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Transkript Spezielle Relativitätstheorie – Grundprinzipien

Hallo und herzlich willkommen zu Physik mit Kalle! Wir wollen uns heute die Grundprinzipien der speziellen Relativitätstheorie ansehen. Und wie der Titel schon vermuten lässt, ist dies ein Film aus dem Gebiet "Die spezielle Relativitätstheorie". Für dieses Video solltet ihr bereits den Film "Die Physik vor Einstein" gesehen haben. Wir lernen heute, was die Grundprinzipien der speziellen Relativitätstheorie sind, und wenn wir sie dann kennen, was das bedeutet. Dazu werden wir uns ein Beispiel ansehen, nämlich ein mit Lichtgeschwindigkeit fahrendes Auto. Es bisschen was wissen wir ja schon aus dem letzten Film über die spezielle Relativitätstheorie, zum Beispiel, dass sie 1905 von Albert Einstein (links seht ihr ein Bild von ihm) veröffentlicht wurde. Man braucht vor ihr wirklich keine Angst zu haben. Sie beruht nur auf 2 Postulaten, also Regeln, die noch dazu nicht besonders schwierig sind. Diese beiden Regeln wollen wir uns nun in den nächsten 2 Kapiteln genauer ansehen. Das 1. Postulat ist das sogenannte Relativitätsprinzip. Es besagt, dass zur Beobachtung physikalischer Vorgänge alle Inertialsysteme gleichberechtigt sind. Das bedeutet, dass in jedem Inertialsystem die gleichen Naturgesetze gelten. Vielleicht habt ihr es euch aus dem letzten Video gemerkt. Das ist exakt das Galileische Relativitätsprinzip, das in der klassischen Physik nur für die Mechanik galt. Einstein hat das also einfach auf die gesamte Physik ausgeweitet. Dies konnte er tun, da mit dem Michelson-Morley-Experiment ja die Äthertheorie (die der Grund war, warum man das Licht vom Relativitätsprinzip ausgenommen hatte) endlich widerlegt war. Und mit dem Licht hat auch unser 2. Postulat zu tun, das wir uns nun im nächsten Kapitel ansehen wollen. Das 2. Postulat beschäftigt sich nämlich mit der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Seine Aussage ist einfach: Licht im Vakuum breitet sich in allen Inertialsystemen gleich schnell in alle Richtungen aus. Die Lichtgeschwindigkeit c ist außerdem unabhängig davon, wie sich ihre Quelle oder ein Beobachter bewegt. Sie ist die oberste Grenze aller  Geschwindigkeiten. Ihr genauer Wert ist 299792 km/s oder (ungefähr gerundet) 3×108m/s. Dieses Prinzip der Grenzgeschwindigkeit war völlig neu. In der klassischen Physik nahm man immer an, dass Geschwindigkeiten beliebig hoch sein können. Was die Einführung dieser Lichtgeschwindigkeitsgrenze bedeutet, wollen wir uns nun im nächsten Kapitel an einem Beispiel ansehen. Dazu wollen wir mal eine Fahrt in einem Auto betrachten. Stellt euch vor, wir fahren mit einem Auto eine Landstraße entlang (so wie im Bild) und schauen in den Rückspiegel. Bei der normalen Geschwindigkeit sehen wir die Straße hinter uns. Wenn ich dieses Auto nun immer weiter beschleunige (nah an die Lichtgeschwindigkeit heran), braucht das Licht immer länger, um zu uns aufzuholen. Nehmen wir einmal an, ich könnte mein Auto sogar bis auf die Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Dann würde ich, statt der Straße hinter mir, im Spiegel Folgendes sehen. Warum ich einen schwarzen Spiegel sehe, ist gar nicht so schwer zu erklären. Normalerweise fällt das Licht auf die Straße, von dort in den Spiegel und von dort in mein Auge. Und damit sehe ich die Straße im Spiegel. Da das Auto normalerweise viel langsamer als die Lichtgeschwindigkeit ist, geschieht dies ohne merkbare Verzögerung. Ist das Auto aber genauso schnell wie das Licht, kann das Licht von der Straße niemals in den Rückspiegel fallen, da sich beide ja gleich schnell bewegen. Das heißt, sie werden immer den gleichen Abstand zueinander haben. Und daher kann jemand, der mit Lichtgeschwindigkeit fährt, niemals sehen, was hinter ihm passiert, da das Licht niemals zu ihm aufholen kann. Wir wollen noch einmal wiederholen, was wir heute gelernt haben. Die spezielle Relativitätstheorie wurde 1905 von Albert Einstein veröffentlicht und beruht auf 2 Postulaten. Das 1. Postulat ist das Relativitätsprinzip. Es besagt, dass alle Inertialsysteme zur Beschreibung physikalischer Vorgänge gleichberechtigt sind. Das 2. Postulat ist die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Es besagt, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in allen Inertialsystemen gleich groß ist (ungefähr 3×108m/s) und die oberste Grenze aller Geschwindigkeiten ist. Wie wir im Beispiel gesehen haben, bedeutet das zum Beispiel: Wer sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, kann nicht sehen, was hinter ihm geschieht, da das Licht nicht zu ihm aufholen kann. So, das war es schon wieder für heute. Ich hoffe, ich konnte euch helfen. Vielen Dank fürs Zuschauen, vielleicht bis zum nächsten Mal. Euer Kalle

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2 Kommentare
  1. Default

    @byob20 jedes Raumschiff hat 0,6c d.h. beide zusammen 1.2

    Von Tom G., vor fast 3 Jahren
  2. Default

    Wieso sehen sich die zwei Raumschiife nie? 0,6 c ist ja nicht ganz 3.10^8 ?

    Von Byob20, vor etwa 5 Jahren