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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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 kelloggs Verfasst am: 19. März 2015 09:34 Titel: relativistische Längenkontraktion und Ladungen |
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Hallo zusammen,
in meinem unermüdlichen Bestreben physikalische Effekte zu einem energieerzeugendem Gesamtbild zusammenzufügen bin ich wieder auf Denkschritte gestoßen, die ich dem "Prüfkomitee" des physikboards zur Begutachtung überlassen möchte.
Wie man dem Threadtitel entnehmen kann beschäftige ich mich gerade mit dem Effekt der Längenkontraktion. Mein Verständnis zu diesem Effekt besteht darin, dass es eine Notwendigkeit darstellt damit Lichtgeschwindigkeit immer Lichtgeschwindigkeit bleibt, also der Wert immer gleich bleibt. Das gleiche gilt auch für die Zeit aber diese ist für die anschließende Überlegung, meiner Meinung nach, nicht von Bedeutung.
Längenkontraktion ist also immer vorhanden sobald sich ein Objekt relativ zu einem anderen Objekt bewegt. Es erfordert sozusagen keine "zusätzlichen" Vorkehrungen damit der Effekt eintritt.
Der Effekt wird für mich nun interessant wenn ich ihn mit elektrischen Ladungen in Verbindung bringe. Es hat sich eine Idee entwickelt, bei der ich den Effekt der Längenkontration dazu bringen möchte mir elektrische, gleichartige Ladungen zusammenzudrücken wodurch für ruhende, gegensinnige Ladungen der Eindruck eines stärken, elektrischen Feldes entsteht.
Die Vorgehensweise dazu findet man in nachfolgendem Bild
"großes Bild Warnung" ->  http://www.bilder-upload.eu/upload/db107e-1426700373.png
Vielleicht ist es eine berechtigte Überlegung, vielleicht auch nicht.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 20. März 2015 12:23 Titel: Re: relativistische Längenkontraktion und Ladungen |
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Hallo Kelloggs,
| Zitat: |
Längenkontraktion ist also immer vorhanden sobald sich ein Objekt relativ zu einem anderen Objekt bewegt. Es erfordert sozusagen keine "zusätzlichen" Vorkehrungen damit der Effekt eintritt.
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Nein, zusätzlicher Vorkehrungen bedarf es nicht. Mit den Objekten selbst passiert ja auch nichts Ungewöhnliches, nur, weil sie sich relativ zueinander bewegen. Es ist bloß so, dass ihre Länge je nachdem, in welchem Bezugssystem sich der Beobachter befindet, unterschiedlich gemessen wird.
Die Tatsache, dass sich Messgrößen je nach Bezugssystem ändern, war übrigens auch schon zu Newtons Zeiten so. Ein Auto, das auf der Straße fährt, hat gegenüber dem Bezugssystem "Erde" eine Geschwindigkeit v <> 0. Ein Beobachter im Auto wird hingegen sagen, das Auto sei in Ruhe. Und sogar die kinetische Energie in beiden Systemen wird unterschiedlich angegeben. Trotzdem hagelt es hier keine Entrüstungsstürme durch sogenannte "Newtontheorieleugner". ;-)
| Zitat: |
Der Effekt wird für mich nun interessant wenn ich ihn mit elektrischen Ladungen in Verbindung bringe. Es hat sich eine Idee entwickelt, bei der ich den Effekt der Längenkontration dazu bringen möchte mir elektrische, gleichartige Ladungen zusammenzudrücken wodurch für ruhende, gegensinnige Ladungen der Eindruck eines stärken, elektrischen Feldes entsteht.
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Du fragst ja letztlich, ob sich für einen Beobachter aus dem Laborsystem die Linienladungsdichte in einem Torroid ändert, wenn Du diesen drehst. Ich denke, das trifft zu.
