Absolute Ruhe und absolute Bewegung

[Faber]

Danke für die Klarstellung.
Und nun möchte ich wissen wieso die Geschwindigkeit der Kugel beim fahrendem Zug anders sein soll als bei zum Bahnhof ruhendem.

Siehe dazu mein Beispiel auf Seite 13: Wenn wir z.B. eine Pistole nehmen, und die Mündungsgeschwindigkeit auf einem japanischen Bahnhof und in einem japanischen Hochgeschwindigkeitszug bei 540km/h in Fahrtrichtung messen [...]

[Kurt]

Danke für die Klarstellung.
Und nun möchte ich wissen wieso die Geschwindigkeit der Kugel beim fahrendem Zug anders sein soll als bei zum Bahnhof ruhendem.

Siehe dazu mein Beispiel auf Seite 13: Wenn wir z.B. eine Pistole nehmen, und die Mündungsgeschwindigkeit auf einem japanischen Bahnhof und in einem japanischen Hochgeschwindigkeitszug bei 540km/h in Fahrtrichtung messen [...]

Nein, ich möchte den physikalischen Grund wissen den du dir vorstellst wieso bei der Kugelgeschwindigkeit bei fahrendem Zug und bei stehendem Zug ein Unterschied bestehen soll.

Kurt
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[Faber]

Danke für die Klarstellung.
Und nun möchte ich wissen wieso die Geschwindigkeit der Kugel beim fahrendem Zug anders sein soll als bei zum Bahnhof ruhendem.

Siehe dazu mein Beispiel auf Seite 13: Wenn wir z.B. eine Pistole nehmen, und die Mündungsgeschwindigkeit auf einem japanischen Bahnhof und in einem japanischen Hochgeschwindigkeitszug bei 540km/h in Fahrtrichtung messen [...]

Nein, ich möchte den physikalischen Grund wissen den du dir vorstellst wieso bei der Kugelgeschwindigkeit bei fahrendem Zug und bei stehendem Zug ein Unterschied bestehen soll.

Da stellt sich die Frage, was Du unter "physikalischer Grund" verstehst.

Mit meinem ausgestreckten Finger kann ich einen Gegenstand auf dem Tisch zwar nicht ziehen aber schieben. Mit einer Kette kann ich ihn hingegen "ziehen", weil die Kettenglieder nicht wirklich ziehen, sondern aufgrund ihrer Form einander schieben. Das würde ich eine anschauliche bzw. intuitive Erklärung nennen. So ist der Vorgang auf etwas zurückgeführt, was jedermann aus dem täglichen Leben kennt.

Eine Glühlampe ist in doppelter Entfernung nicht halb so hell sondern nur ein Viertel so hell. Das ist weniger anschaulich als das vorige Beispiel, dennoch verständlich anhand der geometrischen Erklärung, daß die Kugeloberfläche mit dem Radius quadratisch wächst. Dazu muß man aber schon die Mathematik (Geometrie) verstehen, die beweist, daß die Kugeloberfläche tatsächlich quadratisch mit dem Radius wächst. Und man muß überhaupt erstmal verstehen was "quadratisch wächst" heißen soll. Ein Grundkurs in Mathematik bzw. Geometrie ist empfehlenswert.

Soweit dazu, was ich unter anschaulicher bzw. intuitiver sowie auch unter geometrischer Erklärung verstehe. Nun wende ich das auf die Pistolengeschichte an, bzw. auf das Beispiel mit den beiden Wagen, das ja die gleiche Schwierigkeit bereitet.

Die anschauliche Erklärung geht so: Jedermann und jedes Kind hat die Erfahrung gemacht, daß Bahnhöfe ruhen und Züge sich i.a. bewegen. Daß man ein Bezugssystem angeben müsse, in bezug auf was Bahnhöfe ruhen, hat noch kein Richter in keinem Gerichtsverfahren je verlangt. Und kein Gutachter wurde je bestellt, um eine solch absurde Frage zu klären. In den Schulen betreiben die Physiklehrer einen nicht unerheblichen Aufwand, um den Kindern ihre gesunde Intuition auszutreiben und ihnen Gegenteiliges einzutreiben. Gehirnwäsche. Und es gelingt ihnen nur recht selten wirklich. Die Mehrheit der Schüler haßt den Physikunterricht. Warum? Weil es gegen die Intuition geht. Das Erleben im Alltag, im Verkehr, in der Werkstatt, im Labor ist ein anderes.

