neue Erkenntnisse in der Physik

[Janina]

Die Erbsen würden beim Verlassen des rotierenden Rohres einen tangentialen Impuls (m*v) mitbekommen. Dadurch würde - wie schon vom Zeus erwähnt - die Flugbahn der Erbsen geändert.Letzteres wäre bei den masselosen Photonen nicht der Fall. Diese können keine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente bekommen und Masse haben sie auch nicht, die armen Kleinen...

Mach dich mal locker. Ob sie nun an Geschwindigkeit oder an Frequenz zulegen, ist auf der Impulsskala egal. Da bleibt alles so wie aus der Vektorrechnung gewohnt. Wenn die Zunahme beim Impuls nicht aus v kommt, dann eben aus gamma. Also bleibt hier doch alles wie bei den Erbsen.

Diese Bezugssysteme sind irreführend. Das mit dem Bällepass zwischen zwei Motorradfahrern ist (ohne Luftreibung) ok, aber hier geht es um einen Winkelschwenk, nicht um eine Translation. Ein rotierendes Bezugssystem ist kein Inertialsystem, in diesem kannst du nicht argumentieren, dass der Laser eine geradlinige Bewegung aus der Mündung des Lasers vollführt.

Angenommen wir würden auf Motorädern nebeneinander herfahren, so könnten wir uns Bälle zuwerfen. In unserem Bezugssystem bewegt sich der Ball senkrecht zur Fahrrichtung. Vom erdgebundenen Bezugssystem bewegt sich der Fall aber in einer diagonalen Linie..., der hin und hergeworfene Ball beschreibt also eine Zickzacklinie, die so ähnlich aussehen könnte, wie die weiße Straßenmarkierung.

Richtig. Und das gibt aus geometrischen Gründen die Zeitdehnung wieder. Von außen: Geschwindigkeit auf der Zickzacklinie = c, von innen: Geschwindigkeit oszillierend auch = c. Aus der geometrisch verzerrten Strecke folgt dann derselbe Verzerrungsfakor in der Zeit, um c konstant zu halten.

[Zeus]

ich muss mal wieder aufgrund des Links von janina eine "komische Frage" für euch stellen

an der Formel ist leicht zu erkennen, dass die Ruhmasse von irgend etwas immer 0 ist, in dem Moment, wo v den Wert von c hat. Das heißt, ein Photon, welches ohnehin nur mit Lichtgeschwindigkeit fliegen kann, hat gemäß jener Formel auf jeden Fall die Ruhmasse von 0. Darum steht für mich da die Frage im Raum, ob wir überhaupt bei einem Photon jemals von einer "Ruhmasse" sprechen können, wenn es sowieso nur mit Lichtgeschwindigkeit fliegen kann; denn die Formel impliziert ja ganz klar, dass selbst bei einem positiven Ruhmassenwert die dynamische Masse immer 0 wäre.....

Ich hoffe, die Frage ist zu verstehen, die sich daraus ergibt?

m0 ist die Newtonsche [Ruhe]-Masse (also eigentlich keine Variable).
Ich würde deshalb die Formel anders schreiben, damit sie mehr Sinn macht.
m = m0 / √ (1- v²/c²)
Deutung
Die dynamische Masse m ist identisch mit der Ruhemasse m0, also wenn v = 0.
m nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit v zu und wird bei fast Lichtgeschwindigkeit riesig.
Bei v = c hat die Gleichung eine Singularität oder Definitionslücke.

[...]In dem mathematischen Teilgebiet der Analysis hat eine Funktion Definitionslücken, wenn einzelne Punkte aus ihrem Definitionsbereich ausgeschlossen sind[...]
zum Beispiel weil die Funktion dort gegen unendlich strebt[...]

[seeadler]

lieber Zeus,

genau damit habe ich ein Problem :

Die dynamische Masse m ist identisch mit der Ruhemasse m0, also wenn v = 0.