Es gibt ein berühmtes Gedankenexperiment von Fermi, in dem die Kraft, die ein stromdurchflossener Leiter auf eine sich bewegende Ladung ausübt, so erklärt wird.
stromloser Leiter
-------------------------------------------------------------------------
(+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+)
(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-)
--------------------------------------------------------------------------
(q) ----> v=0 oder v > 0
Im stromlosen Zustand ist der Leiter elektrisch neutral (die pos. und neg. Ladungen seien anders als im Bild gleichmäßig verteilt). Die ruhende oder bewegte Ladung q erfährt keine Kraft.
stromdurchflossener Leiter
-------------------------------------------------------------------------
(+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+)
(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) <-------- 
--------------------------------------------------------------------------
(q) ----> v=0
Der stromdurchflossene Leiter ändert zwar seine Gesamtladung 0 nicht , aber er weist aus Sicht des Laborsystems in der Umgebung der Ladung q eine leicht negative Ladungsdichte auf. Grund ist, dass die Elektronen sich mit der Driftgeschwindigkeit v_d bewegen und sich daher aus Sicht des Laborsystems der Abstand der Elektronen zueinander verringert, d. h. die Linienladungsdichte vergrößert sich. Dieser Effekt kann bei ruhender Ladung aber noch als homöopathisch klein bezeichnet werden.
stromdurchflossener Leiter, bewegte Ladung
-------------------------------------------------------------------------
(+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+)
(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) .(-) <--------
--------------------------------------------------------------------------
(q) ----> v>0
Bewegt sich die Ladung q parallel zum stromdurchflossenen Leiter, so wirkt auf sie eine anziehende Kraft.
Erklärung aus Sicht des Laborsystems:
Durch den Stromfluss entsteht ein magnetisches Feld. Dieses bewirkt eine Lorentzkraft  , die die Ladung q für q > 0 anzieht. Die elektrische Kraft wird vernachlässigt.
Erklärung aus Sicht des mit der Ladung q mitbewegten Systems (mit Strichen gekennzeichnet):
Aus Sicht eines Bezugssystems, in dem die Ladung q ruht, wirkt keine magnetische Kraft. Es existiert zwar ein Magnetfeld, aber da die Ladung in diesem Bezugssystem ruht (v'=0), ist der Term F' = q (v' x B') = 0.
Aus Sicht eines mit der Ladung q mitlaufenden Beobachters vergrößert sich sowohl die Linienladungsdichte der Elektronen als auch die Linienladungsdichte der positiven Rumpfladungen des Leiters im Vergleich zur Beobachtung aus dem Laborsystem.
Die Linienladungsdichte der Elektronen vergrößert sich aber stärker als die Linienladungsdichte der positiven Ladungen, da die Elektronen im Leiter sich schneller bewegen als die positiven Rumpfladungen. Aus Sicht der Ladung (q) ist der Leiter im betrachteten Abschnitt also elektrisch negativ geladen. Dies erklärt die anziehende Kraftwirkung. (Die Überlegung geht auch rechnerisch auf.)
Viele Grüße
Michael
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 20. März 2015 21:43 Titel: |
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hallo ML,
danke für deinen ausführlichen Beitrag. Deine Erklärung wurde auch in diesem Video verwendet, sprich ich kann davon ausgehen, dass sie der Wahrheit entspricht.
Was ich erreichen will wurde allerdings noch nicht angesprochen. Kann die von dir erwähnte Linienladungsdichteänderung Arbeit verrichten sprich kann man aus diesem Vorgang Energie herausholen?
Du hast geschrieben, dass bei ruhender Ladung und Stromfluss der Effekt homöopathisch klein ist. Das kommt im Prinzip ja daher, das die Driftgeschwindigkeit der Elektronen monumental klein ist (das habe ich hier im Forum irgendwann gelesen - etwas mit 1µm/sek in einem 1mm² Leiter).
Den geladenen Ring könnte man in dieser Hinsicht mechanisch um mehrere Größenordnungen schneller bewegen/drehen wodurch der Effekt stärker ausfallen sollte.
Die Prinzipien der Energieerhaltung haben in unzähligen Versuchen ihre Richtigkeit bewiesen aber wäre es nicht einen Versuch Wert sie in diesem Beispiel ebenfalls zu prüfen?