Ähnlich verhält es sich mit Sonne, Mond und Sternen am Himmel und dem Ruhen der Erde. Man ruht ja nachts im Bett (wenn man nicht gerade im Schlafwagen eines ICE unterwegs ist).

---Fortsetzung unten---

[Faber]

---Fortsetzung von oben---

Nun zur geometrischen Erklärung. Diese betrifft die Frage, warum der Arbeitsaufwand für eine Beschleunigung von 0 auf 100km/h kleiner ist als für eine Beschleunigung von 100km/h auf 200km/h obwohl die Geschwindigkeitsdifferenz in beiden Fällen denselben Wert, nämlich jeweils 100km/h, hat. Beide hintereinander mit 100km/h fahrende Wagen (im bekannten Beispiel) haben je 62ml für die erste Erhöhung um 100km/h gebraucht, für die nächsten Erhöhung um weitere 100km/h braucht der vordere aber nicht weitere 62ml, sondern weitere 186ml, was dem hinteren Fahrer sonderbar erscheint (so er auch freitags in der Schule war und nicht vielmehr zu den vielen gehört, die sich dem Physiklehrer aus naheliegenden Gründen schlicht verweigert haben).

Der Grund, warum der Wagen von 0 auf 200km/h das Vierfache und von 100km/h auf 200km/h das Dreifache von dem braucht, was er von 0 auf 100km/h braucht, kann wie bei der Glühlampe anhand der Geometrie veranschaulicht werden. Bei der Glühlampe wächst die von derselben beschienene Kugeloberfläche mit dem Radius quadratisch. In der Mechanik, bei der Bewegung von Objekten, verhält es sich wie folgt:

Man stoße eine Kugel an, und bringe sie auf die Geschwindigkeit v. Nun versetze man der laufenden Kugel einen weiteren Stoß senkrecht zur Bewegungsrichtung. Beide Stöße seien gleich fest. Dann läuft die Kugel diagonal mit Wurzel zwei mal v [Vektoraddition]. Der zweite Stoß hat die Bewegungsmenge, die kinetische Energie, der Kugel verdoppelt. Der zweite Stoß hat nocheinmal denselben Arbeitsaufwand in nun zusätzliche kinetische Energie der Kugel verwandelt. Die Geschwindigkeit der Kugel wurde hingegen nicht verdoppelt. Um die Geschwindigkeit der Kugel zu verdoppeln, muß man ihre kinetische Energie vervierfachen. Aus diesem Grund muß das Maß der Bewegung, die kinetische Energie quadratisch mit der Geschwindigkeit wachsen.

Quelle: Faber, Seite 22

Wenn das verstanden ist, ergibt sich die Pistolengeschichte von selbst.

Daß nun die euklidische Geometrie (Kugelfläche als Funktion vom Radius, Vektoraddition) ist, wie sie ist, und daß sie die Welt, in der wir leben, erfahrungsgemäß gut beschreibt, das findet meiner Auffassung nach seine anschauliche Erklärung darin, daß der Schöpfer all dies so geschaffen hat und nicht von ungefähr von manchen auch Logos genannt wird.

Ich bedanke mich herzlich für das Interesse an den Sachverhalten bzw. Fragestellungen!

[Kurt]

Nein, ich möchte den physikalischen Grund wissen den du dir vorstellst wieso bei der Kugelgeschwindigkeit bei fahrendem Zug und bei stehendem Zug ein Unterschied bestehen soll.

Da stellt sich die Frage, was Du unter "physikalischer Grund" verstehst.

Nunja, den Grund halt warum bei der Kugelgeschwindigkeit bei fahrendem Zug und bei stehendem Zug ein Unterschied bestehen soll.

Du hast zwar viel geschrieben aber dazu eigentlich nichts gesagt.

Ich versuchs mal anders rum.
Gegeben seien lauter gleiche Patronen die eine immer gleiche Kugel von null auf irgendein v bringen, der Bezug für die Geschwindigkeitsbestimmung der Kugel nach deren Beschleunigung ist ja von dir perfekt klargestellt worden.

Die Frage ist ganz simpel und einfach:
warum soll die auf einem gegenüber der Erdoberfläche bewegtem Zug, er hat ja die Pistole aufgebunden, die Geschwindigkeit der abgeschossenen Kugel anders sein als dann wenn dieser gegen die Gleise unbewegt ist?

