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Physics

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Flüssigkeiten u­nd Gase Kohäsion= Zu­sammenhaltskraft Adh Wassertropfen auf Glas, Klebstoffe) Kapill­arwirkung= (z.B. Blutabnahme (keine Saugwirkung etc.)) Baum: Wasser verdunsten vom Blatt.  Vakuum in die Kapillare Luftd­ruck hebt das Wasser hoch Oberfläc­henspannung z.
Ein Auto m = 900kg soll innerhalb von 26 Sekunden eine Geschwindigkeit vo­n 90km/h erreichen. a) Mit welcher Beschleunigung muss es anfahren? b) Welch­e Kraft muss der Motor dabei aufbringen? F = m*a F = 900 * 0,962 = 865,38N c) Welche Leistung gibt der Motor ab, wenn beim Beschleunigungsvor­gang folgende

Relativitätstheorie


1905 Albert Einstein


Bezugssystem:

ist der Raum in dem eine Bewegung beschrieben wird.

Ob ein Körper in Bewegung oder Ruhe ist, kann nur innerhalb des Bezugssystems gezeigt werden.


Bsp.:

R=150 Mio km (Erd-Sonne)

U=2r= 300*3,14 Mio km

109 / 1 Jahr

  • 31 km/s

Ruhe und Bewegung sind daher relative Begriffe und die wichtige Erkenntnis ist, bewegen wir uns gleichförmig, dann können wir keinen Unterschied zum Zustand der Ruhe bemerken.

Äthertheorie:

Newton (1650), Licht ist Wellenvorgang (heute: Teilchen + Welle).

Was ist der Stoff in dem sich Lichtwellen ausbreiten?

Äther:

Sehr dünnes Gas im Weltraum, weil Wellen zu ihrer Ausbreitung ein Medium benötigen, (Schallwellen), glaubte man, das auch das Licht ein solches benötigt. Man nahm an, dass das Weltall mit einem sehr feinen, weil nicht feststellbaren Stoff ausgefüllt ist, den man als Äther bezeichnete.

Wenn sich eine Welle (od. irgendein Gegenstand) in der Bewegungsrichtung des Mediums ausbreitet bzw. bewegt, dann addiert sich die Geschwindigkeit der Bewegung des Mediums zur Geschwindigkeit des Körpers bzw. Welle.


Bsp.:

Ein Schiff fährt Donauabwärts, vom Schiff gehen Wellen aus; die Wellen bewegen sich auch Donauabwärts.

Wie schnell bewegen sie sich? = (so schnell, wie die Strömung + Wellengeschwindigkeit)

Zug: geht jmd. Im Zug in Fahrtrichtung mit

Vzug = 100 km/h

VPerson = 104 km/h (von außen betrachtet)

VPerson in Fahrtrichtung = 4 km/h


Vzug = 100 km/h

VPerson = 96 km/h

VPerson gegen Fahrt =4 km/h


Im Jahre 1887 versuchten Mickelson & Morley mit optischen Hilfsmitteln festzustellen, dass sich das Licht in der Bewegungsrichtung der Erde schneller ausrichtet als gegen die Bewegungsrichtung der Erde.

Es konnte auch bei zweimaligen Messungen kein Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes festgestellt werden. Der Fehlschlag des Experiments führte zur Erkenntnis, dass sich Licht, völlig unabhängig von der Bewegung der Lichtquelle immer mit derselben Geschwindigkeit ausbreitet.


Zusammenfassung:

In einem Raumschiff, das sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, würde man beobachten, dass sich das Licht nur ganz langsam ausbreitet.

Der Beobachter könnte somit messen, wie schnell er sich bewegt. Das ist aber unmöglich, weil wir den Zustand der Ruhe nicht vom Zustand der gleichförmigen Bewegung unterscheiden können. Dieses Problem löst sich, wenn wir annehmen, dass in einem bewegten Bezugssystem, die Zeit langsamer vergeht. Könnte man sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, würde die Zeit still stehen. (Auch die Gravitation(Erdanziehung) hat einen Einfluss auf die Zeit).