Ich bin nochmal hergegangen und hab den Versuchsaufbau vereinfacht (es soll nicht mehr an einzelnen Ladungen Arbeit verrichtet werden sondern an einem makroskopischen Objekt) - siehe Bild
Die beiden Ringen ziehen sich gegenseitig durch ihre ungleichen Ladungen an. Am linken Ring wird die anziehende Kraft durch die Feder kompensiert. Der rechte Ring ist starr (die anziehende Kraft wird also immer kompensiert) aber er ist drehbar sodass der Längenkontraktionseffekt eintreten kann.
Wir sagen es kommt zu einer Linienladungsdichteänderung sobald der rechte Ring sich dreht - wie wirkt sich das auf die Vorrichtung aus? Wird der linke Ring nun stärker angezogen sodass die Feder mehr gespannt wird bis die Kräfte sich ausgleichen? Wenn so eine Änderung Eintritt wer kann für die in der Feder gespeicherten Energie verantwortlich gemacht werden?
Es wurde zwar Rotationsenergie in den rechten Ring gesteckt aber diese könnte sich während des Andrehens nicht in Rotations- und Federspannungsenergie aufteilen oder doch? Ich meine die Rotationsenergie kommt nur zustande wenn eine Drehmomentkraft auf die Achse wirkt und die waagrechte Kraftkomponte der statischen Anziehung der Ringe ist nicht in der Lage eine Drehkraft auf die waagrechte Achse zu verursachen.
Okay, ich hoffe das damit die gewünschte Diskussion angeregt wird.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405
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| ML Verfasst am: 21. März 2015 03:44 Titel: |
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Hallo Kelloggs,
| kelloggs hat Folgendes geschrieben: |
danke für deinen ausführlichen Beitrag. Deine Erklärung wurde auch in diesem Video verwendet, sprich ich kann davon ausgehen, dass sie der Wahrheit entspricht.
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In dem Video ist aber, glaube ich, ein kleiner Fehler drin. Der Leiter dürfte nach meiner Auffassung aus Sicht der Katze nur dann elektrisch neutral sein, wenn die Katze sich mit der halben Driftgeschwindigkeit der Elektronen bewegt.
| Zitat: |
Was ich erreichen will wurde allerdings noch nicht angesprochen. Kann die von dir erwähnte Linienladungsdichteänderung Arbeit verrichten sprich kann man aus diesem Vorgang Energie herausholen?
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Arbeit verrichten ja. Weshalb auch nicht. Es handelt sich ja um ein ganz normales E-Feld.
| Zitat: |
Du hast geschrieben, dass bei ruhender Ladung und Stromfluss der Effekt homöopathisch klein ist. Das kommt im Prinzip ja daher, das die Driftgeschwindigkeit der Elektronen monumental klein ist (das habe ich hier im Forum irgendwann gelesen - etwas mit 1µm/sek in einem 1mm² Leiter).
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Ja, im Prinzip schon.
Wenn Du aus dem Bezugssystem heraus schaust, in dem (q) ruht, reicht dieses bisschen an Geschwindigkeitsdifferenz* zwischen (+) und (-)-Ladungen aber aus, um eine nicht-homöopathische Kraft auf (q) zu bewirken.
* Ich nehme an, dass q mit relativistisch kleinen Geschwindigkeiten bewegt wird. Nur dann ist v_D der Unterschied der Geschwindigkeiten von (+) und (-)-Ladungen aus Sicht des Bezugssystems, in dem (q) ruht.
| Zitat: |
Die Prinzipien der Energieerhaltung haben in unzähligen Versuchen ihre Richtigkeit bewiesen aber wäre es nicht einen Versuch Wert sie in diesem Beispiel ebenfalls zu prüfen?
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Interessant ja, aber wohl auch schwierig zu realisieren mit Tendenz zu unmöglich. Du willst in Deinem Ring ja nur eine Sorte Ladungen haben. Wenn Du aber nur eine Sorte Ladungen hast, wird es aufgrund der Coulombschen Abstoßung schwer, diese beisammenzuhalten, gerade bei dieser Menge an Ladungen.
