Physik-Testfrage

Ich würde sagen:

In Zugrichtung: Lichtgeschwindigkeit (Luftreibung vernachlässigt)
In Wurfrichtung: Wurfgeschwindigkeit

Da aber die resultierende Geschwindigkeit somit vektoriell größer, als die LG wäre, krümmt sich hier der Raum - die Zeit vergeht anders, damit die resultierende Geschwindigkeit LG ist. Denn schneller geht nicht.

Somit ist dies eine Variante des Modelles, wenn jemand in ein Raumschiff steigt und sein Zwilling hier auf der Erde bleibt, nach einer LG-Reise der hiergebliebene deutlich älter als der verreiste bei dessen rückkehr geworden ist.

Gruß!

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' schrieb:Hallo zusammen!
Ich habe mir gerade diesen Diskussionsthread mit Begeisterung durchgelesen und mit einem Kollegen darüber diskutiert. Wir haben uns über einen Sachverhalt nicht ganz einigen können (rein theoretische Frage):
Wenn ein Zug mit Lichtgeschwindigkeit durch einen Bahnhof fährt in dem ein Mensch auf dem Bahnsteig steht und ein weiterer an einer offen Tür im Zug mit einem Ball in der Hand. Dieser wirft den Ball während der Durchfahrt dem Menschen auf dem Bahnsteig zu. Welche Geschwindigkeit hat der Ball? Lichtgeschwindigkeit oder die Wurfgeschwindigkei? (weitere Antworten auch möglich)
Wir konnten uns leider nicht einig werden. Vielleicht gibt es hier den Ein oder Anderen Physiker, der diese Frage beantworten kann?

Gruß
Jenne

Also, ich probiers mal.
Erst mal ein Link zu Wikipedia, relativistisches Additionstheorem

Ich formuliere dein Beispiel mal ein wenig um, dann wird es erst mal etwas einfacher, nämlich sozusagen auf eine Dimension.
Zug hat (im Bezugsystems des Bahnsteig-Stehers) die Geschwindigkeit 0,9c (also fast Lichtgeschwindigkeit). Der Passagier steht sozusagen auf dem Füherstand und wirft den Ball nach vorne.

So, nach SRT (Spezieller RelativitätsTheorie) sind Bezugsysteme, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, zueinander äquivalent. In allen Inertialsystemen ist die Vakuumlichtgeschwindigkeit identisch und konstant (=c). Es gibt kein ausgezeichnetes Bezugsystem (Stichwort hierzu: Michelson-Morley-Experiment). Man kann also nicht sagen, dass sich ein Körper mit einer absoluten Geschwindigkeit bewegt! Im Bezugssystem des Körpers selbst z.B. ruht der Körper.
Also, im Bezugssystem des Passagiers stellt sich das ganze dann so dar: Den Ball, den er wirft, bewegt sich mit der Wurfgeschwindigkeit u. Der Zug ruht für ihn. Dafür kommt der Bahnsteig mit 0,9c auf ihn zu.
Nun zum Bezugssystem des Bahnsteig-Stehers: Er sieht den Zug inkl. Passagier mit 0,9c auf sich zukommen. Die Geschwindigkeit des Balles bestimmt er zu v=(u+0,9c)/(1+0,9u/c). Alles klar? Oder noch mehr verwirrt?

Nochmal zurück zu deinem Original-Bsp.: Also, Im Bezugsystem des Passagiers bewegt sich der Ball ganz normal mir der Wurfgeschwindigkeit u.
Für den Typ auf dem Bahnsteig kommt der Ball mit Lichtgeschwindigkeit c.

Noch ein Wort, nachdem da was von Zwillingsparadoxon gefallen ist. Dieses Beispiel ist nicht symmetrisch, da der Zwilling im Raumschiff irgendwann mal das Inertialsystem wechseln muss. Somit ist er am Ende wirklich jünger.

So, alle genug verwirrt?

MfG, Jens

Moin Jens,

Danke für die Antwort! Ich habe es sogar verstanden (hoffe ich!).

Da stellt sich mir gleich die nächste Frage. Ich hoffe das wir jetzt keine Haarspalterei von mir.
In deiner Formel v=(u+0,9c)/(1+0,9u/c) gehst du davon aus, dass der Zug nur das 0,9fache von c erreicht. Was passiert bei gleicher Anordnung, aber bei einer Zuggeschwindigkeit von 1,0c? Dann Würde der Ball mit v>c vom Zug wegfliegen. (Aus den Augen des Menschen am Bahnsteig). Geschwindigkeiten > c sollten aber laut der geltenden Lehrmeinung nicht existieren, selbst wenn es sich nur um ein paar m/s handelt, oder?

Danke!
Jenne

Eine Frage von mir für zwischendurch. Da gab es schon die wildesten Diskussionen.