Je größer die Anziehungskraft umso langsamer vergeht die Zeit. Eine Uhr auf der Erdoberfläche geht daher etwas langsamer als z.B. auf dem Eiffelturm.

GPS-Satelliten sind etwa 400 km über der Erdoberfläche. Die Atomuhren sind etwa 1cm3 und gehen etwa in 40 000 Jahren etwa 1 Sekunde falsch.

Die Uhren in den Satelliten gehen wegen der geringere n Anziehungskraft schneller als auf der Erdoberfläche.

Da sich die Satelliten gegenüber der Erdoberfläche mit etwa 8 km/s bewegen, gehen ihre Uhren aufgrund der Geschwindigkeit etwas langsamer als auf der Erdoberfläche. Diese beiden relativistischen Effekte führen dazu, dass 1 Sek auf der Erdoberfläche nicht dieselbe Zeitdifferenz ist, wie auf im Satelliten.

Weitere Effekte der Relativitätstheorie:

  • die relativistische Massenzunahme

Es ist unmöglich einen Körper auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, weil mit zunehmender Geschwindigkeit auch die Masse zunimmt.

In CERN (europäischen Kernforschungszentrum) werden atomare Teilchen auf 99.99 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Um einen Körper auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, bräuchte man unendlich viel Energie. Es wird aufgrund der zunehmenden Masse der Teilchen auch immer schwieriger sie auf einer konstanten Kreisbahn zu halten.

  • Die relativistische Längenänderung

Ein bewegter Körper ist kürzer als ein ruhender Körper.


Navigationssystem Galileo


Das europäische Navigationssystem Galileo wird aus 30 Satelliten bestimmt. (2018 fertig).

Die Satelliten werden in etwa 23 000 km über der Erdoberfläche sein und mit den neuesten Atomuhren (Fehler in 1 Sek. in 3 Mill Jahren) ausgestattet sein.


Nachtrag:

C= 3*108 m/s

C²= 9*1016 ~ 1017


35Cl (Chloratom)

17 Masse der Teilchen:

17 Protonen 17 Protonen

35 Protonen + Neutronen(18) 18 Neutronen

17 Elektronen 17 Elektronen

5,85968 * 10-26 kg Einzelmasse

5,80681 * 10-26 kg Masse des Chloratoms


Um ein Atom in seine Teile aufzuspalten, ist Energie nötig (sonst würden alle Atome sich im Laufe der Zeit auflösen).

Da Energie nur umgewandelt und nicht erzeugt werden kann, muss bei der Bildung des Atoms genau diese Energiemenge frei geworden sein. Die freigewordene Energie stammt aus der Masse der atomaren Teilchen.

Massendefekt = Massenunterschied

1g Masse 10-3 kg

E = 10-3 * 9*10+16 J

m c2

= 9*1013J 1014 J

= 108 MJ = 2,78*106 l Mill Benzin (108/36) 1 l Benzin ~ 10 kWh = 36 MJ


1938 entdeckten in Berlin Otto Hahn und Lise Meitner die Atomkernspalten und stellen dabei fest, dass die Spaltprodukte und stellten fest, dass die Summe der Massen der Spaltprodukte nicht gleich der Masse des Ausgangsatoms waren.

Bei der Explosion einer Atombombe führt die Kernspaltung innerhalb von Sekundenbruchteilen zu einem ungeheuren Freisetzen von Energie.



Die Kernfusion liefert 100-mal mehr Energie als die Kernspaltung.

Um neue Atomkerne bilden zu können, muss man die elektrische

Abstoßungskraft der Protonen überwinden.

H+HHe

Diese Abstoßung ist umgekehrt proportional zum Quadrat

der Entfernung.

e-


Die Abstoßungskraft wächst daher sehr rasch an und geht gegen unendlich.

Ist der Abstand der Protonen genügend klein, macht sich die sogenannte starke Kernkraft bemerkbar, welche die Bausteine des Atomkerns trotz ihrer Abstoßung zusammenhält. Um die Protonen nahe genug aneinander zu bringen, muss ihnen mithilfe einer Temperatur von mehreren Millionen °C die nötige Energie zugefügt werden.



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