E=m x c²
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RalfP



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BeitragVerfasst am: 23.02.2007, 08:46    Titel: E=m x c² Antworten mit Zitat

Habe hier einen interessante Arbeit gefunden, die die Irrtümer der berühmten Formel E = M x c2 und der damit verbunden Interpretationen aufklärt.

Vor allem interessant bezüglich der fehlerhaften Annahme die Masse würde mit der Geschwindigkeit zunehmen. Das hatte ich noch nie verstanden, doch hier ist das sehr schön erläutert. Auch werden dort Experimente die die Konstanz der LG beweisen angegeben.

http://www.itp.uni-bremen.de/~noack/masse.pdf
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Optimist71



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Beiträge: 367
Wohnort: Oslo (Norwegen)

BeitragVerfasst am: 23.02.2007, 09:21    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo RalfP,


Zitat:

Habe hier einen interessante Arbeit gefunden, die die Irrtümer der berühmten Formel E = M x c2 und der damit verbunden Interpretationen aufklärt.



Na, von Irrtuemern wuerde ich nicht unbedingt sprechen. Lediglich von ungluecklichen Interpretationen bzw. Formulierungen. Auch heute noch scheint in weiten Teilen der Oeffentlichkeit viel Verwirrung angesichts des Massebegriffs zu herrschen. Viele meinen, dass die Theorie und die Formeln selbst geaendert worden sind, als man den Begriff der relativistischen Masse fallengelassen hat und Masse nun mit Ruhemasse = invarianter Masse gleichgesetzt hat.

Das Dokument ist in der Tat interessant und kann bei Diskussionen mit (interessierten und i.a. kompetenten) Kritikern, die auf dem Begriff der geschwindigkeitsabhaengigen Masse herumreiten, sicher gut verwendet werden.

Ærbødigst
-- Optimist
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"Det er meget nedslående å leve i en tid da det er lettere å sprenge et atom enn en fordom."
A. Einstein
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Ich



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Beiträge: 624

BeitragVerfasst am: 23.02.2007, 15:44    Titel: Antworten mit Zitat

Was in dem Dokument gesagt wird, entspricht im wesentlichen meiner Auffassung der Dinge. Irgendwie ist es mir aber unsympathisch, viel zu viel Billigpsychologie.
Ein paar Sachen möchte ich aber noch richtigstellen, bzw. (bewusste?) Unterlassungen ergänzen:
- Die Ruhemasse als abzählbare Stoffeigenschaft ist unhaltbar. Weit über 90% dessen, was wir als Ruhemasse bezeichnen, ist dynamischen Ursprungs, vereinfacht gesagt: kinetische Energie der Quarks im Nukleon. Ganz allgemein gehören zur Ruhemasse Bindungsenergie (als Fehlbetrag) und kinetische Energie im Sinne von Temperatur dazu.
- Diese nicht mehr ganz so einfache Darstellung der Ruhemasse liegt an Tatsache, das sie keine additive Größe ist. Beispiel: zwei Photonen unterschiedlicher Richtung haben einzeln keine Masse, als System betrachtet jedoch schon. Die Deutung als "Stoffeigenschaft" wird darurch ad absurdum geführt, und dem intuitiven Umgang mit dem Massenbegriff ist das auch nicht gerade förderlich.
- Ich hab neulich mal Nachhilfe gegeben in RT. Erst war ich auch ganz erschreckt über den Einstieg ins Thema: "Die Masse eines Körpers vergrößert sich mit der Geschwindigkeit". Punkt. Keine Erklärung und gar nichts. Dass man so den Cranks zuarbeitet ist klar.
Aber: Die Schüler haben das Thema vielleicht 3 Wochen. 90% der Schüler haben auch kein tiefergehendes Interesse an der Geschichte. Auf jeden Fall: nach einer Stunde hatte ich alle Versuche, die "relativistische Masse" zu relativieren, aufgegeben. Weder interessiert es den Schüler noch hat er irgendwas davon. Man kann froh sein, wenn er die richtige Formel findet, in die er die Masse einsetzen kann.
Deswegen wird der Begriff auch benutzt: man verwendet konsequent die transversale Masse und lässt sich Experimente ausrechnen, in denen Elektronen auf Kreisbahnen fliegen. Alles weitere sprengt den Rahmen. Ob diese Behandlung des Themas wirklich weiterbringt darf natürlich diskutiert werden.
- In der ART wird alles noch deutlich komplizierter, als es der Autor andeutet. Der Geschichte weicht der Autor aber elegant aus.
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Joachim



