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Pi-Mesonen
 
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Física14



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 1

Beitrag Física14 Verfasst am: 08. Jun 2020 18:35    Titel: Pi-Mesonen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Guten Abend liebe Community,

ich habe folgende Fragestellung:

Pi-Mesonen sind Elementarteilchen mit einer Ruhemasse m_o = 273,3 m_e,die mit einer Halbwertszeit von 2,5 * 10^-8 Sekunden zerfallen. In einem Synchrozyklotron kann man Pi-Mesonen erzeugen, die eine Geschwindigkeit von 60 % der Lichtgeschwindigkeit haben.

1)Wie groß ist die Masse der Pi-Mesonen bei dieser Geschwindigkeit ?
2) Wie groß misst ein Außenstehender die Halbwertszeit?
3) Wie groß ist die von den Pi-Mesonen in der Halbwertszeit zurückgelegte Strecke?



Meine Ideen:
1) Hier habe ich 3,109 * 10^-28 kg herausbekommen.
2) Durch den Lorentzfaktor kann man die bewegenden Inertialsysteme berechnen. Aber wie genau ich das anstelle, bin ich noch ratlos
3)Hier wird man das aus 2) errechnetes Ergebnis benötigen. Aber ohne 2)schaff ich nicht drei.
Drei dann mit 2,5*10^-8 multiplizieren oder mit 0,6c?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8032

Beitrag jh8979 Verfasst am: 08. Jun 2020 21:37    Titel: Re: Pi-Mesonen Antworten mit Zitat

Física14 hat Folgendes geschrieben:

1) Hier habe ich 3,109 * 10^-28 kg herausbekommen.

Grüße an deinen Lehrer/Professor: Die Masse des Pions ändert sich nicht. (Wenn er/sie das hören wollte: Noch viel mehr und noch viel herzlichere Grüße smile )
Zitat:

2) Durch den Lorentzfaktor kann man die bewegenden Inertialsysteme berechnen. Aber wie genau ich das anstelle, bin ich noch ratlos

Wenn du bei 1) eine von 2.4 × 10−28 kg abweichende Masse hast, wieso kannst du das nicht ausrechnen?
Zitat:

3)Hier wird man das aus 2) errechnetes Ergebnis benötigen. Aber ohne 2)schaff ich nicht drei.
Drei dann mit 2,5*10^-8 multiplizieren oder mit 0,6c?

siehe 2)
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 573

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 08. Jun 2020 21:56    Titel: Re: Pi-Mesonen Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:

Grüße an deinen Lehrer/Professor: Die Masse des Pions ändert sich nicht. (Wenn er/sie das hören wollte: Noch viel mehr und noch viel herzlichere Grüße smile )


Nach der Formulierung der Frage befürchte ich, dass er das nicht hören wollte.

Das erinnert mich an die Anekdote, in der der Sohn des amerikanischen Physikers Carl Adler seinen Vater fragte, ob die Masse wirklich von der Geschwindigkeit abhängt. Sein Physiklehrer habe das behauptet:

– "Does mass really depend on velocity, Dad?"

– "No! Well, yes.... Actually, no, but don’t tell your teacher!"
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8032

Beitrag jh8979 Verfasst am: 08. Jun 2020 21:59    Titel: Re: Pi-Mesonen Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:

Das erinnert mich an die Anekdote, in der der Sohn des amerikanischen Physikers Carl Adler seinen Vater fragte, ob die Masse wirklich von der Geschwindigkeit abhängt. Sein Physiklehrer habe das behauptet:

– "Does mass really depend on velocity, Dad?"

– "No! Well, yes.... Actually, no, but don’t tell your teacher!"

Dachte ich auch dran ..
Física12



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 9

Beitrag Física12 Verfasst am: 09. Jun 2020 18:58    Titel: Antwort Antworten mit Zitat

Tut mir leid, für mich ist es leider nicht so einfach. Hammer

bin noch eine Schülerin und möchte gerne alles zu 100% verstehen, was in den Lehrbüchern manchmal schwierig erklärt ist..deswegen brauche ich Ratschläge.

Wie kommt man auf die 2.4 × 10−28 kg ?

Ich komme leider mit diesem Denkanstoß immer noch nicht weiter grübelnd Hilfe

Willkommen im Physikerboard!
Du hast mittlerweile schon drei Accounts. Física13 und Física14 werden demnächst wieder gelöscht.
Viele Grüße
Steffen
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 573

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 10. Jun 2020 10:20    Titel: Re: Antwort Antworten mit Zitat

Física12 hat Folgendes geschrieben:

Wie kommt man auf die 2.4 × 10−28 kg ?


Die Masse des Pions beträgt ja 273.3 mal der Masse des Elektrons. Mit m_el = 9.11 · 10^(31) kg ergibt sich dann der obige Wert. Die Masse ist eine intrinsische Eigenschaft eines Objekts und daher unabhängig von der Geschwindigkeit.

Zu b) Da sich das Pion mit 0.6 c bewegt, beträgt der Lorentzfaktor

.

D.h. die Ruhehalbwertszeit von t = 2.5 · 10^-8 s erhöht sich dann um diesen Faktor.

zu c) Hier muss man die bei b) berechnete Halbwertszeit mit der Geschwindigkeit des Pions multiplizieren.

