Diskussion:Äquivalenz von Masse und Energie

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Archiv

2005 bis 2008 2009 bis 2014 ab 2015

Wie wird ein Archiv angelegt?

Dieser Artikel wurde ab März 2011 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „Masse und Äquivalenz von Masse und Energie“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

Eintrittsenergie Satellit

In "Überblick und Beispiele" wird die Energie der Ruhemasse eines Satteliten mit der kinetischen Energie verglichen und anschließend behauptet:

"Andererseits ist sie [die kinetische Energie] so groß, dass ein Satellit verglüht, wenn sich die Energie beim Wiedereintritt in die Atmosphäre in eine gleich große Wärmemenge umwandelt."

Für einen geostationären Satteliten [r_S = 42000km [vom Erdmittelpunkt], m_S = 1000 kg, v_S = 3 km/s] ergibt sich aber die kinetische Energie zu etwa E_kin = 4.5 GJ und die potentielle Energie relativ zu Erdoberfläche [r_E = 6400 km] E_pot = 53 GJ . Diese Energie ist wesentlich größer und meiner Meinung nach daher auch relevanter für die zum Verglühen des Satteliten benötigte Energie.(nicht signierter Beitrag von 2003:DD:3BC0:9000:F55D:6A04:72EE:E8E9 (Diskussion) 17:54, 31. Januar 2018)

Ein Satellit auf einer geostationären Bahn tritt nicht in die Erdatmosphäre ein. Dazu müsste er sich zunächst der Erde nähern und seine potenzielle Energie in kinetische umwandeln. Ein erdnaher Satellit hat eine Geschwindigkeit in der Größenordnung der ersten kosmischen, also ca. 7900 m/s. Damit beträgt seine kinetische Energie 31 GJ (bei einer Masse von 1000kg). Diese Energie reicht aus, um ca. 5000 kg Eisen zu verdampfen. Damit stimmt die Aussage in dem Artikel. --Pyrrhocorax (Diskussion) 20:44, 31. Jan. 2018 (CET)

Gesucht: Die relativistischen Ausdrücke für den Zusammenhang von Masse, Beschleunigung und Kraft sind in longitudinaler und transversaler Richtung

Sie heißen wohl $a_{x}={\frac {f_{x}}{m\gamma ^{3}}},\ a_{y}={\frac {f_{y}}{m\gamma }}$, wo $\gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}$. Jedenfalls werden sie in Trouton-Noble-Experiment so angegeben, dort mit einem link zu diesem Artikel. Ich kann sie nicht finden, wo stehen sie denn? --Bleckneuhaus (Diskussion) 21:28, 14. Nov. 2022 (CET)

Gefunden: Masse (Physik)#„Relativistische Masse“ --Bleckneuhaus (Diskussion) 14:47, 15. Nov. 2022 (CET)

widersprüchlich

Zitat "Beginnend mit 1905 wurden Interpretation....."

Vorher steht, dass Poincare 1900 dieselbe Formel hatte und Masse zu Energie richtig zuordnete. Gewiss hatte AE alle gelesen und belog alle darüber. --79.202.45.109 17:10, 10. Mär. 2023 (CET)

Schiefe Formulierung, ich habe sie eben zu verbessern versucht. In der Sache aber vollkommen richtig: alles vorher waren eher nur Hinweise darauf, dass es da etwas Klärungsbdürftiges gebe. -- Ob der Alte an dieser Stelle die Welt belogen hat, das würde ich nicht unterschreiben. --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:54, 10. Mär. 2023 (CET)

Invariante vs. relativistische Masse - Konvention muss klar sein

Hallo @KaiMartin:, ich habe deine Änderung [1] rückgängig gemacht (dein Kommentar war: "Es ist _nicht_ sinnvoll, an allen Ecken und Enden die relativistische Massekiste erneut aufzumachen.").

