Probleme mit Inertialsystemen

  • 5 Antworten
  • 3036 Aufrufe

gorgoyle

  • Gast
Probleme mit Inertialsystemen
« am: 03. August 2008, 10:00:19 »
Ich hab da zwei physikalische problem, die mir Probleme bereiten.

Postulat der SRT:  Das Relativitätsprinzip
Alle InertialSysteme sind zur Beschreibung von Naturvorgängen gleichberechtigt.  
Die Naturgesetze haben in allen InertialSystemen die gleiche Form.

Problem p1: Rotation und Inertialsystem
Wenn ich mich drehe, drehe ich mich oder dreht sich meine Umgebung? WARUM?

Problem p2:  Die Summe der kinetischen Energien mehrerer Beschleunigungs-Etappen ist ungleich der kinetischen Energie der gesamten Beschleunigung: E_kin (v1) + E_kin (v2)  != E_kin(v1+v2)



Zu Problem 1:
Wenn ich mich drehe verspüre ich die Zentripetalkräfte doch auf meine Umgebung wirken dagegen keine Zentripedalkräfte. Aber was definiert das ich mich drehe? Wenn Postulat 1) stimmt gibt es kein ausgezeichnetes Inertialsystem, an dem sich andere Intertialsysteme zu orientieren haben.  Man sieht aus jeder Sicht (Inertialsystem) vll. etwas anderes, aber aus jeder Sicht werden die Naturgesetze eingehalten.

Warum wirken die Zentripetalkräft auf mich und nicht stattdessen auf meine Umgebung? Weil ich mich drehe und nicht meine Umgebung?  Wer oder was definiert das? Nach dem Postulat 1 ist jedes Inertialsystem gleichberechtigt. Also können die "Inertialsysteme" meiner Umgebung nicht bestimmen was rotiert und was nicht rotiert. Aber was ist es dann? Der Äther wurde wurde für nicht-existent erklärt.  Also was bleibt über? Was ist es das definiert was rotiert und was nicht rotiert?


Zu Problem 2:
Angenommen ich möchte eine Rakete (m=1kg) vom Nordpol aus in den Orbit schiessen und ich müßte dafür diese auf 8Mm/s beschleunigen. Wenn ich jedoch diese Rakete zum Equator schaffe und die Equatorialgeschwindigkeit bei erstaunlichen 4Mm/s liegen würde, dann müßte ich die Rakete nur noch um die fehlenden 4Mm/s beschleunigen.

Die kinetische Enerige berechnet sich wie folgt: E_kin = 1/2 * m * v²

Wenn ich also erst die Rakete zum Equator schaffe, dann muß ich die kinetische Beschleunigung E1 = 1/2 kg * 4² (Mm/s) = 8TJ aufwenden.
Wenn ich sie dann um die fehlenden 4Mm/s beschleunige  kommt also zur kinetischen Gesamt-Energie wieder 8TJ hinzu ergibt 16TJ.

Wenn ich jedoch die Rakete gleich in einen Zuge vom Nordpol aus starte, muß ich 1/2 * kg * 8² (Mm/s)² = 32TJ aufwenden.

Warum ist rechnerisch die gestückelte Beschleunigung weniger Energieaufwendung als die Beschleunigung an einen Stück?

Bitte nicht erklären WIE man richtig rechnet sondern erklären, warum es so nicht hinkommt und dabei bitte auch das Postulat 1 sowie Problem 1 berücksichtigen.

MfG, SpaceWarper

Kreuzberga

  • Gast
Re: Probleme mit Inertialsystemen
« Antwort #1 am: 03. August 2008, 23:28:42 »
Hallo SpaceWarper,

Inertialsysteme rotieren nicht.  ;) Rotiert ein Bezugssystem, ist es kein Intertialsystem.

Hast du irgendeine Art von Beschleunigung, wechselst du das Intertialsystem.

