bestimmten Höhe hält, dann ist die Beschleunigung erstmal 0m/s2, der Körper ist im Stillstand, weil der Körper (Ball) dann eine Kraft (also die Gewichtskraft des Körpers) auf die Halterung (Hand) wirkt, die Hand aber eine gleich große, entgegengesetzte Kraft auf den Ball ausübt (3. Newtonsches Gesetz). Wenn man diesen dann loslässt, wirkt nur noch die Gewichtskraft auf den Ball, und er fällt mit einer konstanten Erdbeschleunigung von 9,81m/s2, wobei die Geschwindigkeit mit der Strecke, die der Ball gefallen ist, konstant zunimmt.

Das heißt dann:

Fges=Fg

m*a=m*g geteilt durch m

a=g

und die Beschleunigung auf der Erde ist rund 9,81m/s2.

Jetzt habe ich mir aber diese Frage gestellt:

Wenn man diesen Körper nicht einfach nur fallen lässt, sondern ihn noch Richtung Boden anschubst, fällt er ja schneller, also mit einer größeren "Anfangsgeschwindigkeit", als wenn man ihn nur fallen lässt. Das heißt, auf den Körper wirkt nicht nur dessen Gewichtskraft, sondern auch die Kraft, mit der man anschubst.

Das müsste dann heißen, dass die resultierende Kraft sich aus der Gewichtskraft plus der "Anschubkraft" zusammensetzt (wegen dem Superlationsprinzip/4.Newtonschen Gesetz).

Fges=Fg+Fa

wenn man dann das 2. Newtonsche Gesetz mit F=m*a nimmt, müsste dann sowas rauskommen:

m*ages=m*g+m*a1

Man kann dann ja die Masse m rauskürzen, indem man geteilt durch die Masse rechnet, weil die Masse ja gleich bliebt.

dann würde sowas rauskommen:

ages=g+a

Heißt das dann, dass die Beschleunigung, wenn man den Körper (Ball) zusätzlich anschubst, größer ist als die Beschleunigung wenn man den Körper (Ball) nur normal fallen lässt? Und ist meine Betrachtung richtig?

Also, dass ages > 9,81 m/s2

Oder habe ich einen Denkfehler? Wenn ja, dann ist meine Frage, warum der Körper dann mit einer größeren Geschwindigkeit fällt und somit schneller auf dem Boden aufschlägt, wenn er noch angeschubst wird, als wenn er nur fallengelassen wird?

Bewegung, Geschwindigkeit, Energie, Kraft, Beschleunigung, Formel, Gravitation, Mechanik, Physik, Physiker, freier Fall, Gewichtskraft, Kinematik, Newtonsche Gesetze, Spannenergie

Wie kann ich einen Takt von 50kHz mit dem Arduino Mega2560 erzeugen?

Hallo zusammen,

Wie oben schon beschrieben die Frage, wie ich einen Takt von 50kHz mit dem Arduino Mega2560 erzeugen kann.

Das ist mein derzeitiger Sketch:

const int outputPin = 5;  // digitale Ausgangspin
unsigned long startTime;   // Variable zur Speicherung des Startzeitpunkts


void setup() {
  pinMode(outputPin, OUTPUT);  // Setzen des Pin als Ausgang
  Serial.begin(9600);  // Starten der serielle Kommunikation mit 9600 Baud
}


void loop() {
  // Einschaltphase messen
  startTime = micros();  // Aktuelle Zeit speichern
  digitalWrite(outputPin, HIGH);  // Pin auf HIGH
  delayMicroseconds(10);  // Warten für die halbe Periode (T_high)
  unsigned long onTime = micros() - startTime;  // Berechnen Sie die Einschaltzeit in Mikrosekunden


  // Ausschaltphase messen
  startTime = micros();  // Aktuelle Zeit speichern
  digitalWrite(outputPin, LOW);  // Pin auf LOW 
  delayMicroseconds(10);  // Warten für die andere halbe Periode (T_low)
  unsigned long offTime = micros() - startTime;  // Berechnen der Ausschaltzeit in Mikrosekunden


  // Ausgabe der gemessenen Zeiten
  Serial.print("Einschaltzeit: ");
  Serial.print(onTime);
  Serial.print(" µs  ----  ");
  Serial.print("Ausschaltzeit: ");
  Serial.print(offTime);
  Serial.println(" µs");


  delay(1000);  // Eine Sekunde warten, bevor der nächste Zyklus beginnt
}


// Soll Periodendauer = 20µs -> f = 50kHz

Leider erhalte ich mit diesem Code folgende Ausgabe:

Einschaltzeit: 20 µs  ----  Ausschaltzeit: 16 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 20 µs  ----  Ausschaltzeit: 16 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 20 µs  ----  Ausschaltzeit: 20 µs
Einschaltzeit: 16 µs  ----  Ausschaltzeit: 16 µs
... usw.

Mir ist klar, das der Controller durch die Funktion Serial.print() und auch die delayMicroseconds() zeit verbraucht.

Gibt es aber eine möglichkeit möglichst genau einen Takt von 50kHz mit dem Arduino zu erzeugen?

Vielen Dank!

Computer, programmieren, Elektrik, Arduino, Physik, Sketch, arduino mega

Was hat es mit der Quantenfeldtheorie auf sich / wo lerne ich ohne Studium mehr?

Hallo, ich bin 17, mache Abitur und habe seit etwa einem halben Jahr unfassbare Liebe zur Physik gefunden, nachdem ich von der Relativitätstheorie und der theoretischen Möglichkeit von Zeitreisen in die Zukunft hörte.

Bevor es zur eigentlichen Frage geht, wenn diese frage zu lang ist oder nicht beantwortet werden kann, weil man die antwort darauf nicht kennt, bitte beantwortet mir das:

Meine Lehrer können mir hierbei nicht mehr helfen. Neben dem Abi studieren kann ich auch nicht und Physik ist mehr ein Hobby, zumindest jetzt noch. Kann ich trotzdem an Vorlesungen teilnehmen und Kontakt zu Professoren knüpfen um Fragen zu stellen, oder haben die keine Zeit für sowas.

Weiter zur Frage:

Seitdem ich 12 bin beschäftigte ich mich mit Chemie. Ich habe z.B Claydens Organische Chemie gelesen, Experimente gemacht und lustige Medikamente aus Vanille synthetisiert. Darin bin ich sehr fit.

Jetzt hörte ich von der Quantenfeldtheroie und mein Kopf brennt völlig. Ich kann praktisch nicht aufhören mich damit zu beschäftigen bis ichs verstehe. In der Chemie stellte ich mir Atome in einem Molekül immer wie Bausteine vor, die in ihrem inneren weitere, kleinere Bausteine mit lustigen Ladungen hielten. Eben Steine. Jetzt heißt es laut der Quantenfeldtheorie, dass Elementarteilchen Felder zugeordnet werden können. Nicht etwa wie beim Doppelspaltexperiment, bei dem Teilchen eine Wellenfunktion haben die bei Messung kollabiert, sondern dauerhafte Felder (wenn ich es richtig verstanden habe). Ein stiller Beobachter nimmt in einem kalten Vakuum keine Teilchen wahr, während ein bewegender Beobachter in diesem "Vakuum" plötzlich ein warmes Teilchengas wahrnimmt?!?!? Das ist ein Resultat dieser spezifischen "Feldereigenschaft".

Wie können Felder dann Bindungen eingehen? Die Bindungen entstehen ja durch Elektronen die wechselwirken. Und diese ganzen elektronen sollen jetzt keinen festen Ort haben? Wenn es wirklich Felder sind, die miteinander wechselwirken und so dafür sorgen, dass ein Atom eine Bindung eingeht und alle Elementarteilchen Felder sind, was ist dann noch real!? Was ist wo? Was ist wann (im bezug darauf, dass diese Felder im ganzen Universum sind und somit das "Teilchen" überall)?

Ich bin fest davon überzeugt, dass ein Physiker mich für diesen Text schlagen würde, da einige Dinge absolut falsch erfragt wurden. Ich bin kompletter Laie, will aber lernen, deswegen frage ich.

Würde es denn helfen, die Mathematik dahinter zu kennen und zu verstehen, um mir auch irgendwann visuell vorstellen zu können was das alles ist? Wenn ja, wo fange ich da an?

Atom, Naturwissenschaft, Physik, Quantenmechanik, Quantenphysik

Grundlagen, Wiederstände in einer Parallelschaltung?