Ich stimme dir zu, dass man grundsätzlich Redundanzen vermeiden soll. Zum Beispiel wäre es Unsinn, hier noch mal den Begriff "Lichtgeschwindigkeit" zu erläutern - wer da was nicht weiß, klickt den Hyperlink. Bei der Masse ist es aber anders: durch Bücher, Zeitungsartikel, etc. geistern Begriffe wie "relativistische Massenzunahme" oder "Umwandlung von Masse und Energie" (bis hin zu Universitäts-Skripten, ich weiß wovon ich rede). Wer mit diesem Wissen (besser: dieser Konvention) in den Artikel geht, ist schon falsch abgebogen. Und wenn nun jemand das Wort "Masse" liest, wird sich kaum bemüßigt fühlen, den Artikel zu "Masse" erst mal durchzuackern um herauszufinden ob es - Überraschung! - zwei konkurrierende Definitionen gibt. Dies muss auch für den klar sein, der nur diesen Artikel liest. Ich halte es daher für dringend erforderlich, gleich am Anfang zu sagen, a) dass es zwei Konventionen gibt und b) welche Konvention hier gilt - und zwar klipp und klar und deutlich.

Dein Kommentar "die relativistische Massenkiste" lässt mich vermuten, dass du die immer wieder aufflammenden Diskussionen in der Redaktion Physik und bei anderen Artikel nachverfolgt hast. Für Leute, die sich so gut auskennen, mag die Vorabklärung sicher redundant sein. Aber Wikipedia ist für OMA geschrieben, der nur mal wissen will, was es mit E=mc2 auf sich hat. Übrigens: Bis vor wenigen Wochen stand völlig unbeanstandet drin, dass ein Satellit auf der Erdumlaufbahn aufgrund seiner kinetischen Energie eine höhere Masse hat!

Ich habe noch mal überlegt, ob sich diese Vorab-Begriffsklärung etwas kürzen lässt, ohne an Unübersehbarkeit zu verlieren. Insbesondere die Mini-Tabelle mit m vs. m_rel halte ich für wichtig, auch deshalb weil unglücklicherweise im Alltag der Index "0" bei E₀=mc² weggelassen wird - die relativistische Masse kommt hervorgekrochen! Was ich schließlich gekürzt habe, ist die Tabellenzeile mit dem Impuls, die hier entbehrlich ist. Jetzt steht da nur noch drin: E, m, E=mc2. Und die von dir beanstandeten Wörter "und auch in Schulbüchern" habe ich weggenommen. Im Dorn-Bader steht es drin, aber der ist zugegebenermaßen etwas angestaubt, und ich habe keine umfangreiche Analyse derzeitiger Schulbücher vorgenommen.

Ich überlege noch, ob dem Artikel ein eigenes (Unter-)kapitel à la "Verbreitete Missverständnisse" gut täte - da könnte die "Massenzunahme" des Satelliten rein (ist drin, aber nicht unter dieser Unterschrift) oder die "Massenzunahme" eines Steins, den man hochhebt (ist als Anmerkung drin). Gruß von der -- Wassermaus (Diskussion) 11:05, 16. Aug. 2023 (CEST)

Ich stimme Wassermaus zu. An aktuelle Schulbücher mehrerer Bundesländer zu kommen ist nicht einfach, ich will versuchen da Belege zu ergänzen - wenn ich wieder voll arbeitsfähig bin. Kein Einstein (Diskussion) 11:50, 16. Aug. 2023 (CEST)

Danke für eure Kommentare. Ich habe die letzten zwei Tage genutzt, den Artikel noch mal gründlich prüfen und jetzt ein paar Änderungen vorgenommen.