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BeitragVerfasst am: 24.02.2007, 19:38    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Ich habe den Artikel nun auch überflogen und halte ihn führ ein bisschen übertrieben. Die Argumente sind ja richtig. Die Ruhemasse hat in der Physik eine grössere Bedeutung als die dynamische Masse und hat es deshalb verdient, den Namen "Masse" zu bekommen. Benutzt man ausnahmsweise die alte Definition der trägen Masse nach
F=m a,
so sollte man, um Verwirrungen zu vermeiden, in dem Rest des Textes die Ruhemasse m_0 nennen. Das ist alles.

Es ist wirklich nicht hilfreich, sich dogmatisch um die "richtige Definition" zu streiten. In einer wissenschaftlichen Publikation, sollte man ohnehin so klar formulieren, dass klar ist, welche Definition man verwendet.

Interessanter ist das ganze im Hinblick auf die Fachdidaktik. Aber da gibt es meines Erachtens andere Probleme. Ich habe bei Diskussionen mit Kritikern und "Kritikern" den Eindruck gewonnen, dass das Relativitätsprinzip von Galileo und seine Folgen in der Schulphysik zu kurz kommen.

Gruß,
Joachim
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zeitgenosse



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BeitragVerfasst am: 24.02.2007, 21:07    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

Joachim schrieb am 24.02.2007 18:38 Uhr:
Ich habe bei Diskussionen mit Kritikern und "Kritikern" den Eindruck gewonnen, dass das Relativitätsprinzip von Galileo und seine Folgen in der Schulphysik zu kurz kommen.



Das kann sein. Das Galileische Relativitätsprinzip bezieht sich aber nur auf die klassische Mechanik. Bestimmt wir didaktisch der Newtonsche Massebegriff und damit assoziierte Themen wie träge und schwere Masse, bewegte Masse etc. viel zu wenig deulich herausgeschält.

Noch schwerwiegender ist jedoch mein nachhaltiger Eindruck, dass die Kritiker von der Elektrodynamik keine blasse Ahnung haben. Gerade bei Maurer (Elektrotechniker) und Friebe (Elektroingenieur) sollte man eigentlich meinen, dass von ihnen in dieser Hinsicht mehr zu erwarten ist. So wie ich es bisher aus den Diskussionen entnehmen konnte, besitzen sie aber nur mangelhafte Kenntnisse über die Erzeugung, Übertragung und den Empfang elm. Wellen.

Mit der El.dyn. verbunden ist dann das Einsteinsche Relativitätsprinzip der SRT. Soll dieses gelten, muss auch die El.dyn. akzeptiert werden. Dann aber ergibt sich ohne Alternative auch die Einführung der Lorentztransformation für die Mechanik. Diese durchgehende Verbindung hat das Gros der Kritiker nicht erkannt (oder will es aus weltanschaulichen Gründen nicht wahrhaben).

Gr. zg
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galileo2609
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BeitragVerfasst am: 24.02.2007, 21:39    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo zeitgenosse,

dass mag natürlich auch darin liegen, dass diese Berufsbezeichnungen dann nicht mehr viel hergeben, wenn ihre Träger eher berufsfremd beschäftigt waren.

