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Big Bang - Online

Big Bang 8 NEU

„Wenn man zwei Stunden lang mit einem Mädchen zusammensitzt, meint man, es wäre eine Minute. Sitzt man jedoch eine Minute auf einem heißen Ofen, meint man, es wären zwei Stunden. Das ist Relativität.“ Albert Einstein beschreibt hier augenzwinkernd eine alltägliche Form der „Zeitdehnung“ – die natürlich mit der relativistischen Zeitdehnung rein gar nichts zu tun hat! In diesem Kapitel geht es um Zeitdehnung und Raumschrumpfung. Beide Effekte klingen zunächst absurd, und das war einer der Gründe, warum es lange dauerte, bis die Spezielle Relativitätstheorie anerkannt war – auch unter den physikalischen Kapazundern. Es gibt ja sogar noch heute Skeptiker, aber seit langem ist man in der Lage, diese scheinbar absurden Vorhersagen experimentell mit größter Genauigkeit zu belegen.

Kapitel 40 Zeitdehnung und Raumschrumpfung

Vertiefung und Kompetenzüberprüfung

Ergänzende Aufgaben und Lösungen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle ergänzenden Aufgaben und Lösungen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt „Vertiefung und Kompetenzüberprüfung“.

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Maturafragen

Kompetenzorientierte Maturafragen für dieses Kapitel von Martin Apolin. Alle Maturafragen auf einen Blick findet man auf der Startseite Online unter dem Punkt Matura und Co.

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Seite 16

Qualitative Herleitung der Zeitdilatation (Abb. 40.3). Wenn sich die Lichtwelle auf einen Radius von 30 cm ausgedehnt hat, ist für den ruhenden Beobachter eine Nanosekunde vergangen. In der nach rechts bewegten Uhr hat jedoch die Lichtwelle den oberen Rand noch nicht erreicht, es hat also noch nicht „getickt“. Für die bewegte Uhr ist daher weniger Zeit vergangen. Ist das nicht sehr erstaunlich?

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Seite 16

Man kann es auch so sehen: In einer ruhenden Lichtuhr (Abb. 40.4) legt das Photon einen kürzeren Weg zurücklegt als in einer bewegten (b). Die Lichtgeschwindigkeit ist aber immer gleich groß. Bei der bewegten Uhr liegt mehr Zeit zwischen den „Ticks“ – sie geht langsamer.

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Seite 17: Zeitdilatation

Mit diesem Java-Applet von Walter Fendt lässt sich die Zeitdilatation, die bei einem schnelle fliegenden Raumschiff auftritt, simulieren.

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Seite 18

Der Space Shuttle in der Dämmerung

Quelle: NASA und ESA

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Seite 18

Materielle Teilchen, Photonen und die hypothetischen Tachyonen (Abb. 40.8).

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Seite 20

Ruhende Myonen altern fast 30-mal so schnell wie die Myonen im Speicherring (Abb. 40.12).

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Seite 20

Der imposante Krebsnebel ist der Überrest einer Supernova. Durch solche Ereignisse entsteht starke kosmische Strahlung (Abb. 40.14)

Quelle: NASA und ESA

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Seite 20

Der Krebsnebel in einer amateurastronomischen Aufnahme von Michael Pietschnig.

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Seite 22

Es kann keine Querkontraktion geben, weil das zu paradoxen Situationen führen würde (Abb. 40.18). Wenn der bewegte Zylinder schrumpft, dann passt er in den ruhenden Zylinder hinein. Eine Person, die sich mit dem roten Zylinder mitbewegt, beobachtet den Vorgang wie in Abbildung 40.18 a. Eine Person, die sich mit dem blauen Zylinder mitbewegt, sieht es genau umgekehrt (40.18 b).

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Seite 23

Das Schließen einer Garagentür aus Sicht des Autos und der Garage (Abb. 40.23). Aus Sicht der Garage ist das Auto geschrumpft und passt daher kurz hinein. Dann kann man die Türen gleichzeitig schließen. Aus Sicht des Autos ist die Garage geschrumpft. Dafür erfolgt aber das Schließen der Türen nicht gleichzeitig. Wenn der vordere Teil des Autos in der Garage ist, geht die vordere Tür zu und wieder auf. Wenn der hintere Teil des Autos in der Garage ist, geht die hintere Tür zu und wieder auf.

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