Denn die Ruhmasse ist ja immer dann als Ruhmasse anzusehen, wenn sie sich in Relation zu mir nicht bewegt. Doch, wie ist es, wenn sich die "Ruhmasse und ich mich in einem gemeinsamen Bezugsystem befinden, welchen bereits mit vielleicht 200.000 km/s im Raum bewegt? Denn in dem Moment musst du ja sowohl deine Ruhmasse als auch mich bereits als "dynamische" (relativistische) Masse vom Wert m = m0 / √ (1- v²/c²) betrachten, wir beide haben somit bereits eigentlich eine "erhöhte Ruhmasse" um hier den 1,34 - fachen Wert in Bezug zur Ausgangssituation, bevor wir jene 200.000 km/s inne hatten.
Ich meine, unsere Basis der Berechnungen von Geschwindigkeiten setzt uns doch immer auf v=0, selbst denn, wenn wir uns rein gedanklich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würden. (Mein damaliger Hinweis, dass wir auch dann noch vollkommen normal eine Geschwindigkeitsspanne von 0 - 300.000 km/s vor uns hätten, wenn wir uns in Beziehung zu einem "wirklich" absolut ruhenden Bezugssystem bereits mit 299.999 km/s bewegen würden: Somit wären hier jene fehlende Differenz von 299.999 km/s bis 300.000km/s zu übertragen auf = 0 - 300.000 km/s mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen.

Somit ist m.E. meine Aussage berechtigt, als ich schon vor vielen Beiträgen feststellte, dass es eigentlich keine Ruhmasse sondern stets nur eine dynamische Masse gibt. Jene Ruhmasse selbst quasi nur als Bezugsmasse fungiert.

Jene Überlegung beinhaltet : gibt es überhaupt eine absolute Ruhmasse? Und wenn ja, wir könnte man dies feststellen? Sind dann nicht auch die ermittelten Werte für Die Protonen von 1,672*10^-27 kg oder den Elektronen von 9,108*10^-31 kg nicht ebenfalls dann einfach nur flexible dynamische Massen? Kann es sein, dass sich dabei vielleicht sogar das Verhältnis der Elektronenmasse zur Protonenmasse ebenso ändert, wenn ich eine andere Geschwindigkeit einnehme, weil ja hier die Ausgangssituation auch schon eine andere ist, denn im Verhältnis zur Protonenmasse befindet sich ja schon das Elektron selbst ständig in Bewegung.

Gruß
Seeadler

[Zeus]

Die Erbsen würden beim Verlassen des rotierenden Rohres einen tangentialen Impuls (m*v) mitbekommen. Dadurch würde - wie schon vom Zeus erwähnt - die Flugbahn der Erbsen geändert.Letzteres wäre bei den masselosen Photonen nicht der Fall. Diese können keine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente bekommen und Masse haben sie auch nicht, die armen Kleinen...

Mach dich mal locker. Ob sie nun an Geschwindigkeit oder an Frequenz zulegen, ist auf der Impulsskala egal.

1)Das ist eine merkwürdige Aussage, wenn man bedenkt, dass nichts sich schneller als mit c bewegen kann.
2) Die Impulsskala juckt mich überhaupt nicht.
3)Aber dein Unverständniss finde ich befremdend. Muss ich dich extra darauf aufmerksam machen, dass, wenn ein Körper der Masse m den Impuls m*v besitzt, es (zwar nicht zwingend) aber auch ganz gewiss nicht abwegig ist, anzunehmen, dass m sich mit der Geschwindigkeit v (in Richtung v) bewegt? (Siehe bitte die erste Zeile)

Jetzt zu unserem speziellen "Problem".
Ich glaube es liegt ein Missverständnis vor.
Ich bezog mich nämlich nicht auf die Art der Impulse als solche, sondern auf die Konsequenzen, die die verschiedenen Impuls-Versionen, für die Bahnen der Erbsen und Photonen haben.
Also versuchen wir es noch einmal.
Hier ist das von dir als richtig befundene Zitat des Seeadlers:

Denn meines Erachtens wird das Photon in dem Moment wo es die Lichtquelle verlässt genau in die Richtung weiter fliegen, in die die Lichtquelle gerade "ausgerichtet" ist[...]

Also in genau RADIALER Richtung. OK?
Der Laserstrahl (salopp gesagt) "bekommt" (nur) eine Frequenz-Zunahme.

Dagegen behalten die Erbsen beim Verlassen des rotierenden Rohres immer noch m * v(Tangential) und dank v(tangential) wird ihre Bahn eine andere Form haben als die Bahn der sich genau radial bewegenden Photonen.
Muss ich dir das noch weiter erklären?

[seeadler]

Ich hatte gefragt, ob man den Laserstrahl selbst eben tatsächlich so rotieren sieht, wie er in der Animation des rotierenden Strahles dargestellt wird? Wenn also meine Blickrichtung von mir aus mittels eines Raumschiffes in Richtung Nordpol der Erde fliegend, wir mitbekommen, dass vom Äquator ein Laserstrahl Richtung Mond gelenkt wird, und der sich dann vor unserer Nase zumindest für etwa 180° dreht mit derart schneller Geschwindigkeit, dass dabei dann auch Überlichtgeschwindigkeit entsteht in Höhe der Mondoberfläche, während sie dann natürlich auf der Erdoberfläche weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit liegt.