Guckt man sich einen Massepunkt in einem rotierenden Bezugssystem gegenüber einem Intertialsystem an, stellt man fest, dass Beschleunigungen auftreten, die zu deinen Zentrifugalkräften führen.

Guckst du z.B. hier

*

Offline Olli

  • Moderator
  • *****
  • 3046
    • Raumfahrer Net
Re: Probleme mit Inertialsystemen
« Antwort #2 am: 04. August 2008, 00:31:56 »
Dem ist nichts hinzuzufügen!
Klasse und präzise erklärt, Kreuzberga...
Du könntest einer meiner Theo-Dozenten sein... ;)

Nochmal der wichtige Grundsatz bei Bezugssystemen:

Verschiedene Inertialsysteme bewegen sich gegeneinander nur gradlinig und gleichförmig. Demgegenüber drehende oder anderweitig beschleunigte Bezugssysteme sind keine Inertialsysteme.

Wenn man das NICHT beachtet, verhändert man sich ziemlich schnell beim Rechnen und man macht  :-?
;)

Gruß, Olli
« Letzte Änderung: 04. August 2008, 00:32:24 von Olli85 »
Einmal mitfliegen - was gäb' es Schöneres? Nichts!

gorgoyle

  • Gast
Re: Probleme mit Inertialsystemen
« Antwort #3 am: 04. August 2008, 08:52:12 »
Zitat

Inertialsysteme rotieren nicht.  ;) Rotiert ein Bezugssystem, ist es kein Intertialsystem.

Hast du irgendeine Art von Beschleunigung, wechselst du das Intertialsystem.

Guckt man sich einen Massepunkt in einem rotierenden Bezugssystem gegenüber einem Intertialsystem an, stellt man fest, dass Beschleunigungen auftreten, die zu deinen Zentrifugalkräften führen.

@Kreuzberga: Der Link führt zu einer Seite, die das von mir aufgezeigte Phänomen  phänomenologisch erklärt.  Das heist daß die Seite erklärt wie sich das Phänomen darstellt - aber es erklärt nicht warum es überhaupt so ist. Der "Mechanismus" bleibt verborgen!  Wenn ich frage "Wie funktioniert Gravitation?" dann ist der Verweis auf die Newton'sche Gravitation absolut wertlos, denn diese beschreibt nicht den "Mechanismus" der Gravitation sondern nur deren Auswirkungen.


Zitat
Dem ist nichts hinzuzufügen!
:o ich denke schon ^^
Zitat
Klasse und präzise erklärt, Kreuzberga...
Du könntest einer meiner Theo-Dozenten sein... ;)
Ich kann keine Erklärung finden! Wo wird etwas erklärt?

Wenn ich meine Frage etwas spezialisiere zu "Warum dürfen Inertialsystem nicht rotieren?" ist die Antwort "Inertialsysteme dürfen nicht rotieren weil sie nicht rotieren dürfen! Aber du kannst mit diesen Formeln berechnen wie sich Rotation auswirkt."  absolut unbefriedigend.


Aber das eigentliche Problem liegt darunter:
Wer oder was legt fest ob ein Intertialsystem rotiert?

Wenn ich mich drehe sehe ich meine Umgebung um mich drehen.
Aber:  Nicht meine Umgebung dreht sich sondern ich.  


Ich kann das doch so betrachten:
Ich definiere ein Intertialsystem auf mich und beginne dann mit meiner Körperkraft  meine Umgebung in Drehung zu versetzen: Das geht zum einen überraschend leicht und zum anderen verspüre ich dabei, daß Kräfte von der rotierenden Umgebung auf mich einwirken.

"Ja aber dann drehst du dich doch und nicht deine Umgebung!"
Wer oder was legt fest ob ein Intertialsystem rotiert?
Wenn ich mit meiner kleinen Masse das nicht bestimmen darf, dann dürfen die großen Massen daß auch nicht. Und wenn keine der Massen bestimmt, was rotiert und wodurch wird es dann bestimmt?


