Sexl Physik 8, Schulbuch

SPEZIELLE RELATIVITÄTSTHEORIE 1 Zeitmessung: a) Wie wurde früher die Zeit gemessen, und wie groß war jeweils die Genauigkeit der Zeitangaben? b) Welche Zeitskalen waren früher gebräuchlich, und welche sind heute in Verwendung? 2 Precision Farming: Finde heraus, was alles durch GPS in der Landwirtschaft möglich wurde! 3  a) Finde heraus, wie Bewegungen von Körpern in Raum-Zeit-Diagrammen durch Weltlinien grafisch dargestellt werden können! b) Finde heraus, was Minkowski-Diagramme sind, wie die Achsen zu zeichnen sind und wie die Raum- Zeit-Koordinaten eines Ereignisses im ruhenden sowie im bewegten Bezugssystem abzulesen sind! c) Veranschauliche die Lorentzkontraktion sowie die Zeitdilatation mithilfe von Minkowski-Diagrammen! 4 Reise zu anderen Sternen: Wie lange wäre ein Raum- schiff bei den derzeit erreichbaren Geschwindigkeiten zu den uns am nächsten gelegenen Sternen unter- wegs? Haben diese Sterne Planeten, und könnte es auf diesen Planeten Leben geben? Wie könnte eine solche Reise bewerkstelligt werden? Finde heraus, was man unter einem Generationenraumschiff versteht! Welche Probleme sind für den Bau eines geeigneten Raum- schiffes und für einen erfolgreichen Ablauf der Reise zu überwinden? Wie müsste das Raumschiff beschaffen sein? Wie groß müsste das Raumschiff sein? Welche Herausforderungen könnten während einer solchen Reise auftreten? Wird eine solche Reise jemals möglich sein? Begründe deine Meinung! Finde Argumente für und gegen eine solche Reise! 5 Tabellenkalkulation: a) Schreibe in die Zelle B3 die Formel, welche bei Eingabe eines neuen Wertes für die Geschwindig- keit v / c oder die Länge l ' automatisch die Lorentz- kontrahierte Länge l berechnet: A B C 1 v / c = 0,8 2 l ' = 50 m 3 l = m b) Erstelle analog zu a) ein Rechenblatt, welches nach Eingabe von v / c und l automatisch die Länge l ' berechnet. c) Erstelle analog zu a) ein Rechenblatt, welches nach Eingabe von v / c und der Zeit t ', die in einem bewegten Bezugssystem vergeht, automatisch die Zeit t berechnet, die währenddessen für einen ruhenden Beobachter vergeht. 6 Erstelle mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms eine Wertetabelle für die Funktion und ein Diagramm, welches den Graphen der Funktion ​  1 _  ​ 9 ___ 1– ​  v 2 _ c 2 ​ ​ ​darstellt. (vgl. 23.1 ) ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE 1 Welche Experimente wurden 2002 zur Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie mithilfe der Saturnson- de Cassini-Huygens durchgeführt, und mit welcher Genauigkeit wurde dabei die Gültigkeit der Allgemei- nen Relativitätstheorie bestätigt? 2 Welche weiteren Experimente wurden in den letzten Jahren zur Überprüfung bzw. Bestätigung der Allgemei- nen Relativitätstheorie durchgeführt? Mit welcher Genauigkeit bestätigen die Experimente die Vorhersa- gen der Relativitätstheorie? Gibt es Experimente, deren Ergebnisse der Relativitätstheorie widersprechen? 3 a) Wie lautet das Äquivalenzprinzip, und was sagt es aus? b) Wie kann man mithilfe des Äquivalenzprinzips die Lichtablenkung im Gravitationsfeld erklären? 4 Finde heraus, wie die Allgemeine Relativitätstheorie die Planetenbewegung erklärt. Wie unterscheiden sich die Vorstellungen Einsteins über die Gravitation von denen Newtons? 5 Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen gilt als Meilenstein in der Geschichte der Astronomie. Welche völlig neuen Möglichkeiten werden der Astronomie damit eröffnet? Welche Beobachtungen und Entdeckungen werden mithilfe von Gravitations- wellen möglich sein? 6 Wurmlöcher: Finde heraus, was man unter einem Wurmloch versteht. Wie könnte man mithilfe von Wurmlöchern weit entfernte Bereiche des Universums erforschen oder durch die Zeit reisen? 35.1 Hubble-Teleskop-Aufnahme eines sogenannten „Einsteinringes“ (oben) und eines „Einsteinkreuzes“ (links). Wie können diese durch Lichtablenkung ent­ stehen?  Weiterführende Fragestellungen 35 | Relativitätstheorie Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv