Die Differenz, von der du hier sprichst, ist die Differenz zwischen der Summe aus Ruhenergie und kinetischer Energie und der Ruhenergie, alsoseeadler hat geschrieben:Agent Scullie hat geschrieben:seeadler hat geschrieben:
wodurch dann sein Energiegehalt folglich m c² + m´c² oder eben m c² + 1/2 m v² ansteigt.
Eben nicht. Die potentielle Energie eines elektrisch geladenen Teilchens im elektrischen Feld ist relativistisch genauso wie nichtrelativistisch, und somit von der Geschwindigkeit unabhängig (anders als die kinetische Energie).
Ja eben, darum habe ich ja immer noch das Problem, dies anzuerkennen, wenn du einfach behauptest, jene relativistische Energie wäre gleichsam die kinetische Energie. Und darum wagte ich ja auch den Vergleich zwischen Elektron und Planet, um auf diesen Umstand aufmerksam zu machen, den ich nicht so gut definieren kann, wie du es tust.
Denn für mich ist es auch bei den Planeten und Monden, respektive in der Planetenphysik nicht unbedingt einleuchtend, warum hier auf einmal die kinetische Energie jene Differenz sein soll.....
(Ruhenergie + kinetische Energie) - (Ruhenergie)
und das ist trivialerweise die kinetische Energie. Bei Planeten und Monden ist allerdings noch anzumerken, dass die anders als Elektronen in Atomen nicht durch die elektromagnetische Wechselwirkung auf ihren Bahnen gehalten werden, sondern durch die Gravitation. Und anders als einem Elektron in einem elektrischen Feld kann man einen Planeten in einem Gravitationsfeld bei relativistischer Betrachtung keine potentielle Energie zuschreiben.
Die relativistischen Effekte haben lediglich zur Folge, dass die kinetische Energie bei gleicher Geschwindigkeit größer ist als sie es nach der nichtrelativistischen Formel E_kin = 1/2 mv² wäre. Sie ändern nichts daran, dass die kinetische Energie die kinetische Energie ist.seeadler hat geschrieben:zumal wir ja dann das Problem bekommen, dass bei wesentlich höheren Geschwindigkeiten, wie sie ja auch schon bei den Elektronen auftreten, die relativistischen Effekte nicht mehr zu negieren sind.
Zeus Aussage gründete sich vermutlich auf eine nichtrelativistische Betrachtungsweise. Hier nochmal der Übersicht halber:seeadler hat geschrieben:Und darum habe ich auch gestutzt, als du dies behauptet hast, zumal ich mich daran erinnere, dass Zeus mich damals belehrte, dass die potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt werden würde während der Reise vom Apogäum zum Perigäum.
- Elektron im elektrischen Feld eines Atomkerns, nichtrelativistisch: kinetische Energie ist E_kin = 1/2 mv², potentielle Energie ist E_pot = - Z e² / (4 π ε0 r), Summe aus kinetischer und potentieller Energie ist konstant
- Planet im Gravitationsfeld der Sonne, nichtrelativistisch: kinetische Energie ist E_kin = 1/2 mv², potentielle Energie ist E_pot = - G m m / r, Summe aus kinetischer und potentieller Energie ist konstant
- Elektron im elektrischen Feld eines Atomkerns, relativistisch: kinetische Energie ist E_kin = (γ - 1) mc² = [1/√(1-v²/c²) - 1] mc², potentielle Energie ist E_pot = - Z e² / (4 π ε0 r), Summe aus kinetischer und potentieller Energie ist konstant
- Planet im Gravitationsfeld der Sonne, relativistisch: kinetische Energie ist in der Näherung der linearisierten ART E_kin = (γ - 1) mc² = [1/√(1-v²/c²) - 1] mc², eine Beschreibung durch eine potentielle Energie ist nicht möglich.
Nein, bei einem Elektron in einem Atom ist es genau umgekehrt, die Bahngeschwindigkeit ist kleiner als sie es nach der relativistischen Rechnung wäre. Das kann man sich mit dem Bild der dynamischen Masse leicht klarmachen: da die Masse des kreisenden Elektrons um den Faktor γ vergrößert ist, bewirkt die gleich groß bleibende Anziehungskraft des Kerns eine um den Faktor 1/γ kleinere Zentripetalbeschleunigung a, und somit entsprechend der Formel a = v²/r eine um den Faktor 1/√γ kleinere Bahngeschwindigkeit.seeadler hat geschrieben:Dies hieße ja dann, nach dem was du nun sagst, dass die Bahngeschwindigkeit auf jeden Fall größer sein muss, als die die durch reine nichtrelativistische kinetische Energie erreicht wird.
Nein, das wird dadurch nicht verständlich, denn beim schwarzen Loch kommen allgemein-relativistische Effekte hinzu, die beim Atom nicht auftreten. Im Atom (oder allgemeiner: bei der elektromagnetischen Wechselwirkung) sind nur speziell-relativistische Effekte beteiligt.seeadler hat geschrieben:Erst dann wird mir auch jener Umstand verständlich, wenn du behauptest - was ja auch in Wikipedia im Zusammenhang mit der Kreisbahngeschwindigkeit im rs beschrieben wird, also jener Faktor 1/ √ [1- (rs/R)].