• Wie gesagt, es ist IMHO essenziell, auf die zwei verschiedenen Konventionen einzugehen. Aber anzufangen mit "Für das Verständnis des folgenden muss klargestellt werden, dass..." und dann erst wird dem Leser kurz der Einstein präsentiert, war zugegebenermaßen suboptimal. Daher habe ich es umgestellt: erst das Unterkapitel "Masse und Energie in der speziellen Relativitätstheorie" und dann die Begriffsklärung (aber jetzt mit Kapitelüberschrift "Masse und kinetische Energie") mit die Erläuterung (Warnung) zur "relativistischen Masse". Dann kann man sich auch noch kürzer fassen. Im (bis dahin nicht angerührten) Unterkapitel zur SRT war ziemlich breit die Taylor-Entwicklung von E=gamma*m*c2 ausgeführt, obwohl sie für das Thema nicht relevant ist (es sei denn, man verwendet die relativistische Masse!!) - deshalb habe ich das zu einem kurzen Satz degradiert (frei nach Kollege KaiMartin "Es ist _nicht_ sinnvoll, an allen Ecken und Enden ...").
• Die verschiedenen Klippen waren an verschieden Stellen erklärt: der Satellit, dessen kin. Energie keine Masse bewirkt, obwohl viele das denken (stand bei "Auswirkungen - im makroskopischen Bereich"); der nicht mehr anwendbare Satz von der Erhaltung der Massen am Beispiel Alphazerfall (stand bei "Auswirkungen - Kern- und Teilchenphysik"), Potenzielle Energie gehört zum gesamten System (stand nur in den Anmerkungen). Dies habe ich jetzt gebündelt unter "Physikalischer Hintergrund" gepackt, ins neue Unterkapitel "Innere Energie und Masse".

Gruß von der Wassermaus (Diskussion) 22:22, 19. Aug. 2023 (CEST)

Hallo Wassermaus. Ok, Du hast mich überzeugt, dass es sinnvoll ist, die relativistische Masse zu erwähnen.

Den Anfang des Absatzes "Masse und kinetische Energie" finde ich noch nicht ganz optimal. Das könnte durchaus expliziter ausgeführt werden. Dabei denke ich an einen Hinweis dass es um die Energie geht, die aus einer Bewegung des betrachteten Körpers relativ zum Beobachter berechnet werden kann. Dazu die Aussage, dass aus Sicht eines zweiten Beobachters, der sich relativ zum ersten schnell bewegt, der Körper weiterhin dieselbe Masse aufweist. Von mir aus könnte man die Masse sogar fachlich korrekt "invariant unter Lorentztransformation" nennen.

Im letzten Abschnitt wird in gleich zwei Sätzen gesagt, dass die relativistische Masse noch verwendet wird. Ich denke, das kann und sollte zusammengezogen werden. ---<)kmk(>- (Diskussion) 20:29, 21. Aug. 2023 (CEST)

Mmh, ich bin nicht überzeugt. Das mit dem ersten und dem zweiten Beobachter geht mir zu weit. Und dass kin. Energie vom Beobachter abhängt, sollte doch auch OMA klar sein. Ich würde vorschlagen, aus dem zweiten Satz das “also” rauszunehmen. Und man könnte den dritten und zweiten Satz vertauschen. Vielleicht (ich bin aber nicht so sehr dafür) könnte man “die kinetische Energie” ergänzen durch so was wie “(die vom Bezugssystem/Beobachter abhängt)”.

Was den Schluss angeht: naja, der letzte Satz könnte evtl weg. — Wassermaus (Diskussion) 21:41, 21. Aug. 2023 (CEST)

Ohne die mindeste Ahnung würde ich auch eine Rotation um die eigene Achse zur kinetischen Energie rechnen. Das wäre in diesem Fall falsch. Die Unabhängigkeit der Masse vom Bezugssystem des Beobachters ist in der Tat der Punkt, der an der Stelle wesentlich ist. ---<)kmk(>- (Diskussion) 00:52, 22. Aug. 2023 (CEST)