Die Kraft, die der Leiter auf die Ladung (q) ausübt, wird ja nur deshalb so groß, weil Du so eine ungeheure Anzahl an freien Ladungen im Metall hast. Kupfer hat beispielsweise  oder 13,4 C/m³.
| Zitat: |
Ich bin nochmal hergegangen und hab den Versuchsaufbau vereinfacht (es soll nicht mehr an einzelnen Ladungen Arbeit verrichtet werden sondern an einem makroskopischen Objekt) - siehe Bild
Die beiden Ringen ziehen sich gegenseitig durch ihre ungleichen Ladungen an. Am linken Ring wird die anziehende Kraft durch die Feder kompensiert. Der rechte Ring ist starr (die anziehende Kraft wird also immer kompensiert) aber er ist drehbar sodass der Längenkontraktionseffekt eintreten kann.
Wir sagen es kommt zu einer Linienladungsdichteänderung sobald der rechte Ring sich dreht - wie wirkt sich das auf die Vorrichtung aus? Wird der linke Ring nun stärker angezogen sodass die Feder mehr gespannt wird bis die Kräfte sich ausgleichen? Wenn so eine Änderung Eintritt wer kann für die in der Feder gespeicherten Energie verantwortlich gemacht werden?
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Ich bin mir gar nicht so sicher, ob der Effekt in diesem Beispiel überhaupt wirksam wird. Es gibt zwei Probleme:
1) Wenn wir annehmen, dass die Ladungsdichte sich beim Bezugssystemwechsel ändert, weil der Abstand der Ladungen sich verkleinert, so müssen wir gleichzeitig auch sagen, dass sich dadurch der Umfang der kreisenden Ladungskette verringert. Höhere Ladungsdichte und geringere Länge der "Ladungskette" kompensiert sich dann in Bezug auf die Kraftwirkung. (Die Anzahl der Ladungsträger bleibt ja trotz der Kreisbewegung gleich.)
2) Hinzu kommt, dass das sich drehende System kein Inertialsystem; ich kann daher die Ladungsdichten nicht einfach so formal umrechnen.
Vielleicht kennt sich ja einer der hier mitlesenden Physiker genauer aus. So tief stecke ich leider nicht in der Materie.
| Zitat: |
Es wurde zwar Rotationsenergie in den rechten Ring gesteckt aber diese könnte sich während des Andrehens nicht in Rotations- und Federspannungsenergie aufteilen oder doch? Ich meine die Rotationsenergie kommt nur zustande wenn eine Drehmomentkraft auf die Achse wirkt und die waagrechte Kraftkomponte der statischen Anziehung der Ringe ist nicht in der Lage eine Drehkraft auf die waagrechte Achse zu verursachen.
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Das spricht nochmal für meine Bedenken im letzten Absatz.
Viele Grüße
Michael
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 21. März 2015 11:29 Titel: |
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hallo ML,
| Zitat: | | In dem Video ist aber, glaube ich, ein kleiner Fehler drin. Der Leiter dürfte nach meiner Auffassung aus Sicht der Katze nur dann elektrisch neutral sein, wenn die Katze sich mit der halben Driftgeschwindigkeit der Elektronen bewegt. |
okay - kann ich nachvollziehn. Das die bewegten Elektronen bereits eine negative Ladung im Leiter aus der Sicht der ruhenden Katze verursachen wurde übergangen.
| Zitat: | | Interessant ja, aber wohl auch schwierig zu realisieren mit Tendenz zu unmöglich. Du willst in Deinem Ring ja nur eine Sorte Ladungen haben. |
nein nein, das will ich ganz bestimmt nicht und ich weiß auch, dass das nicht geht eben wegen der Menge an Ladungsträgern in einem Leiter.
Wie in Schritt 1 in meinem ersten Bild angedeutet ( http://www.bilder-upload.eu/upload/db107e-1426700373.png) soll nur eine Spannung am Ring angelegt werden sodass sich ein Ladungungleichgewicht einstellt. Je höher die Spannung umso mehr Ladungen können auf den Ring aufgetragen werden und diese Anzahl an Ladungen soll konstant bleiben (indem der Ring isoliert wird sodass die Ladungen nicht abfließen/sich ausgleichen können).
| Zitat: | Ich bin mir gar nicht so sicher, ob der Effekt in diesem Beispiel überhaupt wirksam wird. Es gibt zwei Probleme:
1) Wenn wir annehmen, dass die Ladungsdichte sich beim Bezugssystemwechsel ändert, weil der Abstand der Ladungen sich verkleinert, so müssen wir gleichzeitig auch sagen, dass sich dadurch der Umfang der kreisenden Ladungskette verringert. Höhere Ladungsdichte und geringere Länge der "Ladungskette" kompensiert sich dann in Bezug auf die Kraftwirkung. (Die Anzahl der Ladungsträger bleibt ja trotz der Kreisbewegung gleich.)