Ein Heizstrahler hat 3 unterschiedliche Leistungsstufen -P1= 1kW, -P2= 2kW, -P3= 3kW Stufe 1 hat einen widerstand ,R1. Stufe 2 besteht aus den Teilwiderständen R1 und R2. Stufe 3 hat die Teilwiderstände R1 und R3. Wie groß müssen die Wiederstände und Teilwiderstände sein, wenn der Heizstrahler an 230V angeschlossen werden soll ?

Ich finde nur folgende Lösung:

R1 = 52,9 Ohm

Stufe 2

Rges :26,45 Ohm, R2 52,9 Ohm

Stufe 3

Rges : 17,63 Ohm, R3 26,45 Ohm

Schreibe morgen eine Arbeit über Parallelschaltungen und habe leider keine Lösung für diese Aufgabe. Habe nicht viel gefunden was mir helfen könnte. Chat GPT Lösung pass aus meiner Sich überhaupt nicht:Um die Widerstände und Teilwiderstände für die verschiedenen Leistungsstufen des Heizstrahlers zu berechnen, müssen wir das Ohmsche Gesetz anwenden. Hier ist die Berechnung für jede Stufe:

  1. Stufe 1 (P1 = 1 kW, U = 230V):
  2. In Stufe 1 haben wir nur den Widerstand R1. Verwenden wir das Ohmsche Gesetz (U = I * R), um R1 zu berechnen:
  3. �1=�2/�1⇒�1=�2/�1=(230�)2/(1��)=52900Ω
  4. P1=U2
  5. /R1⇒R1=U2
  6. /P1=(230V)2
  7. /(1kW)=52900Ω
  8. Stufe 2 (P2 = 2 kW, U = 230V):
  9. In Stufe 2 haben wir die Teilwiderstände R1 und R2. Die Gesamtleistung beträgt 2 kW. Wir können die Formel P = U² / R verwenden und die Gesamtleistung auf die beiden Teilwiderstände aufteilen:
  10. �2=�2/(�1+�2)⇒�1+�2=�2/�2=(230�)2/(2��)=52900Ω
  11. P2=U2
  12. /(R1+R2)⇒R1+R2=U2
  13. /P2=(230V)2
  14. /(2kW)=52900Ω
  15. Da wir R1 bereits für Stufe 1 berechnet haben (52900 Ω), können wir den Wert von R2 ermitteln:
  16. �2=(�1+�2)−�1=52900Ω−52900Ω=0Ω
  17. R2=(R1+R2)−R1=52900Ω−52900Ω=0Ω
  18. In Stufe 2 beträgt der Teilwiderstand R2 also 0 Ohm.
  19. Stufe 3 (P3 = 3 kW, U = 230V):
  20. In Stufe 3 haben wir die Teilwiderstände R1 und R3. Die Gesamtleistung beträgt 3 kW. Ähnlich wie in Stufe 2 verwenden wir die Formel P = U² / R und teilen die Gesamtleistung auf die beiden Teilwiderstände auf:
  21. �3=�2/(�1+�3)⇒�1+�3=�2/�3=(230�)2/(3��)=52900Ω
  22. P3=U2
  23. /(R1+R3)⇒R1+R3=U2
  24. /P3=(230V)2
  25. /(3kW)=52900Ω
  26. Da wir R1 bereits für Stufe 1 berechnet haben (52900 Ω), können wir den Wert von R3 ermitteln:
  27. �3=(�1+�3)−�1=52900Ω−52900Ω=0Ω
  28. R3=(R1+R3)−R1=52900Ω−52900Ω=0Ω
  29. In Stufe 3 beträgt der Teilwiderstand R3 also 0 Ohm.

Zusammengefasst:

  • In Stufe 1 ist der Widerstand R1 52900 Ohm.
  • In Stufe 2 besteht der Widerstand aus R1 (52900 Ohm) und R2 (0 Ohm).
  • In Stufe 3 besteht der Widerstand aus R1 (52900 Ohm) und R3 (0 Ohm).

Die Werte der Teilwiderstände R2 und R3 sind beide gleich null, da in diesen Stufen keine entsprechenden Widerstände vorhanden sind.

Hilfe wäre super, LG

Elektrik, Elektro, Physik, Schaltung, Widerstand

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