Interessante Frage, auch für OMA wie mich. Meiner Meinung nach muss man "Ruhesystem" und "kinetische Energie" ausschließlich auf die (translatorische) Schwerpunktbewegung beziehen. Man denke nur an einen ruhenden Körper, in dem sich viele Massenpunkte (ohne gegenseitige Wechselwirkung) im Kreis oder hin und her bewegen , also an einen warmen Körper mit einer inneren Energie, die natürlich zur (invarianten) Masse beiträgt. Richtig? Dann sollte man den Satz präzisieren. --Bleckneuhaus (Diskussion) 12:05, 22. Aug. 2023 (CEST)

Genauso ist es: Rotationsenergie fällt in die gleiche Kategorie wie Wärmebewegung - schön erklärt z.B. hier [2]. Daher würde es IMHO sogar Sinn machen, die Rotation als viertes Beispiel unter Kapitel "Masse und innere Energie" zu packen (und bei der Gelegenheit beim ersten Beispiel für OMA erwähnen, dass die Wärmeenergie die Bewegungsenergie der einzelnen Bestandteile ist). Aber was den einleitenden Satz von "Masse und kinetische Energie" angeht - müssen wir den wirklich aufblähen? Da steht "... Eigenschaft ..., die seiner Ruheenergie entspricht." Und kurz drüber steht, dass Ruheenergie die Energie im Schwerpunktssystem ist also eine Definition basierend auf der translatorischen (Nicht-)Bewegung. Danach, wenn es um die relativistische Masse geht, steht auch nur was von Translation. Und schließlich und endlich: schaut mal in den Artikel Kinetische Energie: auch da wird bei der SRT nicht auf Rotationsenergie eingegangen. Wir müssen hier nicht päpstlicher als der Papst sein.

Mein Vorschlag für Maßnahmen (Fazit meines o.g. Wortschwalls):

1) Anfang Kapitel "Masse und kinetische Energie" - lassen wie es ist

2) Ende des Kapitel: - den letzten Satz "Das Konzept der „relativistischen Masse“ ist aber noch sehr präsent, insbesondere ..." weg, weil redundant (wenn es denn sein muss...)

3) In Kapitel "Masse und innere Energie": Hinter das erste Beispiel (Wärme) ein weiteres einfügen: "Wenn ein Körper in Rotation versetzt wird, nimmt seine Masse zu. Wie im Falle der Wärme handelt es sich dabei um kinetische Energie seiner Bestandteile, die aber insgesamt nicht zur translatorischen Bewegung des Körpers als Ganzem beiträgt."

Gruß von der Wassermaus (Diskussion) 13:30, 22. Aug. 2023 (CEST)

Mir gefällt diese Diskussion (bin neu dabei) und der Vorschlag. Insbesondere führt 3) zu weiteren Erkenntnissen auch des nicht-Laien. Da allerdings würde ich aber vorschlagen: "... handelt es sich dabei um innere kinetische Energie aus der Bewegung seiner Bestandteile relativ zu seinem Schwerpunkt." --- evtl ergänzt noch durch "(d.h. in seinem Ruhesystem)." Das Wort "innere" ist das Schlüsselwort, die Abgrenzung zur "äußeren" kinetischen Energie. -- Reilinger (Diskussion) 20:18, 22. Aug. 2023 (CEST)

Habe 3) jetzt umgesetzt. (Bin Fan eines evolutionären Vorgehens) — Wassermaus (Diskussion) 23:41, 22. Aug. 2023 (CEST)

Annihilation

Die Elektron-Positron-Annihilation mit Photonen von insgesamt 1,022 MeV wird hier als Beispiel aufgeführt. Was ist aber mit hochenergetischen Kollisionen à la LEP? Muss und kann man das einbauen ohne vom Hölzchen aufs Stöckchen zu kommen? — Wassermaus (Diskussion) 08:40, 24. Aug. 2023 (CEST)

Habe jetzt gesehen, dass in Tests_der_relativistischen_Energie-Impuls-Beziehung#Annihilation_und_Paarbildung steht: “Elektro-Positron-Annihilation bei niedrigen Energien”. Wäre das was? — Wassermaus (Diskussion) 13:40, 24. Aug. 2023 (CEST)