Dein Problem ist hier einfach, dass du, wie du es nennst, "nicht zwischen SRT und ART trennen" willst. Genau das muss man hier aber. Die Periheldrehung im Bohr-Sommerfeldschen Atom ist ein speziell-relativistischer Effekt, die Periheldrehung des Merkur ebenso wie das Verhalten der Kreisbahngeschwindigkeit beim schwarzen Loch sind dagegen allgemein-relativistische Effekte. Indem du dich weigerst, die Tatsache zu akzeptieren, dass die ART die SRT als Grenzfall für schwache Gravitationsfelder enthält, und somit außerhalb dieses Grenzfalls in der ART Effekte auftreten, die durch die SRT nicht erfasst werden können, haust du dir die Möglichkeit unter den Füßen weg, allgemein-relatvistische Effekte verstehen zu können. Da ist es also nicht weiter verwunderlich, dass du so einige Dinge nicht so ganz begreifen willst.seeadler hat geschrieben:Aber auch hier will ich nicht so ganz begreifen, warum dies nur im Falle des rs so sein soll, und nicht allgemein gültig sein soll, zumal du nunmehr die Periheldrehung selbst bei den Elektronen ansprichst, die ja eine Folge jenes relativistischen Effektes ist. Und dieser ist nun mal gerade im Falle der Planeten bei derart schnellen Kandidaten wie Merkur zu beachten, und erst recht bei den Elektronen, die ja stellenweise Geschwindigkeit von mehr als 1000 km/s erreichen. (Wasserstoffelektron 2.188.266 m/s).
Das ist allerdings ungünstig, dass du versuchst, das so zu verstehen, denn bei einer relativistischen Betrachtungsweise ist ja eben nicht möglich, einem Planeten im Gravitationsfeld eine potentielle Energie zuzuschreiben.seeadler hat geschrieben:Agent Scullie hat geschrieben:wobei Z die Kernladungszahl ist (z.B. beim Wasserstoffatom ist Z = 1), e die Elementarladung und r der Abstand Kern - Elektron. Nichtrelativistisch ebenso wie relativistisch kann diese Kraft durch eine potentielle Energie
E_pot = - Z e² / (4 π ε0 r) (2)
beschrieben werden (wie schon mehrmals betont, gibt es in relativistischen Theorien und damit auch der relativistischen Formulierung der Elektrodynamik keine potentielle Energie, es ist aber sehr wohl möglich so zu rechnen, als gäbe es eine). Die potentielle Energie hängt allein vom Abstand r zwischen Kern und Elektron ab, nicht von der Geschwindigkeit des Elektrons
Das leuchtet ein.
Und so habe ich dies auch bei den Planeten verstanden
Inwiefern ist das elektrische Feld ein "in sich geschlossenes" Feld, das Gravitationsfeld dagegen nicht?seeadler hat geschrieben:Und das auch nur, weil es sich beim Gravitationsfeld nicht um ein in sich geschlossenes Feld handelt im Gegensatz zum elektrischen Feld.
Beim Gravitationsfeld dringt generell keine Energie aus dem Feld so ohne weiteres nach außen. Da unterscheidet sich ein schwarzes Loch nicht von anderen Himmelskörpern.seeadler hat geschrieben:Und doch glaube ich, dass hier das Schwarze Loch eine Ausnahme macht. Dass es sich auch hier um ein in sich geschlossenes Feld handelt und keine Energie aus dem Feld so ohne weiteres nach außen dringt.
Man kann beide Felder generell vergleichen, egal ob im Bereich r < rs oder im Beeich r > rs. Bei diesem Vergleich können aber natürlich Unterschiede auffallen.seeadler hat geschrieben:Deshalb vergleiche ich das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs bis zum Bereich rs mit dem elektrischen geschlossenen Feld.
Zeus sprach von einer nichtrelativistischen Betrachtungsweise. Beim elektrischen Feld lässt sie sich auch auf eine relativistische Betrachtungsweise übertragen, beim Gravitationsfeld hingegen nicht.seeadler hat geschrieben:Für mich persönlich macht es nun mal ein Unterschied,ob ich von kinetischer Energie im Sinne von Zeus rede und den Planeten, oder eben von relativistischer Energie.
Beim Elektron im Atom hast du aber eben keine Umkehrung der primären Einflüsse, da die potentielle Energie eben nicht zunimmt, wenn die Geschwindigkeit größer wird.seeadler hat geschrieben:Agent Scullie hat geschrieben:seeadler hat geschrieben:
Interessant ist dies deshalb, weil dies ein umgekehrtes Bild im Vergleich zu den Planeten ist. Denn hier liegt ja die potenzielle Energie vor, wenn der Körper sein Apogäum erreicht, und somit eigentlich seine niedrigste Geschwindigkeit. im relativistischen Sinne nimmt das Potenzial zu, wenn die Geschwindigkeit größer ist, als "normal".
Nein, tut sie (bei einem elektrisch geladenen Teilchen im elektrischen Feld) nicht. Sie nimmt genauso wie bei nichtrelativistischer Rechnung zu, wenn r kleiner wird.
dies erinnert mich jetzt aber irgendwie an den Unterschied zwischen dem relativistischen Effekt durch den Einfluss der Gravitation gegenüber dem durch die Geschwindigkeit, wie wir es ja auch bei etwas niedrigeren gehaltenen GPS-Satelliten (3000 km) und den relativ hoch fliegenden GPS-Satelliten (Geostationäre Bahn) vorfinden. denn auch hier kommt es zu einer Umkehrung der primären Einflüsse.