2) Hinzu kommt, dass das sich drehende System kein Inertialsystem; ich kann daher die Ladungsdichten nicht einfach so formal umrechnen. |
hmm, da stimme ich dir überall zu aber das Ladungen "näher" zusammenrücken würde in unserem ruhenden Bezugssystem bedeuten, dass wir Arbeit verrichten müssen. Diese Arbeit verrichtet aber jetzt die "Längenkontraktion".
Mir fällt jetzt sogar eine noch einfachere Betrachtung ein: Die 2 geladenen Ringe könnten im Prinzip als Plattenkondensator betrachtet werden -
siehe Beispielrechnung
So betrachtet könnte man die Vorrichtung auf 2 Kondensatorplatten reduzieren, die gegengleich rotieren. Ablaufmäßig werden die Platten zuerst im ruhenden Zustand aufgeladen, dann in Rotation versetzt um den Längenkontraktionseffekt zu erzeugen und im rotierende Zustand entladen um die zusätzliche Energie herauszuholen.
tja, das klingt vermutlich alles wie ein Märchen :/
| Beschreibung: |
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##
Gast
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| ## Verfasst am: 21. März 2015 15:16 Titel: |
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| kelloggs hat Folgendes geschrieben: | ...
Die Prinzipien der Energieerhaltung haben in unzähligen Versuchen ihre Richtigkeit bewiesen aber wäre es nicht einen Versuch Wert sie in diesem Beispiel ebenfalls zu prüfen?... |
Der Versuchsaufbau erinnert an den sog. Vril-Antrieb (vril: drehen) - eine Längenkontraktion tritt jedoch nicht auf.
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 21. März 2015 16:51 Titel: |
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ja, das Rechenbeispiel bei dem die Fläche sich um ganze 10% verringert ist komplett übertrieben. Ich hab mir ausgerechnet, dass eine Scheibe mit den oben verwendeten Daten sich mit 31% der Lichtgeschwindigkeit drehen müsste (theoretisch berechnet über den Umfang der kontrahierten und ursprünglichen Scheibe).
Mich würde jetzt nur interessieren, ob das Konzept grundsätzlich funktionieren kann und ob es sich auszahlt, diesen Gedanken weiter zu verfolgen.
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##
Gast
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| ## Verfasst am: 21. März 2015 18:51 Titel: |
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Wie geschrieben, die Längenkontraktion tritt nicht allein auf, da sie mit einer Längendilatation verbunden ist (Doppler-Effekt). Auch messtechnisch ist dieser Effekt nicht zugänglich (in Teilchenbeschleunigern treten wohl beschleunigungsbedingte Kontraktionen auf). Der Versuch ist ohnehin nicht ganz ungefährlich.
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 22. März 2015 09:54 Titel: |
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hmm, so ganz folge ich dir gerade nicht. Du schreibst jetzt zum ersten mal, dass die Längenkontration nicht alleine auftritt. Was ich über den Dopplereffekt nachgelesen habe ist, dass er exklusiv bei Wellenobjekten auftritt.
Bei den gebräuchlichen Gedankenexperiment zur Längenkontraktion (Zug/Bahnsteig) kommt es aber nirgens zu einer Längendilatation.
Willst du damit nur ausdrücken, dass man mit makroskopischen Objekten noch keine messbare Längenkontraktion erreichen konnte und du deswegen auf Wellen verweist (bei denen dann aber dieser Dopplereffekt auftritt)?