Grüsse galileo2609
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zeitgenosse



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BeitragVerfasst am: 24.02.2007, 23:07    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

galileo2609 schrieb am 24.02.2007 20:39 Uhr:
dass mag natürlich auch darin liegen, dass diese Berufsbezeichnungen dann nicht mehr viel hergeben, wenn ihre Träger eher berufsfremd beschäftigt waren.



Ja, das natürlich auch.

Und man muss wissen, dass El.-Ing. zunächst eine verallgemeinernde Berufsbezeichnung ist. Während des Grundstudiums bis zum Vordiplom (nach altem System) ist zwar noch Gemeinsamkeit vorhanden; dann aber verzweigt sich das Studium entweder in die Bereiche Energietechnik, Elektronik oder auch Nachrichtentechnik (je nach FH unterschiedlich formiert).

Ein heutzutage sinnvoller Studiengang ist die Ausbildung zum Mechatronik-Ingenieur (an einigen FH noch immer als Systemtechnik bezeichnet), weil sich die klassisch getrennten Bereiche von Maschinenbau, Elektro- und Informationstechnik zu einer nützlichen Ganzheit verbinden. Für Interessierte deshalb zu empfehlen, weil nachweislich Bedarf in der Industrie existiert. Elektrodynamik wird in diesem Studiengang allerdings kaum unterrichtet.

Einem Ingenieur beliebiger Fachrichtung mute ich jedoch zu, sich die fehlenden Kenntnisse - falls erforderlich - autodidaktisch anzueignen. Solches auch bezüglich spezifisch physikalischer Themata, wenn darüber als Kritiker referiert werden soll. Denn ohne solide Kenntnis der physikalischen Grundlagen kann ein physikalisches Thema gar nicht angemessen kritisiert werden.

Ich meine jedoch, dass Barth in dieser Hinsicht eine Ausnahmeerscheinung war. Oder irre ich mich hiermit?

Gr. zg
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galileo2609
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Beiträge: 6115

BeitragVerfasst am: 24.02.2007, 23:35    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

zeitgenosse schrieb am 24.02.2007 22:07 Uhr:
Ich meine jedoch, dass Barth in dieser Hinsicht eine Ausnahmeerscheinung war. Oder irre ich mich hiermit?



Hallo zeitgenosse,

Barth fällt aus dieser Reihe erstmal durch die Tatsache, dass er weder sein Erststudium in Medizin noch seine drei Anläufe zum Physikstudium mit einem Abschluss beendete. Barth hatte eine ausgesprochen gebrochene Biographie, um die ihn wahrscheinlich kaum einer beneiden möchte.

Dass Barth zu seiner Zeit zum 'enfant terrible' der österreichischen 'alternativen Naturwissenschaftsszene' aufsteigen konnte, liegt meiner Analyse nach in zwei Faktoren begründet:
1. seine ungehemmte Selbstausbeutung der durch ihn angenommen 'Kritiker'-Existenz (z. B. 'Wissen im Werden')
2. seine organisatorische Tradierung von historischen 'Kritikern', darunter einigen Vertretern der 'Deutschen Physik' in die Nachkriegszeit.

Zum Ende hin verlor er immer mehr den Bezug zur Realität. Barth ist in meinen Augen eine tragische Gestalt und hat seinen gescheiterten Lebensentwurf zu intensiv mit denjenigen verknüpft, die ihre 'Revanche' an Einstein auch noch nach 1945 nicht aufgeben wollten.

Grüsse galileo2609
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richy



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BeitragVerfasst am: 25.02.2007, 16:48    Titel: Antworten mit Zitat

Hi
Da ich selber Elektroingeniuer bin, kenne ich den Studiengang wenigstens an der Uni Karlsruhe.
Bis zum Vordiplom ist Mathematik ein Schwerpunkt des Studiums.
Genauso gehoeren aber auch theoretische Mechanik, Elektrophysik und natuerlich Elektrodynamik zum Vordiplom. Die mathematische Ausbildung ist neben Integralstransformationen auch darauf ausgerichtet das Handwerkszeug fuer Elektrodynamik zu erlernen.
Mir sind die Ausfuehrungen von Friebes und anderen E-Ings daher ein Raetsel.
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zeitgenosse



Anmeldedatum: 21.06.2006
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BeitragVerfasst am: 25.02.2007, 20:35    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

richy schrieb am 25.02.2007 15:48 Uhr:
Bis zum Vordiplom ist Mathematik ein Schwerpunkt des Studiums.



