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Phantasie ist wichtiger als Wissen, Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. denn Wissen ist begrenzt. Phantasie umgibt die ganze.

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Präsentation zum Thema: "Phantasie ist wichtiger als Wissen, Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. denn Wissen ist begrenzt. Phantasie umgibt die ganze."—  Präsentation transkript:

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3 Phantasie ist wichtiger als Wissen, Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. denn Wissen ist begrenzt. Phantasie umgibt die ganze Welt. Phantasie umgibt die ganze Welt. www-linux.gsi.de/~wolle

4 Am Äquator rotiert die Erde mit 1700km/h (1100km/h) Die Erde dreht sich um die Sonne mit km/h Zum Vergleich: Der Mars dreht sich mit km/h Die Venus dreht sich mit km/h Die Sonne dreht sich um das Zentrum der Milchstrasse mit km/h Die Milchstrasse gehört zu einer Gruppe von Galaxien. Wir bewegen uns durch den Supercluster Richtung der Konstellation Centaurus mit km/h Der Raum zwischen den Galaxien dehnt sich mit (18-72) km/h aus. Lichtgeschwindigkeit: km/h

5 Entfernt man sich von der Erde mit 15% Lichtgeschwindigkeit, so erscheint die blaue Erde grün (Dopplereffekt) Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit

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7 Annäherung an Mars mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, Abbremsung und Vorbeiflug am Mars. Der Doppler Effekt ändert die Farbe der Oberfläche. Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit

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9 Nähert man sich Jupiter mit 80% Lichtgeschwindigkeit, so ist seine Farbe ins Blau verschoben. (Dopplereffekt) Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit

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11 Bei 99% Lichtgeschwindigkeit sind die Saturnringe verzerrt, da das Licht von den verschiedenen Stellen unterschiedliche Zeit zu uns braucht. Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit

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13 Aberration: Winkelkompression der Lichtstrahlen zwischen dem ruhenden und bewegten Beobachter Verzerrung: Änderung der Gestalt und Position eines Objekts, da unterschiedliche Teile zu unterschiedlichen Zeiten gesehen werden

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16 Eine Kugel (a) ist bei 95% Lichtgeschwindigkeit zu einem Ellipsoid kontrahiert (b). Wenn man die bewegte Kugel ansieht, erscheint sie kreisrund, dafür gedreht (c). "Klassisch" (d.h. ohne Längenkontraktion) berechnet, sieht die bewegte Kugel eher wie ein Zeppelin aus (d).

17 Der W ürfel bewegt sich mit 95% Lichtgeschwindigkeit. Der W ürfel bewegt sich mit 95% Lichtgeschwindigkeit.

18 Der Doppler Effekt Nähert sich das Polizeiauto werden die Schallwellen komprimiert und die Tonhöhe nimmt zu. Nähert sich das Polizeiauto werden die Schallwellen komprimiert und die Tonhöhe nimmt zu. Entfernt es sich werden die Schallwellen gestreckt und die Tonhöhe nimmt ab. Entfernt es sich werden die Schallwellen gestreckt und die Tonhöhe nimmt ab.

19 Rotverschiebung (Doppler Effekt)

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21 Weit entfernte Objekte scheinen sich zu entfernen, während nahe Objekte sich annähern. Die Lichtgeschwindigkeit ist 1 m/s.

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23 Relativistische Aberration und Doppler Effekt werden berücksichtigt. Die Lichtgeschwindigkeit ist 1 m/s.

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25 Relativistische Aberration, Doppler-Effekt und Scheinwerfer-Effekt werden berücksichtigt. Die Lichtgeschwindigkeit ist 1 m/s.

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27 Edwin Abbott Abbott ( )

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43 Zeitmessung

44 Zeitmessung Was ist Zeit? Zeit ist das, was man an der Uhr abliest. Albert Einstein

45 Zeitmessung bessere Fragestellung: Wie misst man Zeit? Zeiteinteilung durch wiederkehrende Ereignisse

46 Zeitmessung Zeitmessung mittels Lichtuhr bewegte Lichtuhren ticken langsamer

47 So lange sich zwei Personen nicht bewegen, bestätigen beide, dass ihre Uhren im gleichen Takt ticken. So lange sich zwei Personen nicht bewegen, bestätigen beide, dass ihre Uhren im gleichen Takt ticken. Zeitmessung mit bewegten Uhren Da die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, denkt der ruhende Beobachter, dass die bewegte Uhr langsamer tickt als die eigene.

48 As long as two persons remain at rest relative to each other, both agree that each other´s clock tick-tocks at the same rate as their own. As long as two persons remain at rest relative to each other, both agree that each other´s clock tick-tocks at the same rate as their own. Time and moving clocks Since the speed of light is constant, the person at rest thinks it takes longer for the moving person´s clock to tick-tock than its own

49 Time and moving clocks

50 10% % % % % % % % % %0.045 Geschwindigkeit v/cZeitverzögerung

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52 Darstellung im Raumzeit-Diagramm Eine Uhr bei 0% Lichtgeschwindigkeit Die gleiche Uhr bei 90% Lichtgeschwindigkeit

53 Isaac Newton: Isaac Newton: clockwork universe clockwork universe Albert Einstein: Albert Einstein: space-time relation A sundial - Constant time ? Moving clocks run slow run slow

54 Relativität

55 Relativität vor Einstein Bei große Geschwindigkeiten Die Geschwindigkeit des Balls beträgt für Dave 40 ft/s Die Geschwindigkeit von Dave relative zu Nolan ist 50 ft/s So beträgt die Geschwindigkeit des Balls relative zu Nolan 90 ft/s 300,000,000 m/s f ür Dave, sind nicht gleich 300,000,000 m/s relative zu Nolan? Eine Sekunde f ü r Dave sind nicht eine Sekunde f ür Nolan.

