Physik Relativität – Spezielle Relativitätstheorie
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15 KartenWas besagt das Relativitätsprinzip der Speziellen Relativitätstheorie?
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Alle Naturgesetze haben in jedem Inertialsystem dieselbe Form; kein Inertialsystem ist physikalisch bevorzugt.
Was besagt das Lichtkonstanzpostulat?
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Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt in allen Inertialsystemen exakt c ≈ 299.792.458 m/s, unabhängig von der Bewegung der Quelle.
Wie lautet die Lorentz-Transformation für die Zeitkoordinate?
Rückseite
t' = γ(t - vx/c²) mit γ = 1/√(1 - v²/c²); sie verbindet Zeitkoordinaten zwischen zwei Inertialsystemen.
Wie lautet die Lorentz-Transformation für die Ortskoordinate in Bewegungsrichtung?
Rückseite
x' = γ(x - vt); sie transformiert Ortskoordinaten parallel zur relativen Bewegung zweier Inertialsysteme.
Was ist der Lorentz-Faktor γ und wie hängt er von der Geschwindigkeit ab?
Rückseite
γ = 1/√(1 - v²/c²); er wächst bei v → c gegen unendlich und beträgt für v = 0 genau 1.
Wie lautet die Formel für die Zeitdilatation?
Rückseite
Δt = γΔτ; eine im Ruhesystem gemessene Eigenzeit Δτ erscheint im bewegten System um den Faktor γ gestreckt.
Wie lautet die Formel für die Längenkontraktion?
Rückseite
L = L₀/γ; die in Bewegungsrichtung gemessene Länge L eines bewegten Objekts ist kürzer als seine Eigenlänge L₀.
Was ist ein Inertialsystem?
Rückseite
Ein Bezugssystem, in dem ein kraftfreier Körper ruht oder sich geradlinig gleichförmig bewegt – Newtons erstes Gesetz gilt.
Was beschreibt die Relativität der Gleichzeitigkeit?
Rückseite
Zwei Ereignisse, die in einem Inertialsystem gleichzeitig sind, sind in einem relativ dazu bewegten System allgemein nicht gleichzeitig.
Was besagt das Zwillingsparadoxon und wie wird es aufgelöst?
Rückseite
Der reisende Zwilling altert weniger, da er Beschleunigungsphasen durchläuft und sein Weltlinienweg im Minkowski-Raum kürzer ist.
Wie addiert man Geschwindigkeiten relativistisch korrekt?
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u' = (u - v)/(1 - uv/c²); die klassische Addition gilt nur für v ≪ c, sonst überschreitet das Ergebnis nie c.
Was ist die Ruhemasse und wie hängt sie mit der Gesamtenergie zusammen?
Rückseite
Die Ruhemasse m₀ ist ein Lorentzinvariant; die Gesamtenergie beträgt E = γm₀c² und enthält Ruhemasseenergie plus kinetische Energie.
Wie lautet die berühmte Formel E=mc² und was bedeutet sie?
Rückseite
E₀ = m₀c²; Masse und Energie sind äquivalent, Ruhemasse entspricht einer gewaltigen Energiemenge (≈ 9·10¹⁶ J/kg).
Was ist ein Lichtkegel im Minkowski-Raum?
Rückseite
Die Menge aller Lichtstrahlen, die ein Ereignis erreichen oder verlassen; er trennt kausal erreichbare von kausal getrennten Ereignissen.
Was unterscheidet zeitartige, lichtartige und raumartige Intervalle?
Rückseite
Zeitartig: Δs² > 0, kausal verbunden; lichtartig: Δs² = 0, Lichtsignal; raumartig: Δs² < 0, keine kausale Verbindung möglich.