Viele Grüße,
Nils
as_string
Moderator


Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5207
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 10. Jun 2020 12:36    Titel: Antworten mit Zitat

Wir haben das Jahr 2020 und in Schulen wird immer noch das mit der "relativistischen Massen(-zunahme)" unterrichtet? Warum kann es so schwer sein, das aus den Lehrbüchern und den Köpfen der Lehrer raus zu bekommen?

Gruß
Marco
hansguckindieluft



Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1061

Beitrag hansguckindieluft Verfasst am: 10. Jun 2020 13:50    Titel: Antworten mit Zitat

as_string hat Folgendes geschrieben:
Wir haben das Jahr 2020 und in Schulen wird immer noch das mit der "relativistischen Massen(-zunahme)" unterrichtet? Warum kann es so schwer sein, das aus den Lehrbüchern und den Köpfen der Lehrer raus zu bekommen?

Gruß
Marco


weil es die Lehrpläne immer noch so vorsehen, wie es aussieht.
Hier nur zwei Beispiele:

https://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/gymnasiale-oberstufe/physik/hinweise-und-beispiele/schulinterner-lehrplan/q_lk_teilchenbeschleuniger.html

http://www.gym8-lehrplan.bayern.de/contentserv/3.1.neu/g8.de/index.php?StoryID=27147
as_string
Moderator


Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5207
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 10. Jun 2020 14:08    Titel: Antworten mit Zitat

hansguckindieluft hat Folgendes geschrieben:
as_string hat Folgendes geschrieben:
Wir haben das Jahr 2020 und in Schulen wird immer noch das mit der "relativistischen Massen(-zunahme)" unterrichtet? Warum kann es so schwer sein, das aus den Lehrbüchern und den Köpfen der Lehrer raus zu bekommen?

Gruß
Marco


weil es die Lehrpläne immer noch so vorsehen, wie es aussieht.

Ja, das ist sehr ungünstig. Aber diese Lehrpläne sollten doch eigentlich auch "überarbeitbar" sein, oder?
Erstmal könnte man ja von Energie und relativistischer Energie-Impuls-Beziehung anfangen. Energie und Impuls sollten ja schon bekannt sein.

Naja, ich finde es so wie so ziemlich sinnlos, den Kids irgendwas von Längenkontraktion und Zeitdilatation zu erzählen, ohne auf die Sache mit der Gleichzeitigkeit und Uhrensynchronisation ordentlich eingegangen zu sein. Ich bin der Überzeugung: So gut wie kein Schüler hat auch nur irgendwas Grundsätzliches über die Relativitätstheorie verstanden, wenn er die Schule durchlaufen hat.

Gruß
Marco
Física12



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 9

Beitrag Física12 Verfasst am: 10. Jun 2020 17:16    Titel: RE Antworten mit Zitat

Vielen Dank für die Antworten.

Damit ich's nun richtig verstanden habe:

1) ist einfach nur m_o * m_e ? Was demnach 2,49*10^-28 ergibt.
Bei 2) ist der Lorentzfaktor 1,25, der danach nur noch mit 2,5 * 10^-8 berechnet wird, was 3,125*10^-8 ergäbe.
Bei 3) müsste dann 3,125*10^-8 * 0.6*c gerechnet werden, was 5,625+10^-3 ergäbe richtig ?
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 573

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 10. Jun 2020 18:09    Titel: Antworten mit Zitat

as_string hat Folgendes geschrieben:
Wir haben das Jahr 2020 und in Schulen wird immer noch das mit der "relativistischen Massen(-zunahme)" unterrichtet? Warum kann es so schwer sein, das aus den Lehrbüchern und den Köpfen der Lehrer raus zu bekommen?


Ja, was da in den Schulen für ein Schindluder mit der Relativitätstheorie betrieben wird, ist echt eine Tragödie.

Física12 hat Folgendes geschrieben:

1) ist einfach nur m_o * m_e ? Was demnach 2,49*10^-28 ergibt.
Bei 2) ist der Lorentzfaktor 1,25, der danach nur noch mit 2,5 * 10^-8 berechnet wird, was 3,125*10^-8 ergäbe.
Bei 3) müsste dann 3,125*10^-8 * 0.6*c gerechnet werden, was 5,625+10^-3 ergäbe richtig ?


Da sind zwar ein paar Zeichen durcheinander geraten und es fehlen die Einheiten, aber ich vermute du meinst das richtige:

1) m_pi = 273.3 m_e = 2.49*10^(-31) kg

2) t = 1.25*2.5*10^(-8) s = 3.125*10^(-8) s

3) s = t*v = 3.125*10^(-8) s * 0.6*3*10^8 m/s = 5.625 m

Viele Grüße,
Nils


Zuletzt bearbeitet von Nils Hoppenstedt am 11. Jun 2020 13:54, insgesamt einmal bearbeitet
Física12



Anmeldungsdatum: 08.06.2020
Beiträge: 9

Beitrag Física12 Verfasst am: 10. Jun 2020 20:27    Titel: RE Antworten mit Zitat

Guten Abend Nils,
vielen Dank für deine Hilfe. Thumbs up!

Wenn irgendjemand Zeit hat, ich habe noch einen anderen Post worauf noch keiner geantwortet hat. Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand aauf meine Rechnungen einmal rüberschauen könnte smile

https://www.physikerboard.de/topic,61934,-berechnung-de-broglie-wellenlaenge.html

Lg
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