Die Längenkontraktion ist in der SRT nicht materiell

[scharo]

Lieber Ernst,

„Ja, steht jedem frei. Unabhängig davon existiert jedoch eine allgemein anerkannte Definition für eine reale Trägheitskraft namens Corioliskraft. Und die muß man wissen.“

Das Problem ist, dass sehr unterschiedliche und sich widersprechende Behauptungen anzutreffen sind. Nichts dagegen, wenn Du bestimmte Kräfte, die eigentlich ein anderer Name haben, als Corioliskräfte benennst. Der Schluss meiner Tirade hast Du aber übersprungen – es handelt sich um zwei verschieden Darstellungen – das Paradebeispiel und die einseitig abgenützte Schienen – die nicht zueinander kompatibel sind. Die Frage ist eigentlich, welcher von diesen Effekten als Folge einer Corioliskraft zu verstehen ist.

Dreimal hast Du geschrieben: „Beispiel hat nichts zu tun mit Corioliskraft. Corioliskraft kommt nicht vor.“ Und „Alle deine Beispiele sind für die Katz. Keine Corioliskraft weit und breit.“ – Richtig, ich stimme Dir zu! Nur, es gibt ein Problemchen, das in letzter Zeit bei Dir zu oft anzutreffen ist – Du liest nicht, was ich schreibe.
Ich habe nach den Namen der Kräfte, die bei diesen Beispielen wirken, und nirgends geschrieben, dort sei eine Corioliskraft vorhanden.

„und sie macht, daß Deine fahrende Lokomotive umkippt „

Und wie heißt die Kraft, die meine „nicht fahrende“ Lok umkippt?

„Eine rotierende Scheibe mit einer radialen Nut. In dieser Nut bewegt sich eine Nutstein mit konstanter Geschwindigkeit v_r vom Scheibenmittelpunkt zum Scheibenrand. Während dieser Bewegung wirkt auf den Nutstein eine stetige Kraft von der (entgegen der Drehrichtung liegende) Nutwandseite. Diese Kraft kann man (z.B. mittels Sensor für mechanischen Druck) messen. Diese real wirkende Kraft wird Corioliskraft genannt. Es ist der Natur nach eine Trägheitskraft.“

Einverstanden! Jetzt darfst Du mir die Kraft, die nur im Kopf des mitgedrehter Beobachter im Paradebeispiel existiert, nennen! Siehst Du in diesem Beispiel eine Masse vorkommen?

Dann lassen wir den Nutstein in der Nut liegen und versetzen die Scheibe in beschleunigter Rotation (hoffentlich kommst Du mir jetzt nicht mit „alle Rotationen sind beschleunigt“ – hat mir schon ein Schlauberger hier mal vorgeworfen, da er offensichtlich nichts von gleichmäßiger und beschleunigter Drehbewegung gehört hat). Nun, jetzt wirkt doch auch eine genauso gerichtete und identische Kraft auf den Nutstein – wie nennt man diese Kraft? Du darf sie auch ausrechnen, wenn es Dir so viel Spaß macht, hier mit Formelchen aus der Schulbücher zu glänzen. Wundere Dich aber nicht, wenn am Ende auch P = m*a herauskommt, obwohl, wie Du sagst, diese Kraft nur bei fahrender Lok (Nutstein mit v) vorkommt.

Verstehst Du jetzt was ich gemeint habe?

Hier ist eine Adresse, wo nach meiner Meinung die Sache richtig beschrieben wird.
http://www.agenda21-treffpunkt.de/lexik ... skraft.htm

Zu der Kinematik:

„Erde als Bezugssystem: Stern xy bewegt sich mit 220456 * c um die Erde. Hat das physikalsche Relevanz? Ich meine nicht.“

Ja, das hat tatsächlich keine physikalische Relevanz, weil einfach falsch ist. Ich habe so viel über Relativgeschwindigkeit geschrieben, hat leider nichts genützt. Vielleicht erklärt Dir jemand anderer, wo der Fehler in Deinem Beispiel steckt.