Ein Düsenflugzeug steht auf einem Laufband, das sich mit der exakt gleichen Geschwindigkeit dreht, wie das Flugzeug schnell ist, nur in die andere Richtung.
Also, wenn z.B. das Flugzeug normal eine Startgeschwindigkeit von 300 km/h hat, dreht sich das Laufband mit 300 km/h in die andere Richtung, d.h. das Flugzeug "steht".
Nun die eigentliche Frage: "Hebt das Flugzeug in diesem Fall ab?"

Gruß Markus

' schrieb:Eine Frage von mir für zwischendurch. Da gab es schon die wildesten Diskussionen.

Ein Düsenflugzeug steht auf einem Laufband, das sich mit der exakt gleichen Geschwindigkeit dreht, wie das Flugzeug schnell ist, nur in die andere Richtung.
Also, wenn z.B. das Flugzeug normal eine Startgeschwindigkeit von 300 km/h hat, dreht sich das Laufband mit 300 km/h in die andere Richtung, d.h. das Flugzeug "steht".
Nun die eigentliche Frage: "Hebt das Flugzeug in diesem Fall ab?"

Gruß Markus

Ich würde sagen ja, denn die Schubkraft zur Beschleunigung der Maschine kommt ja aus den Triebwerken und nicht von den Rädern. Also das Flugzeug braucht Auftrieb zum Abheben und der kommt von der Luft, welche unterschiendlich lange Wege über die Tragflächen ober- bzw. -unterseite hat. Dazu kommt noch der Schub der Triebwerke, welche die Luft am Flugzeug "vorbei ziehen".


Hoffe das ist irgendwie verständlich ausgedrückt, ein Physiker oder Flugezugbauer könnte das bestimmt besser beschreiben.

Genau das würde ich auch vermuten, aber gibt es da dann auch die Luftstömungen, die das Flugzeug evtl. zum Starten benötigt?
Weitere Antworten sind willkommen.

Gruß Markus

' schrieb:Ich würde sagen ja, denn die Schubkraft zur Beschleunigung der Maschine kommt ja aus den Triebwerken und nicht von den Rädern. Also das Flugzeug braucht Auftrieb zum Abheben und der kommt von der Luft, welche unterschiendlich lange Wege über die Tragflächen ober- bzw. -unterseite hat. Dazu kommt noch der Schub der Triebwerke, welche die Luft am Flugzeug "vorbei ziehen".
Hoffe das ist irgendwie verständlich ausgedrückt, ein Physiker oder Flugezugbauer könnte das bestimmt besser beschreiben.

' schrieb:Ich würde sagen ja, denn die Schubkraft zur Beschleunigung der Maschine kommt ja aus den Triebwerken und nicht von den Rädern. Also das Flugzeug braucht Auftrieb zum Abheben und der kommt von der Luft, welche unterschiendlich lange Wege über die Tragflächen ober- bzw. -unterseite hat. Dazu kommt noch der Schub der Triebwerke, welche die Luft am Flugzeug "vorbei ziehen".
Hoffe das ist irgendwie verständlich ausgedrückt, ein Physiker oder Flugezugbauer könnte das bestimmt besser beschreiben.

Ich gebe Dir recht!

Ich bin der festen Überzeugung, dass das Flugzeug abheben wir, da Triebwerke nach dem Rückstoßprinzip arbeiten, die umgebende Luft "steht" und das "System" Flugzeug nicht gekoppelt ist mit dem Laufband.
Ein schnelles Auto hingegen wäre mit dem Laufband gekoppelt und würde sich bei identischer Geschwindigkeit nicht von der Stelle Bewegen. Dem Fahrwerk des Flugzeug ist es egal, ob sich die Räder mit 300 oder 600 km/h drehen (solange sie es aushalten). Der Jet bräuchte sicherlich nur einen minimalen Schub um auf der Stelle zu bleiben (überbrücken der Reibung zwischen Räder und Laufband)

Gruß
Jenne

Ich denke auch dass es abhebt, denn ein flugzeug bewegt sich nicht weil die Räder angetrieben sind, sondern weil die Triebwerke Schub erzeugen. Also man könnte das Flugzeug eben so gut auf Kufen stellen, es gibt keinerlei Bezug zum Laufband, wenn man es nicht gerade dran fest tackert.

Natürlich hebt das Flugzeug nicht, weil keine Luftströmung da ist, die die Tragflächen umfliesst. Somit gibt es auch keine Kraft um es zu heben.

eg

P.S. Als Voraussetzung natürlich, dass das Flugzeug durch die Räder angetrieben wird.

' schrieb:Eine Frage von mir für zwischendurch. Da gab es schon die wildesten Diskussionen.

Ein Düsenflugzeug steht auf einem Laufband, das sich mit der exakt gleichen Geschwindigkeit dreht, wie das Flugzeug schnell ist, nur in die andere Richtung.
Also, wenn z.B. das Flugzeug normal eine Startgeschwindigkeit von 300 km/h hat, dreht sich das Laufband mit 300 km/h in die andere Richtung, d.h. das Flugzeug "steht".
Nun die eigentliche Frage: "Hebt das Flugzeug in diesem Fall ab?"

Gruß Markus

Na gut, die Fragestellung ist verwirrend falsch.

eg