Lichtgeschwindigkeit – Lernwege
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Was sind die newtonschen Gesetze?
Lichtgeschwindigkeit – Lexikoneinträge
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Bezugsystem nennt man in der Kinematik , also dem Teil der Mechanik , der sich mit Bewegungen als solchen beschäftigt, das Koordinatensystem , in dem man die Bewegungen beschreibt. Je nach Wahl des Bezugs- bzw. Koordinatensystems haben alle Vektoren und insbesondere Orts- und Impulsvektor andere Komponenten. Je nach Aufgabenstellung können bestimmte Bezugssysteme besonders sinnvoll sein, z. B. bietet es sich bei einem Stoßprozess an, den Koordinatenursprung im Massenschwerpunkt aller im System vorhandenen Massen zu wählen ( Schwerpunktsystem ). Wählt einen vom betrachteten System unabhängigen...
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Die Dielektrizitätskonstante ( Permittivität ) \(\epsilon\) ist eine Materialkonstante, die beschreibt, wie der betreffende Stoff auf elektrische Felder reagiert. Sie wird aus historischen Gründen als das Produkt aus der elektrischen Feldkonstante bzw. Dielektrizitätskonstanten des Vakuums , \(\epsilon_0\) , und der materialspezifischen dimensionslosen Dielektrizitätszahl (relative Dielektrizitätskonstante/Permittivität) \(\epsilon_\text r\) geschrieben: \(\epsilon = \epsilon_0 \cdot \epsilon_\text r; \\ \epsilon_0 = \dfrac{1}{\mu_0c^2} = \dfrac{1}{4\pi\cdot 10^{-7}\,\frac{\text{Vs}}{\text...
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Die elektrische Feldkonstante \(\epsilon_0\) ist eine Naturkonstante, deren Wert allerdings von der Wahl des Einheitensystems abhängt. Im Internationalen Einheitensystem (SI) hat sie den Wert \(\epsilon_0 = \dfrac{1}{\mu_0c^2} = \dfrac{1}{4\pi\cdot 10^{-7}\,\frac{\text{Vs}}{\text{Am}}\cdot c^2} \approx 8,854 \cdot 10^{-12}\,\dfrac{\text{As}}{\text{Vm}}\) ( \(\mu_0\) ist die magnetische Feldkonstante ). Die in der obigen Gleichung zum Ausdruck kommende Beziehung zwischen \(\epsilon_0\) , \(\mu_0\) und der Lichtgeschwindigkeit c spiegelt den engen Zusammenhang zwischen den...
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Lichtjahr und Parsec sind zwei Nicht-SI-Längeneinheiten für im wahrsten Sinne des Wortes astronomische Größenskalen: Ein Lichtjahr (Lj) ist die Strecke, die das Licht im Vakuum in einem Jahr zurücklegt, es ist \(1\,\text{Lj} \approx 9,461 \cdot 10^{15}\text m \approx 10 \,\text{Billionen km}\) Ein Parsec (pc) ist dagegen die Entfernung vom Sonnensystem, in welcher der mittlere Abstand der Erde von der Sonne (also eine Astronomische Einheit , 149,6 Millionen km) am Himmel noch einen Winkel von einer Bogensekunde ausmacht. Es ist \(1\,\text{pc} \approx 3,26\,\text{Lj}\) . Die nächsten Sterne...
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Die magnetische Feldkonstante ( Induktionskonstante , absolute Permeabilität ) \(\mu_0\) ist eine Naturkonstante, deren Wert allerdings von der Wahl des Einheitensystems abhängt. Während Sie im Internationales Einheitensystem (SI) den Wert \(\mu_0 = 4\pi\cdot 10^{-7} \dfrac{\text{Vs}}{\text{Am}}\) hat, beträgt sie im früher üblichen cgs-System einfach 1 (d. h., das cgs-System hat gar keine magnetische Feldkonstante). Die SI-Einheit von \(\mu_0\) ist Voltsekunde durch Amperemeter, es gilt: \(1\,\dfrac{\text{Vs}}{\text{Am}} = 1\,\dfrac{\text T \cdot \text m }{\text{A}}\) \(\mu_0\) , die...
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Die vier Maxwell-Gleichungen (nach James C. Maxwell ) beschreiben im Prinzip alle elektrischen, magnetischen und optischen Erscheinungen und sind insofern genauso grundlegend wie die Newton’schen Axiome der Mechanik und das Newton’sche Gravitationsgesetz . Es handelt sich dabei um vier mathematisch relativ anspruchsvolle Differenzialgleichungen , deren eingehende Behandlung normalerweise nicht auf dem Lehrplan der Schule steht. Ihr physikalischer Gehalt lässt sich aber gut in der Sprache der Schulphysik formulieren und drückt sich auch in bekannten Gesetzen des klassischen Elektromagnetismus...
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Der Michelson-Versuch, auch Versuch von Michelson-Morley (nach Abraham A. Michelson und Edward W. Morley ), war ein Schlüsselexperiment auf dem Weg zur Formulierung der Relativitätstheorie . Er wurde zuerst 1881 und dann in verbesserter Form 1887 durchgeführt und hatte zum Ziel, die Existenz des Äthers als Ausbreitungsmedium für elektromagnetische Wellen und als absolutes Bezugssystem für die Beschreibung beliebiger Bewegungen nachzuweisen. Wenn es diesen Äther gäbe, dann würde sich die Erde relativ zu ihm bewegen und eine Art „Fahrtwind“, den sog. Ätherwind spüren. Dies würde sich dann darin...
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Die Spezielle Relativitätstheorie ist eine maßgeblich von Albert Einstein ausgearbeitete Erweiterung der Bewegungslehre der klassischen Mechanik auf Fälle, in denen sich der Beobachter bzw. dessen Bezugssystem sich mit einer Geschwindigkeit \(v\) am Geschehen vorbeibewegt, die vergleichbar mit der Lichtgeschwindigkeit c ist. Die aus dem Alltag vertrauten Bewegungsgesetze ergeben sich jeweils im Grenzfall \(v/c \rightarrow 0\) . Dabei werden allerdings nur geradlinig-gleichmäßig bewegte Bezugssysteme betrachtet (sog. Inertialsysteme ), der Fall beschleunigter Bezugssysteme wird in der...
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Als Zeitdilatation bezeichnet man in der Speziellen Relativitätstheorie die Tatsache, dass Uhren, die sich relativ zum Beobachter (d. h. zum gerade gewählten Bezugssystem ) mit hinreichend großer Geschwindigkeit \(v\) bewegen, aus Sicht dieses Bezugssystems langsamer gehen als in ihrem eigenen Ruhesystem, kurz: „bewegte Uhren gehen langsamer“. Mit der Lichtgeschwindigkeit c gilt für die Zeitspanne T , welche ein Vorgang im sich bewegenden Bezugssystem braucht, und die Zeitspanne T 0 , die er in seinem Ruhesystem dauert: \(T = \beta \cdot T_0; \quad \beta = \dfrac 1 {\sqrt{1-v^2/c^2} }\) Acht...