„Und die Absicht deiner Aussage "keine Relativgeschwindigkeit" besteht doch, denk ich, in der Folgerung, daß auch im Falle gültiger SRT die Uhren in einem geostationären Sat gleichschnell laufen wie am Boden.“

Genau, das sage ich. Und bei ART läuft eine Uhr in jeder SAT-Orbit gleich schnell und am schnellsten rel. zu einer Uhr am Boden.

„Meinst Du, das kauft Dir jemand ab, wenn Du dabei gleichzeitig sagen mußt, ein nichtmitrotierendes Objekt weit weg mit der Relativgeschwindigkeit 234*c hätte gleichzeitig eine schier unendliche ZD ?“

Kein Relativist, der was von Relativgeschwindigkeit versteht, würde so was ausrechnen – s. oben – einfach falsch. Und bei 234*c müsste die „bewegte Uhr“ nicht unendliche Zeitdialation haben, sondern viel, viel schneller laufen, aber auf bayrisch.

Liebe Grüße
Ljudmil

[scharo]

Hallo Faber,

„Wäre ich der Beobachter, so wüsste ich (spätestens nach geeigneten Messungen) dass ich in einem rotierenden Bezugssystem ruhe, während die Zimmerdecke in einem Inertialsystem ruht. Daher wüsste ich, dass die Rosettenbewegung nur aus meinem Blickwinkel so aussieht, in Wahrheit aber keine ist. Daher wüsste ich, dass es keine Kraft gibt, die für eine reale Rosettenbewegung erforderlich wäre. In meinem Kopf gibt es keine solche Kraft und folglich auch keinen Namen dafür.“

Meine Zustimmung! Nur, wie Du überall lesen kannst, wird diese Scheinkraft Corioliskraft benannt.

„Der Münchhausen auf der Kugel kann feststellen, dass er sich in einem Inertialsystem befindet. Zwei über einen Kraftmesser verbundene Probemassen in allerlei Richtungen angeordnet zeigen ihm, dass es so ist.“

Richtig – aber s. oben – genauso wirst Du auch lesen, dass genau diese „nicht vorhandene Kraft“ für die Wetterlage verantwortlich ist.

„Kurze Antwort: Vermutlich, weil Physiker i.a. einsteinverseucht sind.“

Nicht unbedingt. Die realen Trägheitskräfte wurden vor dem Relativismus „Scheinkräfte“ genannt.

„Ich tippe, dass die Autoren der von Dir genannten Physikbücher von Einstein verwirrt sind.“

Würde auch nicht sagen. Gerade „Gerthsen Vogel“ ist nicht besonders relativistisch verseucht.

„Allerdings ist eine solche Beschreibung fiktiv und stimmt nicht mit der Wirklichkeit überein. Sie leugnet die auf die Scheibe wirkenden Fliehkräfte und erdichtet eine auf die Kugel wirkende Corioliskraft, die es gar nicht gibt.“

Darüber streiten wir ja – ist die Corioliskraft diese eine Scheinkraft, die nicht existiert, oder ist doch eine Kraft, die man tatsächlich messen kann. Die Gegenseite beschreibt unter Corioliskraft eine, wie ich meine, andere bekannte und reale Kraft, die aber anders heißt.

Gruß
Ljudmil

[Sebastian Hauk]

Hallo scharo,

Hier ist eine Adresse, wo nach meiner Meinung die Sache richtig beschrieben wird.
http://www.agenda21-treffpunkt.de/lexik ... skraft.htm