Ich habe hierzu zwei Fragen: Es ist ja hier durch die Rotation der Lichtquelle, welche eine relative Verlängerung durch den Laserstrahl erfährt so, dass die Lichtquelle an sich, also der Laserstrahl offenbar mit Überlichtgeschwindigkeit fliegen soll, wenn man diesen Strahl als starres Gebilde sieht. Da sind wir ja mittlerweile übereingekommen, dass hierbei nach der Animation von Janina eine Spirale dargestellt wird, so, wie ich sie schon in ähnlicher Weise zuvor postuliert hatte, in dem ich auf das animierte Schaubild der Corioliskraft hingewiesen habe - wo ich schrieb, dass sich der Strahl selbst dabei dann wie Animation 2 verhält.

Was mich nun als zusätzliche Frage interessiert : Wir selbst sehen ja nur den Laserstrahl mittels des von ihm in unserer Richtung ausgehenden "normalen" Lichtes. Ganz gleich, wo wir uns nun in welcher Blickrichtung dazu befinden. Denn jener Laserstrahl sendet ja auch normales Licht im sichtbaren Bereich aus, sonst könnten wir ihn ja gar nicht als solchen definieren (wenn er uns nicht unmittelbar trifft). Im Grunde gilt dann doch auch für jene Photonen, die unser Auge erreichen ebenso jene Bewegungs-Impulsabhängigkeit wie für den Laserstrahl selbst!?. Ändert sich dann auch für diese Photonen dann die Frequenz bei jener kontinuierlichen Bewegung? Ist dann die Intensität des auf uns eintreffenden Photons größer durch die Bewegung oder gar schwächer und dann natürlich (sowieso) blau- und rotverschoben?.

Darum auch meine konkrete Frage hierzu : Entspricht die Zunahme der Frequenz der Addition beider Bewegungsimpulse, also sowohl radial als auch tangential, und ersetzt dann quasi die Frequenz und die damit verbundene erhöhte Energie im Grunde jene Rechnung der normalen kinetischen Energie aus m*v1²+m*v2², bzw der sich daraus ergebenden Vektorrechnung? (Berücksichtigung des Winkels etc.) oder dann auch einfach ausgedrückt kommt zu jener Energie m´c² noch die Energie m´v² der tangentialen Bewegung hinzu? Und daraus ergibt sich die Höhe der Frequenz, weil ja c unangetastet bleibt?

[Janina]

Ich würde deshalb die Formel anders schreiben, damit sie mehr Sinn macht.
m = m0 / √ (1- v²/c²)

Richtig, wird auch so benutzt. Oder kurz: m = m0 * gamma
Genau genommen schreibt man NUR m * gamma mit m als Ruhemasse. Und in Impuls, Energie etc... steckt dann eben gamma drin. Es ist nicht hilfreich, die "dynamische Masse" überhaupt zu verwenden.

Denn die Ruhmasse ist ja immer dann als Ruhmasse anzusehen, wenn sie sich in Relation zu mir nicht bewegt. Doch, wie ist es, wenn sich die "Ruhmasse und ich mich in einem gemeinsamen Bezugsystem befinden, welchen bereits mit vielleicht 200.000 km/s im Raum bewegt?

Das ist der Grund, warum man NUR mit Ruhemassen rechnet, weil alles andere Verwirrung stiftet. Diesen von dir beschriebenen Vorgang kann man prinzipiell nicht unterscheiden von der absoluten Ruhelage, deshalb GIBT es keine absolute Ruhelage.

2) Die Impulsskala juckt mich überhaupt nicht.

Da liegt dein Fehler. NUR Impulse sind wichtig bei der Berechnung von dynamischer Mechanik.

Muss ich dich extra darauf aufmerksam machen, dass, wenn ein Körper der Masse m den Impuls m*v besitzt...

m*v*gamma.
Ein Körper, kann IMMER beschleunigt werden. Kraft * Zeit = Impuls. Nicht Geschwindigkeit.

Denn meines Erachtens wird das Photon in dem Moment wo es die Lichtquelle verlässt genau in die Richtung weiter fliegen, in die die Lichtquelle gerade "ausgerichtet" ist[...]

Also in genau RADIALER Richtung. OK?

Die Impulse verhalten sich ganz einfach so wie bei der Erbse. Ob Laser oder Pusterohr macht keinen Unterschied.
Im Ruhesystem:



In Bewegung:



Die Pfeile sind Impulse.
Ist die Erbse ein Photon, dann ändert sich genauso sowohl Richtung, als auch Betrag (Frequenz beim Photon, Geschwindigkeit bei der Erbse).