Nochmal die Frage aus meinem letzten Beitrag: Würde das genannte Konzept zur Energiegewinnung mittles ausnutzen von Längenkontraktion und elektrischen Ladungen an makroskopischen Objekten funktionieren?
Schade das sich bis jetzt nicht mehr Leute gemeldet haben.
p.s. mir ist eine weitere, noch verständlichere Methode zur Ausnutzung dieses Effektes eingefallen; ebenfalls mit Kondensatoren als Kopplungsglied - siehe hier-> http://www.bilder-upload.eu/upload/d82735-1427014588.png
Ich habe auf einer drehbaren Scheibe einen Plattenkondensator wie im Bild angeordnert. Die Platten haben fixe Abstände zu einander aber wenn die Scheibe gedreht wird haben sie aus der Sicht eines ruhenden Beobachters einen etwas geringeren Abstand. Die Idee ist jetzt stupide simpel: ich lade den Kondensator auf während die Scheibe sich dreht!
Ich habe einen verkürzten Abstand zwischen den Kondensatorplatten durch den Effekt der Längenkontraktion und wenn ich die Scheibe zum Stillstand bringe habe ich meine Kondensatorplatten effektiv voneinander entfernt! Das ergibt eine höhere Energie im Kondensator wie es im Physikunterricht schon immer erklärt wird. Zieh die Platten des Kondensators auseinander und du verrichtest Arbeit und hast dadurch mehr Energie im Kondensator!
Dieser Aufbau mit Plattenkondensator und Scheibe könnte im Prinzip mit Mikro/Nanotechnologie geboostet werden indem man extrem viele Kondensatoren auf einer Scheibe unterbringt, die Scheibe möglichst klein hält damit Fliehkräfte die Scheibe nicht so schnell zerreißen können und möglicherweise noch andere Optimierungen, die mir gerade nicht einfallen.
Kommt schon Leute, gebt mir euren Input 
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##
Gast
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| ## Verfasst am: 22. März 2015 10:51 Titel: |
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Die Längenkontraktion hat nichts mit Physik zu tun, sondern sie ist Teil eines rechnerischen Verfahrens (Lorentz-Transformation).
Zum Versuch: Die frei werdende Energie hat andere Gründe.
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8584
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| jh8979 Verfasst am: 22. März 2015 11:04 Titel: |
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| ## hat Folgendes geschrieben: | Die Längenkontraktion hat nichts mit Physik zu tun, sondern sie ist Teil eines rechnerischen Verfahrens (Lorentz-Transformation).
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sehr lustig ... aber so langsam reicht es 
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 22. März 2015 12:16 Titel: |
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Vielleicht sollte man sich auch ersteinmal klar machen, wie elektrische und magnetische Felder transformieren, wenn man sie in einem geboosteten Bezugssystem sieht. Und auch solche Aspekte nicht außer Acht lassen, wie dass die Vorrichtung dann ja auch beschleunigt und abgebremst werden muss.
Wenn man immer nur an die Längenkontraktion denkt, lässt man da einen Großteil der Realität komplett außer Acht!
Allerdings bin ich deutlich zu faul, mir das alles für die Beispiele im Detail zu überlegen, wenn ich ehrlich bin.
Gruß
Marco
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 22. März 2015 13:51 Titel: |
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Hallo as_string
hmm, ich meine ich kann so ein transformiertes, elektrisches Feld einer bewegten Punktladung relativ leicht darstellen -> http://www.bilder-upload.eu/upload/576e1e-1427026878.png
Das Beschleunigen und Bremsen der Scheibe ist natürlich mit einer Energie verbunden und diese ist laut allen Beobachtungen konstant aber man könnte meinen, dass das ebenfalls ein Problem der makroskopischen Natur der Scheibe ist. Man kann keine wirksamen Längenkontraktionen hervorrufen (wegen der benötigten Geschwindigkeiten), die die Rotationsenergie der Scheibe beeinflussen könnten (sozusagen das Trägheitsmoment der Scheibe wird manipuliert durch die Längenkontraktion). Ich vermute das auch in dieser Hinsicht ein Ablauf möglich wäre, aus dem man Energie herausholen könnte aber ich stecke gerade mit meinen Gedanken bei dem Kondensatorbeispiel.
| Zitat: | | Wenn man immer nur an die Längenkontraktion denkt, lässt man da einen Großteil der Realität komplett außer Acht! |
Ich denke da gibt es nur zwei Faktoren damit die Realität "funktionstüchtig" bleibt. Die Längenkontraktion und die Zeitdilitation aber die Zeitdilitation ändert sozusagen nichts an meiner Ladung und dem elektrischen Feld. Es ist sozusagen nur wichtig, das Ladungen überhaupt da sind.