56 Relativity before Einstein The train revisited The velocity of the ball relative to Dave is 40 ft/s The velocity of Dave relative to Nolan is 50 ft/s So the velocity of the ball relative to Nolan is 90 ft/s The 300,000,000 meters, relative to Dave, is not really 300,000,000 meters relative to Nolan. One second for Dave is not one second for Nolan.

57 Das universelle Geschwindigkeitslimit Abstände schrumpfen in Richtung der Bewegung Abstände schrumpfen in Richtung der Bewegung Massen werden gr ö ßer mit der Geschwindigkeit Massen werden gr ö ßer mit der Geschwindigkeit Nichts bewegt sich schneller als Licht Nichts bewegt sich schneller als Licht

58 The universal speed limit Distances shrink in the direction of motion Distances shrink in the direction of motion Mass (appears to) increase with speed Mass (appears to) increase with speed Nothing can travel faster than light Nothing can travel faster than light

59 Fahrt mit einer Stassenbahn bei nahezu Lichtgeschwindigkeit: Der Scheinwerfereffekt erhellt die Szene voraus und verdunkelt die Szene nach hinten.

60 E = Energie (in Joule, J) m = Masse (kg) c = Lichtgeschwindigkeit (m/s) chemische Energie chemische Energie thermische Energie thermische Energie kinetische Energie kinetische Energie

61 E = energy (measured in joules, J) m = mass (measured in kilograms, kg) c = the speed of light (metres per second) chemical energy chemical energy thermal energy thermal energy kinetic energy kinetic energy

62 e e+e+ Positron-Elektron Vernichtung Positron-Elektron Vernichtung e + e - MasseLichtphotonen Materie Energie Paarerzeugung Paarerzeugung Lichtphoton

63 Diese Energie soll eine 100 Watt Glühlampe betreiben: Wie lange wird sie brennen?

64 If we use this energy to power a 100 Watt light bulb how long could we keep it lit for?

65 Sonnenmasse: [kg] 75% Wasserstoff (H), 25% Helium (He) H He [kg/s] Energieertrag: [Ws] 1,4 [kWs/m 2 ] erreicht die Erde Massenunterschied: 0, [kg] Energiegewinn: 0, [J] Energiegewinn: 28,3 [MeV]

66 sun mass: [kg] 75% hydrogen (H), 25% helium (He) H He [kg/s] energy output: [Ws] 1,4 [kWs/m 2 ] reach the earth mass difference: 0, [kg] energy gain: 0, [J] energy gain: 28,3 [MeV]

67 Alpha Zerfall im Uran setzt eine Energie von 4.3 MeV frei. Wir können die Masse berechnen, die in Energie umgewandelt wurde, entsprechend E=mc 2 m=0.000,000,000,000,000,000,000,000,000,007,6 00 kg

68 Typically, a uranium alpha decay produces 4.3 MeV of energy We can calculate the mass which has been turned into energy in accordance with E=mc 2 m=0.000,000,000,000,000,000,000,000,000,007,6 00 kg

69 Spaltung von 235 U setzt eine Energie von ~200 MeV (0.000,000,000,032 J) frei. Eine sehr kleine Energiemenge? Es ist jedoch eine Energiemenge, die mehr als eine Million mal größer ist als bei der Verbrennung eines Petrolium-Molek üls in einem Automotor entsteht. Mit anderen Worten: Benutzt man einen Tank Benzin pro Woche, so würde die Spaltenergie eines Tanks 235 U für Jahre ausreichen, bevor man nachtanken müßte!

70 Typically, in the case of 235 U fission around 200 MeV of energy (0.000,000,000,032 J) is released. A very tiny amount of energy? However, it is about a million times more energy than is released by the burning of one molecule of petrol (gas) in a car´s engine. Put another way, if you currently use a tank of petrol each week but could use the energy provided by one tank of 235 U fission instead, you wouldn´t need to refill your car for over 19,000 years!

71 Im Falle von 1000 kg 235 U Spaltung entsteht eine Masse von 1 kg, die in Energie umgewandelt wird. E= J = kWh kg Kohle sind notwendig, um die gleiche Energie zu produzieren.

72 In case of 1000 kg of 235 U fission a mass of 1 kg is released into energy. E= J = kWh kg coal is needed to produce the same energy.

73 Wenn wir in eine Strassenbahn eintauchen, so rotieren alle Teile unabhängig voneinander und es scheint, als ob sie von innen nach aussen verdreht werden.

74 If we plunge through the tram, all of ist parts Terrel rotate independently making it appear to turn inside out.

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