Bei der Corioliskraft handelt es sich um ein Kraft, die aus Sicht eines Beobachters auf der Erdoberfläche aufgrund der Erdrotation entsteht. Im Gegensatz zu "echten" physikalischen Kräften (mechanische Kräfte, Gravitationskraft, elektromagnetische Kraft, ...) handelt es sich bei der Corioliskraft um eine Scheinkraft. Sie entsteht nur scheinbar, nämlich aus Sicht eines Beobachters, der mit der Erdoberfläche rotiert. (Physik: beschleunigtes Bezugssystems). Aus Sicht des Weltalls (ruhendes Bezugssystem) gibt es keine Corioliskraft.
In ruhenden Systemen gelten allgemeine physikalische Gesetze, so auch die Impulserhaltung: Nicht beschleunigte Massen (Massen, auf die keine Kräfte wirken) bewegen sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradlinig fort. Dieses physikalische Gesetz gilt natürlich auch für Objekte auf der Erdoberfläche oder Luftmassen in der Atmosphäre. Wirken keine Kräfte auf sie, bleibt ihre Bewegung in Bezug auf das Weltall konstant, aus Sicht eines auf der Erdoberfläche mitrotierenden Beobachters werden sie jedoch auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt.
Die folgende Betrachtung soll diesen Effekt an einem Beispiel erklären:

auch bei diesem Beispiel ist es irrelevant wie groß die Masse der Objekte ist. Für die Corioliskraft muss die Masse des Objektes welches sich auf der Erdoberfläche bewegt, mit der rotierenden Erde in Berührung kommen. Und wenn dieses geschieht, wirkt eine Kraft auf das sich bewegende Objekt ein. Und das ist dann die Corioliskraft.

Gruß

Sebastian

[Jocelyne Lopez]

Hallo Jocelyne,

Die Laengenkontraktion geht nicht mit materiellen Veraenderungen des Koerpers einher;

Du hattest das ja als Thema Deines Threads gestellt. So ist eine Entschuldigung fällig, daß wir hier breit über klassische Mechanik schwadroniert haben. Ich möchte deshalb noch Stellung nehmen zu Deiner Frage.

Vielen Dank für Deine Stellungnahme zum Thema des Threads.

Ich betrachte jedoch die hier geführte Debatte über klassische Mechanik nicht als "Missbrauch" meines Threads, der einer Entschuldigung bedarf. Erst einmal ist es in der Praxis unmöglich, in einem freien Forum ohne begleitete und geleitete Diskussionsthematik streng bei der Hauptthematik zu bleiben. Das geht nirgendwo. Naturgemäß entwickeln sich immer Nebenthematiken. Zweitens ist es auch nicht schlimm, das zeigt auch ernsthaftes Interesse der Teilnehmer an der Wissenschaft, das zeigt einen vorhandenen Gesprächs- oder Klärungsbedarf, und das ist auch interessant und informativ. Ich habe am meisten durch stilles Verfolgen von Austauschen und Auseinandersetzungen zwischen Fachleuten in Foren über Physik gelernt.

Natürlich ist die LK nicht real, sondern lediglich ein mathematisches Ergebnis für ein virtuelles nur mathematisch existierendes System.

So natürlich ist die Antwort nicht gewesen, deshalb lohnt es sich schon, diese wichtige Frage unmissverständlich zu klären: Auch unter Relativisten (Forenteilnehmer oder Autoren) ist diese Frage nämlich nicht einheitlich oder eindeutig geklärt, siehe zum Beispiel:

Koennten sich vielleicht die Relativisten darüber einigen, ob der relativistische Effekt ‘Längenkontraktion’ Anschein oder Realität sein soll?

Viele Grüße
Jocelyne Lopez

[Sebastian Hauk]

Hallo Frau Lopez,

Eine Schein-Version findet sich S. 903: “Ein starrer Körper, welcher in ruhendem Zustande ausgemessen die Gestalt einer Kugel hat, hat also in bewegtem Zustande - vom ruhenden System aus betrachtet - die Gestalt eines Rotationsellipsoides …” Im übernächsten Absatz wird die Reziprozität ausdrücklich festgestellt.

Einstein hat auch festgestellt, dass es in der SRT keine starren Körper geben soll. Denn sonst wäre im Grunde Überlichtgeschwindigkeit möglich. Und dieses spricht m.E. für eine reale Längenkontraktion.

