Physik-Testfrage

' 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