[Janina]

Ich hatte gefragt, ob man den Laserstrahl selbst eben tatsächlich so rotieren sieht, wie er in der Animation des rotierenden Strahles dargestellt wird?

Mann, stell dir ein Maschinengewehr vor. Die Kugeln sind die Photonen, und die Musspritze ist der Laser. Zwei böse Gegener greifen dich von links und von rechts an. Erst bläst du den Linken weg, dann schwenkst du nach rechts und pustest den Rechten um. Was machen die Kugeln?
Genau dasselbe macht auch das Licht.
Nur ein Eichhörnchen, das von jedem Einschlagkrater zum Nächsten rennen muss, würde dabei Zeitnot kriegen.

[seeadler]

Janina, das erklärt für mich nicht die Frage, ob man den Laserstrahl als starres Gebilde sehen kann, oder eben als welches dann den Gesetzen der Trägheit gehorcht und sich ganz sicher weigern würde, sich mit Überlichtgeschwindigkeit zu bewegen und somit dann eigentlich eine gekrümmte Bahn vollzieht, wie ich es in Animation 2 sehe http://commons.wikimedia.org/w/index.ph ... skraft.ogv oder eben die von dir aufgezeigte Spiralbahn. Denn das, was ich ja schon zu Zeus schrieb, oder Halman, dass sich ein losgelöstes Photon auf jeden Fall radial nach außen weiterbewegt, unabhängig jeglicher Bahn der Lichtquelle macht ja deutlich, dass die Bahn des Photons unabhängig ist von der Leitfigur des Laserstrahles. Im Gegenteil, es zeigt, dass es jene geradeaus gerichtete Leitfigur des "verlängerten Laserschwertes" nur als geistiges Konstrukt gibt, nicht aber als eine reale Erscheinung. Im Moment der Rotation des Gebildes "rennt" die Spitze" des Laserschwerts dem Ansatz quasi hinterher.....

Wie gesagt, mir geht es hierbei mehr darum, was kann ich visuell wahrnehmen. Denn selbst das Gebilde an sich, welches sich dort frei bewegt sendet ja seinerseits sichtbares Licht aus, wodurch ich das Gebilde wahrnehmen kann...

Gruß
Seeadler

[Pluto]

Wie gesagt, mir geht es hierbei mehr darum, was kann ich visuell wahrnehmen.

Das ist für mich der falsche Ansatz, denn solche Schwenker können wir verutlich nur mit hochempfindlichen Geräten messen.

Denn selbst das Gebilde an sich, welches sich dort frei bewegt sendet ja seinerseits sichtbares Licht aus, wodurch ich das Gebilde wahrnehmen kann...

Also, seitlich kann man kaum was vom Strahl wahrnehmen, denn dazu bedürfte es einer Streuung durch Partikel, die es zwischen Erde und Mond nicht (kaum) gibt.
Durch das Schwenken der Lichtquelle, kommt auf dem Mond das Licht als diskrete Energiebündel (Photonen) an, und die Zeit zwischen der Ankunft am linken Rand, bzw. rechten Rand des Mondes kann durchaus Überlichtgeschwindigkeit vortäuschen, weil der Schwenker ja (wie so oft von anderen gesagt) gar keine echte Bewegung darstellt.

[Halman]

Wie gesagt, mir geht es hierbei mehr darum, was kann ich visuell wahrnehmen. Denn selbst das Gebilde an sich, welches sich dort frei bewegt sendet ja seinerseits sichtbares Licht aus, wodurch ich das Gebilde wahrnehmen kann...

Nur, wenn eine Streuung vorliegt. Im Vakuum ist ein Laserstrahl unsichtbar - ganz anders, als Science Fiction-Filme vermuten lassen. Die Photonen bewegen sich unsichtbar, leicht diagonal, zum Mond.
In der planck'schen Formel handelt es sich bei (planck'sches Wirkungsquantum) um eine Konstante. Da die Geschwindigkeit der Photonen ebenfalls konstant ist, kann der Impuls nur die Größe (Frequenz) verändern. Darüber hinaus wird, wie Janina schon bestätigt hat, der Vektor der Photonen verändert - analog zu Erbsen, Projektilen und Sandkörnern, mit dem Unterschied dass der Impuls nicht in einer Geschwindigkeitsänderung, wie bei klassischen Objekten, einfließt, sondern in einer Frequenz-Änderung - ganz so, wie ich es bereits vermutet hatte.