Einführung in die Relativitätstheorie

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) In einem Zug, der sich mit 200 km/h bewegt, sitzen die Personen A und B. Der Zug fährt gerade an einem Bahnübergang vorbei, an dem die Person C steht. Wie bewegen sich die einzelnen Personen zueinander?

a) Aus Sicht Person A ruht die Person B (und andersrum genauso), für Person C bewegen sich Person A und B mit 200 km/h.

b) Aus Sicht Person A bewegt sich Person B mit 200 km/h auf sich zu (und andersrum genauso), für Person C scheinen beide Personen A und B zu ruhen.

2) Welche Gesetzmäßigkeit kann man aus Aufgabe 1 ableiten?

a) Jede Bewegung ist relativ. Jede Angabe einer Geschwindigkeit erfordert daher die Angabe eines Bezugssystems.

b) Jede Bewegung ist absolut und gehorcht nicht dem Newton´schen Trägheitsgesetz

3) Von Galilei stammt das allgemeine Relativitätsprinzip. Dieses besagt;

a) Jede Bewegung ist relativ, allerdings muss zwischen Bewegungen in ruhenden oder sich gleichmäßig bewegenden Bezugssystemen unterschieden werden.

b) Es gibt keinen Unterschied zwischen Bewegungen, die in einem ruhenden oder sich gleichmäßig bewegenden Bezugssystem ablaufen, d.h. zu jeder Bewegung findet sich auch ein Bezugssystem, das als ruhendes Bezugssystem angesehen werden kann.

4) Das allgemeine Relativitätsprinzip von Galilei (aus Aufgabe 3) klingt ziemlich kompliziert. Wie kann man es einfacher formulieren?

a) Alle Bezugssysteme bzw. Inertialsysteme sind gleichwertig. Das bedeutet: Obwohl Bewegungen in unterschiedlichen Bezugssystemen beschrieben werden können (System kann sich in Ruhe befinden oder bewegen), ändern sich physikalische Gesetze, wenn sich die Körper in einem System bewegen.

b) Alle Bezugssysteme bzw. Inertialsysteme sind gleichwertig. Das bedeutet: Obwohl Bewegungen in unterschiedlichen Bezugssystemen beschrieben werden können (System kann sich in Ruhe befinden oder bewegen), ändern sich physikalische Gesetze nicht, wenn sich die Körper in einem System bewegen.

5) Warum ist das allgemeine Relativitätsprinzip von Galileo von so großer Bedeutung?

a) Da alle Inertialsysteme gleichwertig sind (und die gleichen physikalischen Gesetze gelten), lassen sich die räumlichen Koordinaten eines Körpers von einem Inertialsystem in ein anderes umzurechnen (Galilei-Transformation)

b) Das Relativitätsprinzip verdeutlicht, warum wir die räumlichen Koordinaten nicht von einem Inertialsystem in ein anderes Inertialsystem umrechnen können (Galilei-Transformationsverbot)

6) Wir wollen nun die physikalischen Größen eines Körpers, der sich in einem Inertialsystem bewegt, in ein anderes Inertialsystem umrechnen. Welche Größen ändern sich bei der Umrechnung und welche nicht?

a) Folgende physikalische Größen ändern sich bei der Umrechnung: Beschleunigung, Zeit bzw. Zeitintervalle / Physikalische Größen, die sich bei der Umrechnung nicht ändern: Masse, Geschwindigkeit, Impuls, Strecke

b) Folgende physikalische Größen ändern sich nicht bei der Umrechnung: Masse, Zeit bzw. Zeitintervalle / Physikalische Größen, die sich bei der Umrechnung ändern: Geschwindigkeit, Impuls, Strecke

7) In den Aufgaben haben wir immer von Bezugssystemen und Inertialsystem gesprochen. Worin liegt der Unterschied zwischen beiden Systemen?

a) Ein Bezugssystem, in dem das Newton´sche Trägheitsgesetz gilt, wird als Inertialsystem bezeichnet.

b) Ein Bezugssystem, in dem das Newton´sche Trägheitsgesetz nicht gilt, wird als Inertialsystem bezeichnet.

Physik Test – Relativitätstheorie (Einführung)

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