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 22. März 2015 13:59 Titel: |
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Das ist genau das Problem! Es ist nämlich nicht richtig... Du hast nicht einfach nur eine Stauchung oder so. Da die Ladung bewegt ist, hast Du auch retardierende Felder und so Zeug.
Außerdem auch ein Magnetfeld... die Ladung ist ja bewegt!
Warum Leute so oft "vergessen", dass es bei der SRT ja gerade um bewegte Koordinatensysteme geht...
Gruß
Marco
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 22. März 2015 16:53 Titel: |
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mit den Aussagen kann man nicht viel anfangen :/
einerseits weiß ich nicht, wie ich mir ein retardiertes Feld vorstellen soll und andererseits war ich der Meinung, dass ein Magnetfeld ein relativistisch gestauchtes, elektrisches Feld ist.
Wie kann man sich ein relativistisch verändertes, elektrisches Feld einer bewegten Ladung vorstellen?
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##
Gast
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| ## Verfasst am: 22. März 2015 21:28 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: | ..
Das ist genau das Problem! Es ist nämlich nicht richtig... Du hast nicht einfach nur eine Stauchung oder so. Da die Ladung bewegt ist, hast Du auch retardierende Felder und so Zeug.
Außerdem auch ein Magnetfeld... die Ladung ist ja bewegt!
.. |
Im Nahfeld entfällt die Retardierung des Feldes und das Magnetfeld ist schon enthalten - die SRT ist das Problem.
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 24. März 2015 16:45 Titel: |
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das Thema scheint sich wieder festgefahren zu haben... so wie meine Gedanken zu meinem letzten Kommentar. Klarer Fall von "zu viel abgebissen" und "zu wenig gekaut".
Macht es Sinn sich das Magnetfeld als ein relativistisch verzerrtes elektrisches Feld vorzustellen? Kann man damit alle magnetischen Effekte ebenfalls erklären (Induktion, Selbstinduktion, Gegeninduktion usw.) oder dreh ich hier umsont am Rad?
Hat irgendwer Denkanstöße oder grafische Darstellungen um Magnetfelder mit der oben genannten Betrachtungsweise zu erklären (wenn es nun tatsächlich Erklärungen dafür gibt)?
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 24. März 2015 17:32 Titel: |
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Also, ich weiß leider nicht mehr so genau, wie das alles war... meine E-Dynamik Vorlesung ist schon ewig her.
Erstmal zu den Magnetfeldern: Die sind nicht einfach weg, nur weil man die SRT einführt: Die transformieren sich nur immer passend mit. In manchen Fällen kann man sicherlich ein Bezugssystem finden, in dem die Magnetfelder verschwinden, z. B. bei einer Punktladung habe ich eben nur dann ein Magnetfeld, wenn sich die Ladung bewegt.
I. A. wird es aber nicht immer möglich sein, das komplette Magnetfeld global zu eliminieren nur in dem man mit einem Boost transformiert.
Das mit dem gestauchten Feld: OK, weiß ich alles nicht mehr so. Allerdings bin ich trotzdem der Meinung, dass man das retardierte Potential berücksichtigen muss.
Wie auch immer: Wenn das E-Feld immer in Bewegungsrichtung stärker wird, dann passt ja auch so wieder alles: Beim Kondensator wäre dann ja der Abstand geringer bei gleicher Anzahl von Ladungen. Die sind enger zusammen, also ist das Feld stärker.
Umgekehrt brauchst Du dann aber auch beim "Beladen" eine höhere Energie.
Meine Gedanke dazu: Wenn Du einen schnell bewegten Kondensator auflädst, führst Du ihm ja Energie hinzu. Die Energie hat in der SRT ja aber auch eine Trägheit und du musst sie quasi erst beschleunigen.