Meinen Überlegungen zufolge ist die Erklärung folgende:
"Es gibt kenen Unterschied zwischen einen rotierenden Universum mit einen zentral ruhenden Körper und einen ruhenden Universum mit einen zentral rotierenden Körper."

Die Wirkweise der Gravitation ist meines Wissens anders als sie in der ART beschrieben wird:  

Zwei ruhende Massekörper ziehen sich gegenseitig an mit der gravitoelektrischen Kraft.  Wenn zwei Massekörper aufeinander zubewegen, dann verändert sich in beiden Massekörpern die gegenseitig verursachte gravitomagnetische Felddichte. Dies bewirkt einen gravitoelektrischen Fluss in den Massekörpern wodurch eine größere gravitoelektrische Kraft erfolgt.  Deshalb ziehen sich die beiden Masseköper stärker an was jedoch nach Einstein als "Zunahme der Masse" interpretiert wird.

Einstein beschrieb die Phänomene nahezu lichtschneller Körper:
"Was du an mir beobachten kannst kann ich an dir beobachten!"
In einen seiner Beispiele wird ein Raumschiff auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und nähert sich einen Planeten. Für die Bewohner des Planeten besitzt das Raumschiff eine extrem hohe Masse und umgekehrt besitzt der Planet für das Raumschiff eine extrem hohe Masse - verglichen mit der Wahrnehmung wenn das Raumschiff mit relativ kleiner Geschwindigkeit in einen Orbit um den Planeten kreisen würde.  

Diese Interpretation ist meiner Meinung nach falsch. Ich denke folgende Betrachtung liegt wesentlich näher an den Tatsachen:
Das Raumschiff und der Planet besitzen eine gravitoElektrische Ladung (Ruhemasse) und damit ein gravitoMagnetisches Feld.  Durch die gravitoElektrische Ladung ziehen sich beide Körper an.
Das Raumschiff  bewegt sich relativ zum Planeten nahezu Lichtschnell.
Während der zu- und abnehmenden Annäherung verändert sich die vom Raumschiff verursachte gravitoMagnetische Feldstärke im Planeten, wodurch eine gravitoElektrischer Fluß bewirkt wird und die gravitoElektrische Kraft zunimmt. Dadurch wirkt der Planet auf das Raumschiff schwerer.  Umgekehrt verursacht das gravitoMagnetische Feld des Planeten das gleiche beim Raumschiff.

Das bedeutet: Zwei aufeinander sich sehr schnell zubewegende Massekörper haben nicht mehr Masse sondern sie induzieren sich mit ihren gravitoMagentischen Feldern gegenseitig zusätzlich eine gravitoElektrische Kraft - sie machen sich gegenseitig schwer.

Die Kräfte die bei rotierenden Körpern entsteht ist gravizitätische Equivalent der Lorenz-Kraft: Ein rotierender Körper ist ein Körper, der sich relativ zum gravitoMagnetischen Feld seiner Umgebung dreht. Dadurch wird ebenfalls eine gravitoElektrische Kraft induziert, die radial zur Drehachse nach aussen wirkt. Demnach ist die Zentrifugalkraft keine Scheinkraft sondern das gravitätische Equivalent der Lorenz-Kraft.

Die Frage: "Wer oder was bestimmt was rotiert und was nicht?" wird durch die Massen der gesamten Umgebung, also den ganzen Rest bestimmt.

Das heist für "rotierende" Inertial-System, daß sie nicht "funktionieren", weil eine weitere Kraft auf ihre Massen einwirkt.  Wenn aber das Einwirken von Kräften die mathematische Funktionalität eines Inertialsystems ausser Kraft setzt möchte ich Inertialsysteme als rein theoretische Konstrukte verstehen, denn in der Natur wird man vermutlich keinen kräftefreien Raum finden, nur in dem Inertialsysteme funktionieren können.