Und hier ist auch ein schöner Link zu dem Thema:

http://de.wikipedia.org/wiki/Wladimir_S ... Ignatowski

wurde sowohl Ignatowskis dynamische Interpretation der Längenkontraktion und überhaupt die Idee eines starren Körpers im Rahmen der SRT aufgegeben.[4]

Wobei in dem Link im Grunde steht, dass die Längenkontraktion scheinbar ist, weil es keine starren Körper gibt. Ist halt alles sehr verwirrend.

Gruß

Sebastian

[scharo]

Hallo Sebastian,

„auch bei diesem Beispiel ist es irrelevant wie groß die Masse der Objekte ist. Für die Corioliskraft muss die Masse des Objektes welches sich auf der Erdoberfläche bewegt, mit der rotierenden Erde in Berührung kommen. Und wenn dieses geschieht, wirkt eine Kraft auf das sich bewegende Objekt ein. Und das ist dann die Corioliskraft.“

Das ist aber die Frage – welche von diesen Kräften Coriolis heißt! Ob die eine Vorstellung, wo keine Masse im Spiel ist (Scheinkraft im Kopf des Beobachters), oder die reale ??? Kraft, die ein Objekt in eine höhere Geschwindigkeit zwingt.
Du meinst, die zweite sei die Corioliskraft, ich meine die erste, da die zweite bereits einen anderen Namen hat.
Und wie Du überall lesen kannst, ist für die Wetterlage eben diese erste, nicht existierende Kraft verantwortlich.

Gruß
Ljudmil

[Sebastian Hauk]

Hallo scharo,

Das ist aber die Frage – welche von diesen Kräften Coriolis heißt! Ob die eine Vorstellung, wo keine Masse im Spiel ist (Scheinkraft im Kopf des Beobachters), oder die reale ??? Kraft, die ein Objekt in eine höhere Geschwindigkeit zwingt.

die Kraft, die ein Objekt in eine andere Geschwindigkeit zwingt, wäre die Stoßkraft. Die Corioliskraft ist hier die Trägheitskraft.

Gruß

Sebastian

[Faber]

Meine Zustimmung! Nur, wie Du überall lesen kannst, wird diese Scheinkraft Corioliskraft benannt.

Ja, vielerorts. Und das ist irreführend.

Dort fertigt man eine mathematische Darstellung der Mechanik in bezug auf ein beschleunigtes Bezugssystem an und findet dann Terme, die man Corioliskraft nennt. Dann schaut man sich die Sache noch einmal mit physikalischem Verstand an und stellt fest: die Kugel ist ja kräftefrei. Anstatt nun zu sagen, der hier Corioliskraft genannte Term ist eine Scheinkraft, sollte man lieber sagen: der hier Corioliskraft genannte Term ist ein Artefakt der mechanisch irreführenden Darstellung, die sich auf ein für die Dynamik ungeeignetes Bezugssystem bezieht.

„Der Münchhausen auf der Kugel kann feststellen, dass er sich in einem Inertialsystem befindet. Zwei über einen Kraftmesser verbundene Probemassen in allerlei Richtungen angeordnet zeigen ihm, dass es so ist.“

Richtig – aber s. oben – genauso wirst Du auch lesen, dass genau diese „nicht vorhandene Kraft“ für die Wetterlage verantwortlich ist.

In der Schule habe ich gelernt, die Ablenkung der Passatwinde würde von der Corioliskraft bewirkt. Das ist falsch. Richtig ist: die Passatwinde bewegen sich (quer-) kräftefrei, geradlinig. Keine Kraft lenkt sie seitlich ab. Das scheint nur so, wenn man fest auf der rotierenden Erde steht.

Eine mechanische Beschreibung der Passatwinde in bezug auf die rotierende Erdoberfläche benötigt natürlich Korrekturterme, weil das Bezugssystem kein Inertialsystem ist. Diese Korrekturterme mag man "Scheinbare Corioliskraft" nennen. Das führt dann aber -wie wir sehen- zu irrigen Aussagen wie: "Die Corioliskraft lenkt die Passatwinde ab".