Wenn Du z. B. die Energie mit Schleifkontakten übertragen wolltest (wäre technisch ja so wie so nicht möglich bei den Geschwindigkeiten...), dann müssten die Ladungsträger beschleunigt und abgebremst werden. Was passiert dabei genau? Ist das wirklich "Energieneutral"?
Wenn man z. B. versuchen würde, die Energie mithilfe von Photonen zu übertragen, dann hätte man ja immer den Dopplereffekt, so dass die Energie der Photonen im bewegten Bezugssystem anders ist. Selbst wenn man 100% Wirkungsgrad hätte beim Erzeugen und Einsammeln der Photonen hätte man (im Schnitt) dabei eine geringere Energie, denke ich (im Mittel würde ich Photonen von der Seite einstrahlen, so dass man nur noch den transversalen Dopplereffekt hat).
Das wäre also der erste Punkt: Wie willst Du den bewegten Kondensator überhaupt aufladen? Je nachdem müsste man überprüfen, ob da nicht quasi Energie verloren geht.
Eine andere Sache ist: Wenn man den Kondensator erst ohne Ladung beschleunigt, hat er weniger Energie und damit weniger Trägheit als beim Abbremsen. Man könnte so also Energie "gewinnen" schon durch diesen Effekt. Das wäre sogar zusätzlich zu der Sache mit dem "Auseinanderziehen" der Platten noch ein Energiegewinn.
Vielleicht muss man also doch das Abbremsen genauer betrachten auch. Was genau passiert dabei?
Ja, keine Ahnung, wie das genau ist. Vielleicht hat da jemand anderes mehr Ideen. Ich denke nur, dass das im Detail schon echt kompliziert ist. So naiv kann man da wahrscheinlich nicht einfach dran gehen.
Gruß
Marco
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 24. März 2015 19:00 Titel: |
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hallo as_string
| Zitat: | | Wenn das E-Feld immer in Bewegungsrichtung stärker wird, dann passt ja auch so wieder alles |
das war genau verkehrt rum -> siehe hier. Das Feld wird in Bewegungsrichtung geschwächt und in den anderen Dimensionen verstärkt.
Ich möchte zwar höflich sein und auf deine Einwände antworten aber das Beispiel mit dem Kondensator, der auf einer Scheibe dreht, ist eigentlich schon wieder outdated
Ich bin einen ganz einfachen Schritt gegangen und verwende nun gedanklich einen Zylinderkondensator! -> siehe Bild
Daraus ergeben sich, meiner Meinung nach, wieder viele Vorteile da die Ladungen nun gezwungen sind am äußersten Rand der inneren Elektrode zu sitzen sodass alle die gleiche Geschwindigkeit erfahren wenn die Elektrode gedreht wird. Ich habe aus dem obigen Link herausgelesen, dass das elektrische Feld um den Lorentzfaktor verstärkt wird. Die Ladungen auf der drehenden Elektrode bewegen sich tangential zu den ruhenden Ladungen auf der Zylinderhülle. Ein Beobacher, der an einer beliebigen Position am ruhenden Zylinder steht und ins Zentrum blickt, würde überall das gleiche, verzerrte, elektrische Feld beobachten.
Ich habe mir ein Excel File gemacht um mit verschiedenen Werten herumzuexperimentieren aber die Ergebnisse sind - um es Gelinde auszudrücken - zu unscheinbar. Der Lorentzfaktor rührt sich kein Stück (1,00000000000089) aber die Elektrode dreht sich brachial mit ~13.000 Umdrehungen pro Minute. Der erwartete Spannungsanstieg beträgt nur 10^-8 V ...
Wenn ich absolut pompöse Werte eingebe dann würde ich zwar anschauliche Ergebnisse erhalten aber bei praktischen Werten - Fehlanzeige. Ich geb einen Link für das Excel File an falls jemand einen Blick darauf werfen will - https://www.dropbox.com/s/wo9kne06f2z21a2/Zylinderkondensator.xlsx?dl=0
| Beschreibung: |
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