Ich weiss nicht ob's hilft: Eine Uhr in einem GPS-Satelliten in durchschnittlich 26'560'000m Abstand vom Erdmittelpunkt tickt schneller als eine Uhr auf der Erdoberfläche. Hier der Ansatz über die Energie mit einer für geringe Feldstärken hervorragenden Näherungslösung wie wir sie hier für diesen Fall vorliegen haben.
Code:
Digits:=15;
> theta:=6.67428e-11; c:=299792458;
> m:=5.9742e24; Referenzmasse Probekörper:=1kg;
> r1:=6378137.; r2:=26560000;
> v:=sqrt(m*theta/r2); # 3874.6105m/s
> E_kin:=(v^2/(2*c^2)); # 8.3519e-11J
> E_pot:=m*theta*(-1/r1+1/r2)/c^2; # -5.2855e-10J
> E_ges:=E_pot+E_kin; # -4.4503e-10J
> dt/t:=1+E_ges; # .999999999554974
Pro Sekunde geht also die GPS-Uhr um 445ps (Picosec.) schneller als die Erduhr!
Das Signal von der schnelleren GPS-Uhr kann mit dt/t im Bezugssystem der Erdoberfläche mit der Erduhr synchronisiert werden, wobei die relativistischen Effekte wegen der Störungen in der Ionosphäre fast im Rauschen untergehen.
Zu Julian Apostatas Aufgabe:
Julian apostata hat geschrieben:
Beispiel: Ein Satellit soll auf der Erde von g=9,81m/s² auf eine Höhe geschossen werden, wo g nur mehr 5 m/s² beträgt.
Jetzt nehmen wir einen anderen Planeten, auf dessen Oberfläche wir ebenfalls 9,81m/s² haben und den Satelliten dort ebenfalls auf ein g von 5 m/s² schießen.
Dieser Planet habe aber den doppelten Erdradius.
So sehen wir in der Formel sofort, dass der Zeitkorrekturfaktor doppelt so hoch ausfällt, weil wir das Doppelte von r_0 nehmen müssen und das obwohl der Gravitationsunterschied der gleiche ist.
Wenn ein Planet mit doppeltem Erdradius dieselbe Gravitationskraft auf seiner Oberfläche aufweisen soll wie die Erde, dann muss seine Masse 2.3897e25kg betragen, also das 4fache der Erde. Und in der Tat ist es genau so, wie es Julian geschrieben hat: der Korrekturfaktor (à la ART) ist doppelt so gross!
Code:
> theta:=6.67428e-11; c:=299792458;
> m:=5.9742e24;
> r1:=6378137.;g:=m*theta/r1^2;
theta := .667428e-10
c := 299792458
m := .59742e25
r1 := 6378137.
g := 9.80158911422797
> r2:=sqrt(m*theta/5);
r2 := 8930115.74124322
> E_pot_1_2:=m*theta*(-1/r1+1/r2)/c^2;
>
E_pot_1_2 := -.198778264701048e-9
>
>
> r3:=2*r1;m_Planet:=g*r3^2/theta;
r3 := 12756274.
m_Planet := .238968000000000e26
> r4:=sqrt(m_Planet*theta/5);
r4 := 17860231.4824865
> E_pot_3_4:=m_Planet*theta*(-1/r3+1/r4)/c^2;
E_pot_3_4 := -.397556529402100e-9
>
> m_Planet/m;r3/r1;
4.00000000000000
2.00000000000000
> E_pot_3_4/E_pot_1_2;
2.00000000000002
>
Gruss