Die realen Trägheitskräfte wurden vor dem Relativismus „Scheinkräfte“ genannt.

Von wem, wo? Können Sie mir ein Beispiel nennen?

Schauen Sie hier eine Seite von Prof. Dr. Stanek (dort nach "Coriolis" suchen). Er spricht von den sogenannten "Scheinkräften" Coriolis-Kraft und Zentrifugalkraft. Also 1.) "sogenannt" und 2.) "Scheinkräfte" in Anführungszeichen.

„Allerdings ist eine solche Beschreibung fiktiv und stimmt nicht mit der Wirklichkeit überein. Sie leugnet die auf die Scheibe wirkenden Fliehkräfte und erdichtet eine auf die Kugel wirkende Corioliskraft, die es gar nicht gibt.“

Darüber streiten wir ja – ist die Corioliskraft diese eine Scheinkraft, die nicht existiert, oder ist doch eine Kraft, die man tatsächlich messen kann. Die Gegenseite beschreibt unter Corioliskraft eine, wie ich meine, andere bekannte und reale Kraft, die aber anders heißt.

Die Corioliskraft ist eine reale Kraft, die Wirkungen zeitigt und daher messbar ist. Weiter oben wurden z.B. einseitig abgenutzte Schienen genannt.

Jene andere oft sogenannte "Scheinkraft Corioliskraft" tritt nur auf dem Papier auf, wenn man ein physikalisches Geschehen auf ein beschleunigtes Bezugsystem (also kein Inertialsystem) bezogen darstellt. Sie bezeichnet dann einen Korrekturterm auf dem Papier, der benötigt wird, damit die fiktive Papierwelt so aussieht, als handele es sich um eine mechanische Beschreibung. Diese falsche Beschreibung suggeriert dann, dass der Münchhausen auf der Kugel sich beschleunigt wähnen müsse. Daher ist sie irreführend und (vor allem in Grundlagenlehrbüchern) zu meiden.

Gruß
Faber

[Ernst]

Lieber Ljudmil,

Das Problem ist, dass sehr unterschiedliche und sich widersprechende Behauptungen anzutreffen sind. Nichts dagegen, wenn Du bestimmte Kräfte, die eigentlich ein anderer Name haben, als Corioliskräfte benennst. Der Schluss meiner Tirade hast Du aber übersprungen – es handelt sich um zwei verschieden Darstellungen – das Paradebeispiel und die einseitig abgenützte Schienen – die nicht zueinander kompatibel sind. Die Frage ist eigentlich, welcher von diesen Effekten als Folge einer Corioliskraft zu verstehen ist.

Das ist doch schon mal ein Konsens, wenn es nur noch um Bezeichnungen geht. In beiden Fällen jedoch entstehen die Effekte durch zeitliche Positionsänderung auf der Scheibe mit einer Radialkomponente.

Und wie heißt die Kraft, die meine „nicht fahrende“ Lok umkippt?

Die können wir daher wegen fehlender radialer Bewegungskomponente ausklammern. Es ist einfach eine Trägheitskraft infolge zunehmender Umfangsgeschwindigkeit auf dem festen Radius infolge einer Winkelbeschleunigung der Scheibe. F=m*r*dω/dt. Die Corioliskraft dagegen entsteht schon bei gleichförmiger Rotation. Also dies ist eine andere Trägheitskraft als die Corioliskraft.