Es gibt eben Elektroingenieure und Elektroingenieure!

Den hierzulande (Schweiz) geläufigen El.Ing. ETH kann man nicht mit dem El.Ing. FH vergleichen (wenigstens bis anhin nicht). Der erste hat sicherlich die Elektrodynamik inkl. Vektoranalysis gehört und erlernen müssen. Der zweite hingegen nur bedingt. Für einen El.Ing. FH mit Schwerpunkt auf Energietechnik ergäben Vorlesungen über Elektrodynamik auch wenig Sinn, beinhalten doch seine eigentlichen Aufgaben die Berechnung von Starkstromnetzwerken und deren Übertragungskomponenten. Und das allein ist ein bereits anspruchsvolles Gebiet.

p.s. Was mich aber verwundert ist, dass du im Verlaufe deines Studiums an einer TU (!) nichts über Tensoren vernommen hast; gehören diese doch bereits zum Lehrgut der Elastomechanik, dann aber auch zur Elektrodynamik (Feldstärketensor bzw. kovariante Formulierung der Maxwell-Gleichungen).

Wie erkläre ich mir diesen Sachverhalt?

Gr. zg
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Joachim



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BeitragVerfasst am: 25.02.2007, 20:52    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

richy schrieb am 25.02.2007 15:48 Uhr:
Mir sind die Ausfuehrungen von Friebes und anderen E-Ings daher ein Raetsel.


'

Ich denke, das liegt einfach an der fehlenden Qualitätskontrolle. In der Kritikerbranche gibt es den Hang dazu jede Kritik, und sei sie noch so leicht zu widerlegen, anzuerkennen. Autoritäten, die in der Lage sind ihre Kritik sogar mathematisch zu verpacken, müssen deshalb aus Kritikerkreisen kaum Widerspruch hinnehmen. Es ist ja nicht Ziel etwas zu verstehen. Wenn ich in meinem Stammforum Unsinn schreibe, wird ein Nutzer kritisch nachfragen. Nicht weil man mir etwas anhängen will, sondern weil man gerne verstehen möchte, was der andere meint. Ein großer Teil der "Kritiker" ist aber der Auffassung, die SRT könne man nicht verstehen. Wenn also Friebes Ausführungen wirr erscheinen, dann hat es seine Richtigkeit, denn bei einer Theorie wie der SRT muss ja etwas unverständliches herauskommen. Also gibt es keinen Widerspruch aus Kritikerkreisen. Den Widerspruch aus Relativistenkreisen aber erwartet man, er ist eine weitere Bestätigung, dass da etwas dran sein muss.

Fehler machen fast alle. Nur wir Physiker haben den Vorteil, dass andere Physiker kritisch nachrechnen, was wir da verzapfen. Der "Kritiker" dagegen bekommt aus dem eigenen Lager nur Beifall und die Gegner nimmt er nicht ernst.

Gruß,
Joachim
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Siggi



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BeitragVerfasst am: 25.02.2007, 21:22    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

Joachim schrieb am 24.02.2007 18:38 Uhr:
Hallo,

Ich habe den Artikel nun auch überflogen und halte ihn führ ein bisschen übertrieben. Die Argumente sind ja richtig. Die Ruhemasse hat in der Physik eine grössere Bedeutung als die dynamische Masse und hat es deshalb verdient, den Namen "Masse" zu bekommen. Benutzt man ausnahmsweise die alte Definition der trägen Masse nach
F=m a,
so sollte man, um Verwirrungen zu vermeiden, in dem Rest des Textes die Ruhemasse m_0 nennen. Das ist alles.