Kurt

.

[Faber]

Nun denn, noch ein Versuch:

Frau L. sagt: Wenn sich das Licht mit c bewegt und ich fahre ihm mit v entgegen, dann bewegt sich das Licht bezogen auf mich mit c+v. Fahre ich mit v in dieselbe Richtung wie das Licht, dann bewegt sich das Licht bezogen auf mich mit c-v.


Fall A ('ruhender' Äther):

Der Äther sei in bezug auf den Bahnhof in Ruhe.

Ich stehe am Bahnhof und ein Pistolenschütze schaltet seine Taschenlampe in dem mit v bewegten ICE in Fahrtrichtung vom Bahnhof weg ein. Das Licht der Taschenlampe bewegt sich mit c von mir weg, denn es bewegt sich mit c relativ zum Äther, in dem ich ruhe.


Fall B (ballistisches Licht):

Ich stehe am Bahnhof und ein Pistolenschütze schaltet seine Taschenlampe in dem mit v bewegten ICE in Fahrtrichtung vom Bahnhof weg ein. Das Licht der Taschenlampe bewegt sich mit c+v von mir weg, die Einsteinische Geschwindigkeitsaddition "c+v = c" gilt klassisch nicht.

Nun schalte ich meine baugleiche Taschenlampe ein. Das Licht meiner Taschenlampe bewegt sich mit c von mir weg. Meine Photonen haben weniger Energie als die Photonen des Pistolenschützen, denn meine baugleichen Photonen sind langsamer (nur c statt c+v). Dennoch laufen beide baugleichen Taschenlampenbatterien gleichzeitig leer.

Frage: Wie kann das sein? Das widerspricht der Intuition, dem gesunden physikalischen Verständnis und dem Energieerhaltungssatz!

Antwort: Ja, das widerspricht der Intuition, dem gesunden physikalischen Verständnis und dem Energieerhaltungssatz. Es kann gar nicht sein, und es ist auch nicht. Tatsächlich verhält es sich ganz anders: Die Taschenlampe "verbraucht" im ICE in Fahrtrichtung mehr Energie als die am Bahnhof, da sie die Photonen nicht von 0 auf c sondern von v auf c+v bringt. Ihre Batterie hält dementsprechend nicht so lang wie die der Taschenlampe am Bahnhof. Die obige Behauptung, daß die beiden Taschenlampenbatterien gleichlang halten, ist falsch.

Nun zu Pistolenschüssen am Bahnhof und im ICE. Die Pistole im ICE kann (anders als angenommenerweise die Taschenlampe) nicht mehr Energie pro Schuß verbrauchen als die am Bahnhof, da die Pulvermenge in den Patronen fest vorgegeben ist. Folglich muss umgekehrt die Mündungsgeschwindigkeit im ICE in Fahrtrichtung niedriger als die am Bahnhof sein.


P.S.: Eine Bemerkung am Rande, die nichts zur Sache tut: Der Bahnhof ruht natürlich nicht im Äther, wie ein gewisser Herr Sagnac experimentell gezeigt hat: Der Äther ruht im Ruhesystem der Fixsterne und bewegt sich im Ruhesystem der Erde mit den Fixsternen um diese herum. Faserkreisel funktionieren ja.

[fallili]

...
Nun zu Pistolenschüssen am Bahnhof und im ICE. Die Pistole im ICE kann (anders als angenommenerweise die Taschenlampe) nicht mehr Energie pro Schuß verbrauchen als die am Bahnhof, da die Pulvermenge in den Patronen fest vorgegeben ist. Folglich muss umgekehrt die Mündungsgeschwindigkeit im ICE in Fahrtrichtung niedriger als die am Bahnhof sein.
...

Was dazu führt, dass man in einer Concorde niemanden erschiessen kann (also sind alle die Scenen die in Filmen gezeigt werden falsch).
Begründung:
Die Concorde konnte mit bis zu 2400 km/h fliegen.
Das ist etwa auch die Mündunggeschwindigkeit, die man mit Pistolen am Boden erreicht.
Zusammengefasst führt das dann aber dazu, dass die Kugel dann in der Concorde halt (wenn überhaupt) maximal so aus dem Lauf herauströpfelt - also niemandenm verletzen kann.