Zurück zu Deinen beiden Fällen der Paradebeispiele. Sie sind eigentlich qualitativ inhaltsgleich. Es ensteht eine Kraft infolge Radialbewegung auf der Scheibe. Diese Kraft wirkt bei 100% Kraftschluß Stein/Scheibe vollständig auf den Stein (Fall der klassischen Mechanik mit den aufgeschriebenen "Formelchen") . In der Mechanik heißt diese Kraft im Konsens Corioliskraft und die Beschleunigung Coriolisbeschleunigung.
Qualitativ ändert sich nichts, wenn nur ein partieller Kraftschluß existiert. Es kann dann nur ein Teil der Corioliskraft auf den Stein wirken. Die Beschleunigung fällt kleiner aus und der Stein erreicht auf dem größeren Radius nicht die dortige Umfangsgeschwindigkeit und bleibt deshalb auf der Scheibe zurück. Das ist auch die Situation bei der Luftbewegung um ein Hoch/Tief. Wird der Kraftschluß zu Null, dann wird auf den Stein überhaupt keine Corioliskraft übertragen. Die Beschleunigung ist Null und der Stein behält stets eine konstante Umfangsgeschwindigkeit (Null, wenn er aus dem Zentrum startet). Er bleibt maximal auf der Scheibe zurück. Dein Plattenspieler.

Im letzten Fall wirkt überhaupt keine Corioliskraft. Es ist daher befremdlich zu sagen, es wäre schon eine da, aber sie ist nur scheinbar da. Sie ist definitiv nicht da. Und deshalb hast Du mich mit Deinem Buch so in Rage gebracht.

Zur Kinematik:
Ich bleibe dabei, daß die Kinematik aus einem rotierenden Bezugssystem heraus physikalisch unrealistische Ergebnisse liefert.

„Erde als Bezugssystem: Stern xy bewegt sich mit 220456 * c um die Erde. Hat das physikalsche Relevanz? Ich meine nicht.“

Ja, das hat tatsächlich keine physikalische Relevanz, weil einfach falsch ist. Ich habe so viel über Relativgeschwindigkeit geschrieben, hat leider nichts genützt. Vielleicht erklärt Dir jemand anderer, wo der Fehler in Deinem Beispiel steckt.

So? Da bin ich aber gespannt. Erde als Bezugssystem. Geosat und Erde ohne Relativbewegung. Galaxie in 10 Milliarden LJ dreht sich einmal pro Tag um die Erde. Umlaufgeschwindigkeit 2*π*10E9 LJ/Tag. Wieviel ist das? 1000000000000000*c oder noch etwas mehr? Kann das physikalisch sein?

Liebe Grüße
Ernst

[Jocelyne Lopez]

Hallo Frau Lopez,

Eine Schein-Version findet sich S. 903: “Ein starrer Körper, welcher in ruhendem Zustande ausgemessen die Gestalt einer Kugel hat, hat also in bewegtem Zustande - vom ruhenden System aus betrachtet - die Gestalt eines Rotationsellipsoides …” Im übernächsten Absatz wird die Reziprozität ausdrücklich festgestellt.

Einstein hat auch festgestellt, dass es in der SRT keine starren Körper geben soll. Denn sonst wäre im Grunde Überlichtgeschwindigkeit möglich. Und dieses spricht m.E. für eine reale Längenkontraktion.

Einstein hat auch eindeutig eine Real-Version für den relativistischen Effekt Zeitdilatation dargelegt (und Zeitdilatation kann ja nicht ohne Längenkontraktion entstehen, beide Effekte stehen ja in Relation), mit der Originalversion des Gedankenexperiments „Zwillingsparadoxon“:

Zitat Albert Einstein:

Wenn wir z.B. einen lebenden Organismus in eine Schachtel hineinbrächten und ihn dieselbe Hin- und Herbewegung ausführen lassen wie vorher die Uhr, so könnte man es erreichen, dass dieser Organismus nach einem beliebig langen Fluge beliebig wenig geändert wieder an seinen ursprünglichen Ort zurückkehrt, während ganz entsprechend beschaffene Organismen, welche an den ursprünglichen Orten ruhend geblieben sind, bereits längst neuen Generationen Platz gemacht haben. Dies ist eine unabweisbare Konsequenz der von uns zugrundegelegten Prinzipien, die die Erfahrung uns aufdrängt.

A. Einstein: Die Relativitätstheorie. In: Naturforschende Gesellschaft in Zürich. Vierteljahrsschrift.56. 1911, H. 1/2, S. 1-14; darin: S. 12.

Viele Grüße
Jocelyne Lopez