Relativitätstheorie - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Mit Hilfe der Maxwell`schen Gleichungen kann man die Geschwindigkeit von Licht (elektromagnetischen Wellen) im Vakuum berechnen.

a) Alle elektromagnetischen Wellen breiten sich im Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit aus,nämlich der Lichtgeschwindigkeit (Naturkonstante).

b) Alle elektromagnetischen Wellen breiten sich im Vakuum mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aus

2) Stehen die Ergebnisse der Maxwell´schen Theorie über elektromagnetische Wellen in Übereinstimmung mit dem allgemeinen Relativitätsprinzip?

a) Nein, sie stehen nicht in Übereinstimmung. Wenn die Lichtgeschwindigkeit eine absolute Konstante einer Bewegung darstellt, muss es auch ein absolutes Bezugssystem geben.

b) Beide Theorien sind in Übereinstimmung. Beide Theorien sprechen von absoluten Bezugssystemen bei Bewegungen.

3) Warum widerspricht die Maxwell Theorie über die Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen im Vakuum den Regeln der klassischen Mechanik?

a) Die Maxwell Theorie widerspricht der klassischen Mechanik nicht

b) Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht ist unabhängig, ob man sich auf die Lichtquelle zubewegt oder entfernt. Die Lichtgeschwindigkeit ist der maximale Wert für Bewegung von "Körpern/Teilchen", in der klassischen Mechanik gibt es keine Obergrenzen für Geschwindigkeiten

4) Was folgt mathematisch bzw. physikalisch aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum?

a) Bewegen wir uns gegenüber einer Lichtquelle mit der Geschwindigkeit v, so messen wir die Geschwindigkeit des Lichts mit c + v

b) Bewegen wir uns gegenüber einer Lichtquelle mit der Geschwindigkeit v, so messen wir die Geschwindigkeit des Lichts mit c (und wir messen nicht c + v)

5) Was folgt weiterhin aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum (maximal erreichbare Wert)

a) Die max. erreichbare Geschwindigkeit von Energieübertragungen und Signalübertragungen ist die Lichtgeschwindigkeit c

b) Das sich Geschwindigkeiten addieren (klassische Mechanik), können max. erreichbare Geschwindigkeiten von Signalübertragungen auch oberhalb der Lichtgeschwindigkeit liegen.

6) Zwei Raketen bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 0,75 c aufeinander zu. Mit welcher Relativgeschwindigkeit bewegen sich die Raketen gegenüber einem Ruhesystem?

a) Die Relativgeschwindigkeit wäre 1,50 c

b) Die Relativgeschwindigkeit wäre 0,96 c

7) Rechnen wir mit hohen Geschwindigkeiten (wie z.B. der Lichtgeschwindigkeit), so gilt für die relativistische Geschwindigkeitsaddition folgende Formel (u = Geschwindigkeit im System S, u´ = Geschwindigkeit im System S`, v = Relativgeschwindigkeit von S und S´)

relativitische Geschwindigkeitsaddition

Kann man hiermit herleiten, dass die Lichtgeschwindigkeit die Obergrenze für Geschwindigkeiten darstellt?

a) Ja, kann man. Man erhält u = c (u´ und v sind jeweils c)

b) Nein.

Physik Test – Relativitätstheorie – Lichtgeschwindigkeit

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