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Nachricht |
Johann9
Gast
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 Johann9 Verfasst am: 19. Jul 2016 13:04 Titel: Kinetisch Energie - Relativität - Verständnisproblem |
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Hallo liebe Leute,
Ich bin nicht wirklich vom Fach, und seit langem schon hab ich ein Verständnisproblem mit kinetischer Energie.
Und zwar wäre das die quadratische Geschwindigkeitsabhängigkeit, die Herleitung macht soweit Sinn, nur widerstrebt das meinenr Intuition:
Wenn ich mein Auto von 0 auf 10 m/s beschleunige brauche ich eine gewisse Menge Treibstoff (dessen Energie die der kinetischen Energieänderung entspricht)
Wenn ich jetzt mein Auto 50 auf 60 m/s beschleunige, brauche ich ungefähr die 10-fache menge an Sprit (da die kinetische Energieänderung viel größer ist)
Stimmt das so?
Wenn man hier weitermachen würde, und man zB ein auto auf einem sich bewegenden Planeten (1000m/s) beschleunigen will, bräuchte man doch unmengen an Energie um eine kleine Geschwindigkeitsänderung hervorzurufen.
Weiters wäre es entscheidend, ob ich in, oder gegen die Flugrichtung des Planeten beschleunige (auf 1010m/s oder auf 990m/s).
Ist das mit der Relativität vereinbar?
Vielen Dank für die Hilfe im Voraus! |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 19. Jul 2016 14:38 Titel: |
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klassische Mechanik
1) Energieangaben auf ein Bezugssystem sind bezugssystemabhängig, nicht aber Energiedifferenzen einer Wechselwirkung
Ein Körper kann eine Unmenge an verschiedenen Energieformen besitzen.
In der Mechanik geht es ausschliesslich immer um Energiedifferenzen. Man pickt sich die relevanten Energieformen für einen Vorgang heraus und betrachtet deren Differenz,
! Energiedifferenzen von Wechselwirkungen sind bezugssytem unabhängig !
Muß dein Motor in einem Bezugssystem etwas leisten, so muß er genau das gleiche aus allen Bezugssystem leisten.
Um das zu verstehen muß dir stehts bewusst sein
das Kräfte nach actio reactio wirken.
Kraft von Körper A auf B bewirkt Kraft von Körper von B auf A entgegengesetzt.
Für eine Energiedifferenz muß man stehts die komplette Wechselwirkung betrachten sowohl die actio Kraft als auch die reactio Kraft,
oft wirkt die reactio Kraft in weiterer Folge auf die Erde.
Durch ihre große Masse geht in einem zur Erde ruhenden Bezugssystem der Beschleunigungsweg gegen null und somit die aufgenommene Energie, sodass man sich für die Betrachtung der Bilanz auf die actio Kraft konzentrieren kann.
Nicht aber wenn man ein zur Erde bewegtes Bezugsystem betrachtet.
aufgrund der Bewegung der Erde in diesem Bezugssystem entzieht oder wird der Erde hier Energie zugeführt über die reactio Kraft alleine aufgrund der Bewegung des Bezugssystem.
denn Kraft mal Weg ist immer Arbeit und somit Energiefluss
Die Beschleunigungswege verlängern sich, wodurch die actio Kraft von B auf A jetzt mehr Energie zuführt aber die reactio Kraft von A auf B den gleichen Anteil wieder B entzieht.
Also das mehr das A erhält wird B entzogen, wodurch die Differenz wieder gleich ausfällt
1 Beispiel du beschleunigst einen Ball.
ruhendes Bezugssystem zur Erde,
Die Erde nimmt keine Energie auf, reactio Kraft auf Erde wirkt über Weg=0, die gesamte Energie deiner Muskelwechselwirkung geht auf den Ball
bewegtes Koordinatensystem.
hier verlängern sich die Wege wodurch der Ball mehr Energie erhält.
Kraft auf den Ball wirkt nun über einen verlängerten Weg, nun könntest du meinen du brauchst mehr muskelenergie, aber reactio Kraft auf die Erde wirkt hier auch über einen Weg und zwar über genau die Verlängerung und entzieht der Erde nun Energie die auf den Ball überstömt, deine Muskeln müssen hier das gleiche leisten wie vorher weil sie Hilfe von der Erde bekommen.
Ein Teil der Energie für die Ball beschleunigung kommt nun von der Erde und fließt über dich in den Ball, plus die Energie der Muskeln. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 19. Jul 2016 14:48 Titel: |
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| Johann9 hat Folgendes geschrieben: | Wenn ich mein Auto von 0 auf 10 m/s beschleunige brauche ich eine gewisse Menge Treibstoff (dessen Energie die der kinetischen Energieänderung entspricht)
Wenn ich jetzt mein Auto 50 auf 60 m/s beschleunige, brauche ich ungefähr die 10-fache menge an Sprit (da die kinetische Energieänderung viel größer ist)
Stimmt das so? |
Wir beschleunigen von v_1 auf v_2, wobei die Differenz immer fest ist, in deinem Bsp. von 0 km/h auf 10 km/h bzw. von 50 km/h auf 60 km/h; Differenz jeweils 10 km/h.
 = \frac{m}{2}(2 v_1 \Delta v + \Delta v^2) )
Ja, diese Energiedifferenz nimmt zu, wenn die Ausgangsgeschwindigkeit zunimmt.
Betrachten wir zwei unterschiedliche Ausgangsgeschwindigkeiten mit identischer Geschwindigkeitsdifferenz:
 )
 )
 - \frac{m}{2}(2 v_1 \Delta v + \Delta v^2) = m(v_{1^\prime} - v_1)\Delta v)
| Johann9 hat Folgendes geschrieben: | | Ist das mit der Relativität vereinbar? |
Ja, den Energie und damit auch Energiedifferenzen sind bezugsystemabhängige Größen.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 19. Jul 2016 17:26, insgesamt 4-mal bearbeitet |
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Johann9
Gast
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| Johann9 Verfasst am: 19. Jul 2016 14:49 Titel: |
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ahhhh , beim 5ten mal durchlesen hats klick gemacht! 
herzlichen Dank! |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 19. Jul 2016 16:01 Titel: |
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| tomS hat Folgendes geschrieben: | | Betrachten wir zwei unterschiedliche Ausgangsgeschwindigkeiten mit identischer Energiedifferenz: |
Du meinst wohl mit identischer Geschwindigkeitsdifferenz=?
| johann9 hat Folgendes geschrieben: |
Wenn man hier weitermachen würde, und man zB ein auto auf einem sich bewegenden Planeten (1000m/s) beschleunigen will, bräuchte man doch unmengen an Energie um eine kleine Geschwindigkeitsänderung hervorzurufen.
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Nach dieser Betrachtung bräuchte man die wohl, dabei wird aber auf etwas wesentliches vergessen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 19. Jul 2016 17:26 Titel: |
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| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | Du meinst wohl mit identischer Geschwindigkeitsdifferenz? |
Ja, danke; hab's korrigiert
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