PS.: Ich frag mich allerdings was passiert wenn die Mündunggeschwindigkeit der Kugel am Boden geringer ist als eine Concorde fliegen kann.
Kommt die Kugel dann hinten raus und erschießt den Attentäter selber

PPS.: Ich gebs zu - NUR in Flugrichtung kann man niemanden erschießen - gegen die Flugrichtung durchschlägt die Kugel dafür gleich mehrere Personen hintereinander

[Lagrange]

Nun denn, noch ein Versuch:

Frau L. sagt: Wenn sich das Licht mit c bewegt und ich fahre ihm mit v entgegen, dann bewegt sich das Licht bezogen auf mich mit c+v. Fahre ich mit v in dieselbe Richtung wie das Licht, dann bewegt sich das Licht bezogen auf mich mit c-v.


Fall A ('ruhender' Äther):

Der Äther sei in Bezug auf den Bahnhof in Ruhe.

Ich stehe am Bahnhof und ein Pistolenschütze schaltet seine Taschenlampe in dem mit v bewegten ICE in Fahrtrichtung vom Bahnhof weg ein. Das Licht der Taschenlampe bewegt sich mit c von mir weg, denn es bewegt sich mit c relativ zum Äther, in dem ich ruhe.

Richtig.

Fall B (ballistisches Licht):

Ich stehe am Bahnhof und ein Pistolenschütze schaltet seine Taschenlampe in dem mit v bewegten ICE in Fahrtrichtung vom Bahnhof weg ein. Das Licht der Taschenlampe bewegt sich mit c+v von mir weg, die Einsteinische Geschwindigkeitsaddition "c+v = c" gilt klassisch nicht.

Nun schalte ich meine baugleiche Taschenlampe ein. Das Licht meiner Taschenlampe bewegt sich mit c von mir weg. Meine Photonen haben weniger Energie als die Photonen des Pistolenschützen, denn meine baugleichen Photonen sind langsamer (nur c statt c+v). Dennoch laufen beide baugleichen Taschenlampenbatterien gleichzeitig leer.

Frage: Wie kann das sein? Das widerspricht der Intuition, dem gesunden physikalischen Verständnis und dem Energieerhaltungssatz!
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In diesem Fall wird gleiche Energie pro "Photon" im Bezug zur Lampe emittiert. Ein ruhender Beobachter misst eine höhere Energie der "Photonen" die vom Zug aus emittiert werden.

Das gilt auch im Fall A wegen Doppler-Effekt.

[Lagrange]

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Nun zu Pistolenschüssen am Bahnhof und im ICE. Die Pistole im ICE kann (anders als angenommenerweise die Taschenlampe) nicht mehr Energie pro Schuß verbrauchen als die am Bahnhof, da die Pulvermenge in den Patronen fest vorgegeben ist. Folglich muss umgekehrt die Mündungsgeschwindigkeit im ICE in Fahrtrichtung niedriger als die am Bahnhof sein.
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Was dazu führt, dass man in einer Concorde niemanden erschiessen kann (also sind alle die Scenen die in Filmen gezeigt werden falsch).
Begründung:
Die Concorde konnte mit bis zu 2400 km/h fliegen.
Das ist etwa auch die Mündunggeschwindigkeit, die man mit Pistolen am Boden erreicht.
Zusammengefasst führt das dann aber dazu, dass die Kugel dann in der Concorde halt (wenn überhaupt) maximal so aus dem Lauf herauströpfelt - also niemandenm verletzen kann.

PS.: Ich frag mich allerdings was passiert wenn die Mündunggeschwindigkeit der Kugel am Boden geringer ist als eine Concorde fliegen kann.
Kommt die Kugel dann hinten raus und erschießt den Attentäter selber

PPS.: Ich gebs zu - NUR in Flugrichtung kann man niemanden erschießen - gegen die Flugrichtung durchschlägt die Kugel dafür gleich mehrere Personen hintereinander

Das wäre der Fall wenn die Kugel eine Schallwelle wäre die sich in der Luft im Außenraum bewegt.

[fallili]

Das wäre der Fall wenn die Kugel eine Schallwelle wäre die sich in der Luft im Außenraum bewegt.

Nein, das wäre der Fall wenn die Kugel sich so verhalten würde wie es Faber gerne hätte.