Es ist wirklich nicht hilfreich, sich dogmatisch um die "richtige Definition" zu streiten. In einer wissenschaftlichen Publikation, sollte man ohnehin so klar formulieren, dass klar ist, welche Definition man verwendet.

Interessanter ist das ganze im Hinblick auf die Fachdidaktik. Aber da gibt es meines Erachtens andere Probleme. Ich habe bei Diskussionen mit Kritikern und "Kritikern" den Eindruck gewonnen, dass das Relativitätsprinzip von Galileo und seine Folgen in der Schulphysik zu kurz kommen.

Gruß,
Joachim



Tschuldigung aber soetwas zu überfliegen und dann zu bemerken er wäre übertrieben halte ich nicht für angebracht.
So etwas werfen wir ja immer den Kritiker vor.

Wichtig finde ich im Grunde dass die RT ja gar nicht direkt von einer Massenzunahme spricht sondern dass dieses daraus interpretiert wurde.

Gerade diese Massenzunahme ist immer wieder (und meiner Meinung nach zurecht) Aufhänger für viele Kritiker.

Wenn in jedem System unerheblich dessen Geschwindigkeit dieselben Gesetze gelten (dies ist ja ein Postulat der RT) so muß diese Masse auch immer gleich sein.

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Joachim



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BeitragVerfasst am: 25.02.2007, 22:17    Titel: Antworten mit Zitat


Zitat:

Siggi schrieb am 25.02.2007 20:22 Uhr:

Tschuldigung aber soetwas zu überfliegen und dann zu bemerken er wäre übertrieben halte ich nicht für angebracht.
So etwas werfen wir ja immer den Kritiker vor.




O.K. jetzt habe ich mir auf deinem Posting hin mal die Viertelstunde Zeit genommen und es durchgelesen. Ich bleibe 100% bei meiner ersten Bewertung. Es ist übertrieben und außerdem auch noch polemisch. Wie gesagt: Ich finde auch den relativistischen Massenbegriff didaktisch unpraktisch. Aber er ist manchmal ganz nützlich. Interessanter Weise geht ja der Autor auf den Aspekt der Trägheit nicht ein. Er schreibt Masse sei schließlich Materiemenge und Gewicht und das ist invariant. Basta! Richtig, Masse ist aber auch Trägheit und die Trägheitskraft nimmt mit der Geschwindigkeit zu und wächst für v->c über alle Grenzen. Da kommt der Begriff der dynamischen Masse her und nicht von Stoffmenge oder Gewicht.


Zitat:


Wenn in jedem System unerheblich dessen Geschwindigkeit dieselben Gesetze gelten (dies ist ja ein Postulat der RT) so muß diese Masse auch immer gleich sein.




Warum? Interessant finde ich, dass der Autor im Zitierten PDF-File schreibt (Seite 11):


Zitat:

Die Energie ist also - anders als in der nichtrelativistischen Mechanik - in der Relativitätsttheorie kein Skalar: sie ist die nullte Komponente des Vierervektors des Impulses und als solche vom Bezugssystem abhängig!



Das erweckt zumindest den falschen Eindruck, die Energie sei in der nichtrelativistischen Mechanik nicht vom Bezugssystem abhängig. Ich hoffe nicht, dass der Autor das so meint, aber es klingt so. Nun ist aber die Energie vom Bezugssystem abhängig. Müsste nun dein letzter Satz nicht auch für die Energie gelten:
"Wenn in jedem System unerheblich dessen Geschwindigkeit dieselben Gesetze gelten (dies ist ja ein Postulat der RT) so muss Energie auch immer gleich sein."

Gleiche Gesetze bedeuten nicht, dass die dynamischen Größen gleich sind. Masse definiert man im allgemeinen nicht als dynamische Grösse. Und ich stimme dem Autor zu, dass man in der Didaktik der Physik die Invarianten betonen sollte, denn mit denen lässt sich viel besser Physik machen. Aber in der Schärfe dieses Vortrags kann ich ihm nicht zustimmen.