Ich hoffe keiner schreibt: "Im Physikbuch steht aber was anderes!"   :o
« Letzte Änderung: 04. August 2008, 08:58:47 von gorgoyle »

Kreuzberga

  • Gast
Re: Probleme mit Inertialsystemen
« Antwort #4 am: 04. August 2008, 16:48:06 »
Hallo Spacewarper,

schade, dass du immer so übermotiviert reagierst, wenn jemand auf deine Fragen antwortet. Wieso lässt du dir nicht mal etwas Zeit über die Dinge nachzudenken, anstatt so verbissen an deiner Deutung der Welt festzuhalten?

Eine Erklärung für die Existenz derTrägheitskraft (und damit auch für die Zentrifugal- und Corioliskraft) ist eine, die dir sicher nicht gefällt: Die Trägheitskräfte sind eine Eigenschaft der Struktur der Raumzeit. Sie treten immer dann auf, wenn ein Masseobjekt (ein Teilchen oder auch Du ;)) von einer geodätischen Raumzeitbahn abweicht.
Welche Bahnen Geodäten sind "bestimmt" also die Raumzeit.

Wenn dir das zu "phänomenologisch" ist, kannst du statt dessen auch einfach sagen: Gott hat die Welt so geschaffen, dass beschleunigte Bewegungen Trägheitskräften ausgesetzt sind.  ;)

edit
Hab grad noch deinen letzten Absatz gelesen: Ja, natürlich gibt es keine Intertialsysteme, sie sind ein reines Hilfsmittel. In der ART gibt es auch keine geradlinig, gleichförmigen Bewegungen mehr (deshalb die Definition über die Geodäten...).

Und: Wenn du so willst, gibt es auch die Raumzeit nicht. Sie ist lediglich ein Modell, mit dem wir versuchen, uns einige Eigenschaften der physikalischen Welt zu erklären.
« Letzte Änderung: 04. August 2008, 16:52:32 von Kreuzberga »

gorgoyle

  • Gast
Re: Probleme mit Inertialsystemen
« Antwort #5 am: 04. August 2008, 17:56:45 »
Ich versuch mal meine übersteigerte Motivation zu verbergen. Aber den "Biss" lass ich nicht weg! ;)


Das Inertialsystem ist tod - es lebe die Geodäte? Meine Kritik an der gegenwärtigen Betrachtung sehe ich nicht geklärt. Auch hat bisher leider noch keiner, zumindest hier im Thread, sich mit meinen Erklärungsansatz auseinander gesetzt, der IMMO sich den hier aufgezeigten Problemen aber auch weiteren Problemen zwanglos annimmt. :(

Ich kann mir nicht vorstellen, daß bei diesen kleinen Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitsänderungen irgendeine Rolle spielen, so daß bei der ersten Beschleunigung um 'dv' 2 Energie-Einheiten benötigt und bei der zweiten Beschleunigung um 'dv' 6 Energie-Einheiten benötigt werden - aber bei geeigneter Wahl eines Standpunktes des Beobachters scheinen beide Energie-Mengen gleich sind.

Kurz gesagt:  Irgendwo kommt hier die Theorie nicht mehr mit!
Den Gültigkeitsbereich der Theorien einzuschränken ist sicherlich eher als ein verkehrstechnisches Hilfsmittel wie eine abgesperrte Straße zu verstehen aber wo bleibt die Ursachenforschung um das Problem besser zu verstehen und eine bautechnische Lösung um diese Straße befahrbar zu machen?

Ich will damit nicht sagen, daß man es nicht richtig berechnen kann - aber man kann es nicht richtig erklären! Ich hoffe daß sich noch jemand mit meinen Erklärungsansatz der Gravitation auseinandersetzt oder aber meine Kritik-Punkte aufklären kann. Wenn man Inertialsysteme durch eine Mannigfaltigkeit von Geodäten ersetzt, wird das Bild hervorragend verzerrt - aber das schockt mich nicht! 8)  Durch einen Verzerrspiegel betrachtet wird weder ein Widerspruch aufgelöst noch ein Problem gelöst. ;)  (Man darf wohl viele meine früheren Lehrer bedauern :D)