Transformationen und Raum-Zeit-Diagramme

Beschreibung / Inhalt
Das Dokument beschäftigt sich mit Transformationen und Raum-Zeit-Diagrammen in der Physik. Es wird erklärt, dass Transformationen genutzt werden, um die Positionen und Zeiten von bewegten und unbewegten Bezugssystemen umzurechnen. Es werden die Galilei-Transformation und die Lorentz-Transformation beschrieben, wobei letztere die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit berücksichtigt. Es wird erläutert, dass die Annahme einer absoluten Zeit falsch ist und dass Raum-Zeit-Diagramme nützlich sind, um Bewegungsabläufe darzustellen. Die Konstruktion der Achsen in Minkowski-Diagrammen wird beschrieben und wie man die Einheitspunkte auf den Achsen bestimmt. Es wird darauf eingegangen, dass aus der Sicht eines ruhenden Beobachters ein bewegter Gegenstand in seiner Bewegungsrichtung umso kontrahierter erscheint, je schneller er sich bewegt. Es wird auch erklärt, dass die Zeit aus der Sicht des ruhenden Beobachters umso langsamer vergeht, je schneller sich das bewegte System bewegt. Das Dokument ist umfangreich und behandelt alle seine Themen ausführlich.
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Auszug aus Referat
Transformationen und Raum-Zeit-Diagramme Transformationen dienen der Berechnung bzw. Umrechnung, von bewegten und unbewegten Bezugssystemen aus beobachteten, Positionen und Zeiten. Die Galilei-Transformation: Die Galilei-Transformation findet ihre Anwendung in der klassischen Physik. Daher setzt diese Transformation eine absolute Zeit voraus. Betrachtet man ein ruhendes Inertialsystem S, an dem sich ein anderes Inertialsystem S mit der Geschwindigkeit v vorbeibewegt und die x-Achsen beider Systeme zusammenfallen so ergeben sich folgende Gleichungen: t t (Annahme einer absoluten Zeit) y y (Bewegung nur entlang der x-Achse) z z (Bewegung nur entlang der x-Achse) x x vt (Ersichtlich aus Zeichnung) x x vt (Ersichtlich aus Zeichnung) Die Annahme einer absoluten Zeit hat sich allerdings als falsch erwiesen. Dies läßt sich bei Betrachtung eines Lichtstrahls rechnerisch zeigen. Für einen Lichtstrahl, der sich entlang der x-Achse bewegt gilt: (s v t) x c t Einsetzen in die Galilei-Transformation x x vt x ct vt x (c v)t (c - v)t Das Licht bewegt sich in S nur mit c v, was einen Widerspruch zum Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit darstellt, die besagt, daß die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Bewegung des Beobachtetes ist. Raum-Zeit-Diagramme: Raum-Zeit-Diagramme dienen der anschaulichen Beschreibung von Bewegungsabläufen. Die Linie im Graphen, anhand derer man die Position des sich bewegenden Gegenstandes zu jeder Zeit feststellen kann, nennt man Weltlinie. Eine wie ...
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