Zur Ehrenrettung des Autors: Natürlich hat er recht, dass die Energie in der Newtonschen Mechanik ein Skalar ist. Das heißt, sie ist bei Drehungen invariant. Aber sie ist auch dort nicht bezüglich der Galileotransformation invariant. Der Vergleich hinkt also gewaltig.

Gruß,
Joachim
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Joachim



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BeitragVerfasst am: 25.02.2007, 22:24    Titel: Antworten mit Zitat

Ach so, nochwas:

Das in dem Dokument empfohlene Sadeh Experiment ist mit Vorsicht zu geniessen. In dem Artikel "CRITICISM OF THE SADEH EXPERIMENTAL EVIDENCE FOR THE SECOND POSTULATE OF SPECIAL RELATIVITY" von Mario LO SAVIO erschienen in Physics Letters A, Vol 133 Seite 176. Wird gezeigt, dass die Ergebnisse nicht so eindeutig sind, wie angenommen.

Bleibt also besser bei Alväger.

Gruß,
Joachim
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Joachim



Anmeldedatum: 20.02.2006
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BeitragVerfasst am: 26.02.2007, 13:01    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo nochmal,

ich habe ein bisschen ein schlechtes Gewissen, dass ich gestern so aggressiv war. Deshalb vielleicht nochmal mein Standpunkt mit ein bisschen mehr Abstand und Sachlichkeit.

Sehr kurz zusammengefasst findet man meine Ansicht hier: Haben Photonen Masse?

Die dynamische Masse ist eine Art normierte Energie:

m_dyn=E_kin/c^2

Diese Definition ist natürlich redundant. Warum nicht gleich die Energie nehmen? Das ist der Grund, warum ich die dynamische Masse nicht verwende.

Die Ruhemasse m_0 ist dagegen der Betrag des Energie-Impuls-Vierervektors:

m_0^2c^4=E_kin^2-p^2c^2

Damit ist sie Invariant gegenüber Rotationen und Lorentz-Boosts und sie ist nicht redundant. Sie ist das, was man ursprünglich Masse nennt.

Aber wer mich aus andern Foren kennt, kennt auch meine Signatur (hier die vollständigere Variante(1)):

Zitat:


Schüler.
Doch ein Begriff muss bei dem Worte sein.

Mephistopheles.
Schon gut! Nur muss man sich nicht allzu ängstlich quälen;
Denn eben wo Begriffe fehlen,
Da stellt ein Wort zur rechten Zeit sich ein.
Mit Worten lässt sich trefflich streiten,
Mit Worten ein System bereiten,
An Worte lässt sich trefflich glauben,
Von einem Wort lässt sich kein Jota rauben.




Man sollte sich wirklich nicht vom Mephisto verführen lassen. Es geht in der Physik um Begriffe, also um Variablen, die die Natur beschreiben. Nicht um Worte. Ob wir also zwischen Ruhemasse und Gesamtmasse oder zwischen Masse und Energie oder zwischen Ruheenergie und Gesamtenergie unterscheiden, ist doch wirklich Jacke wie Hose.

Für die Radikalisten unter uns würde ich vorschlagen, die Worte "Masse" und "Energie" ganz abzuschaffen und nur noch von dem Impuls-Vierervektor und dem Impuls-Betrag zu sprechen:

p^2=p_0^2-p_1^2-p_2^2-p_3^2

Dann haben wir diesen Streit vom Tisch Wink

Gruß,
Joachim

P.S.: Ich habe hier absichtlich E_kin als die Energie einschließlich der Ruheenergie verwendet. Das ist in Übereinstimmung mit dem obigen PDF-Dokument und mit dem Landau Lifschitz Band 2 (klassische Feldtheorie)

(1) http://www.wissen-im-netz.info/literatur/goethe/faust/1teil/04.htm
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