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THEMA:

Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 12:37 #21340

Kann das sein? Die Energie, die Rupert benötigt, um einen 1 m an Höhe zu gewinnen, stammt doch letztlich auch von der Sonne.

Anderes Beispiel:
Eine Transall mit 2000 Vögeln an Bord hebt ab und steigt auf eine Reisflughöhe x.

Beim Start sitzen die Vögel in der Maschine herum.
Auf Reiseflughöhe fliegen sie alle auf.

Preisfrage: wird das Flugzeug dadurch leichter oder nicht?

Viele Grüße
Thomas

Vorsicht: Glatteis!

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 12:48 #21341

Der weitaus größte Teil der Massenzunahme entfällt sebst bei dieser Betrachtungsweise auf den Planeten, weil er deutlich schwerer ist.

In den Gleichungen für die potentielle Energie kommen beide Massen als Faktor vor. Es wäre neu, dass das Ergebnis sich ändert, wenn man die Reihenfolge der Faktoren ändert.
Vielleicht hilft es, von der Gravitation mal in ein magnetisches Feld zu wechseln.und dass man da die potentielle Energie betrachtet.

Wer meint, er habe etwas erkannt, der weiß noch nicht, wie man erkennen soll.
1. Brief des Paulus an die Korinther 8, 2

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 12:55 #21343

Die Formel für die potentielle Energie lautet: Epot = m g h.
Wo kommen da beide Massen vor?

VG
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 16:29 #21348

  • Cyborg
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Super, jetzt habt ihr es geschafft. Je mehr ich darüber nachdenke, um so mehr zweifle ich jetzt selber an dem, was für mich gestern noch in Stein gemeißelt war in Bezug auf den vermaledeiten Stein. :unsure: Eure letzten Beiträge haben meine Gewissheit weg erodiert mit der Wucht eines Wüstensturms. Aber dafür ist ja das Forum da, um solche Dinge zu klären.
Die Sache ist anscheinend nicht trivial:
Gedankenspiel:
Da ist ein Stein, der sich 1m über dem Boden befindet (Ebene 1)
Nun grabe ich daneben ein Loch und schaffe Ebene 2, sodass sich der Stein 2m darüber befindet.
So schaffe ich durch weitere Löcher noch weitere Ebenen mit unterschiedlichen Höhen zum Stein.
Wenn ich nun für jede Höhe die Lageenergie des Steines berechne und behaupte, dass das entsprechende Massenäquivalent den entsprechenden Anteil seiner aktuellen Ruhemasse ausmacht, dann ist das natürlich Blödsinn.
Andererseits:
Fällt der Stein auf eine dieser Ebenen hinab, wird dann ein winziger Teil seiner inneren Energie in kinetische Energie und am Schluss in Deformation bzw. Wärme umgewandelt? Verfügt er jetzt über weniger innere Energie. Hebe ich ihn wieder hoch, füge ich ihm diese innere Energie wieder zu?
Und wenn nicht, wie soll ich mir vorstellen, dass diese dann "äußere" Energie im Kraftfeld steckt?
Ist nicht ein Kraftfeld schlicht und ergreifend so definiert, dass es auf einen Körper im Falle des Schwerefeldes also auf eine Masse eine Kraft ausübt. Aber doch erst wenn sich diese Masse in Bewegung setzt und längs eines Weges eine Arbeit/Energie verrichtet, dann kommt doch erst der Energiebegriff ins Spiel, oder nicht? Ich stehe daneben und oute das auch jetzt (der Wüstensturm lässt grüßen :( )
Beim Googeln zum Problem bin ich auf eine Aussage von Richard Feynmann gestoßen:
"Es ist wichtig, einzusehen, dass wir in der heutigen Physik nicht wissen, was Energie ist. Wir haben kein Bild davon, dass Energie in kleinen Klumpen definierter Größe vorkommt."

Um mit den Worten Feynmanns zu fragen: Wenn ich einen Stein hochhebe und Arbeit leiste und somit Energie aufwende, wo sonst stecken dann diese kleinen Klumpen definierter Größe, wenn nicht im hochgehobenen Stein? Stecken sie im Kraftfeld?
Mir geht es wie dem Hl. Augustinus mit der Zeit, der meinte, solange er darüber nicht nachdenke, wisse er, was sie sei. Aber sobald er darüber grüble, schwinde das Verständnis immer mehr dahin.
Der Weihnachtsmann wird diese kleinen Klumpen namens Energie wohl kaum im Rucksack haben (das meine ich jetzt nicht wieder arrogant oder herablassend, denn ich bin demütiger geworden, sondern humorvoll, um die Sache aufzulockern, denn der Reisende hatte schon Recht, der Rüffel war angebracht, ich muss hier im Thread wieder besser auf meinen Ton achten)
Grüße Cyborg

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 16:36 #21349

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gelöscht, war Unsinn!

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 17:28 #21350

Die Formel für die potentielle Energie lautet: Epot = m g h.
Wo kommen da beide Massen vor?


Man muss nur bei der Erdbeschleunigung die allgemeine Gravitationskonstante rauskürzen.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 17:36 #21351

  • Rupert
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Da verlässt mich mein Wissen eben auch, bzw. ich kann nicht besonders sicher antworten.

Ich glaube nachwievor, dass die Geschichte nichts mit der inneren Energie des Steins zu tun hat, die ist 1m über dem Boden, also dem Bezugspunkt, die gleiche wie 10m über dem Boden. Zumindest nach meinem klassischen Physik-Verständnis (für Quantenmechanik reicht's nicht so recht, sorry ;) )
Fällt der Stein nun 1m bzw. 10m runter, dann deformiert er den Boden, erzeugt etwas zusätzliche Wärme, etc. weil sich eben das Potential, das er inne hatte aufgrund seiner Lage gegenüber des Bezugspunktes, zuerst in kinetische Energie umwandelt und diese dann Deformationsarbeit, Erhitzung, etc. leistet im Augenblick des Aufpralls.
Wie gesagt: Ich kann es mir ums Verrecken nicht vorstellen, dass diese potentielle Energie rein in dem Stein "gespeichert" ist, schon deswegen nicht, weil sie ja auch vom Bezugspunkt abhängig ist. Deswegen bastelte ich mir ein rein ruperteskes Hilfsbild mit dem System "Stein-Kraftfeld-Erde". Die dort wirkende Kraft am Schwerpunkt des Steins gibt also dem Stein die Möglichkeit Arbeit freizusetzen, sollte er denn runterfallen, -rollen, etc.; da diese Arbeit aber auch noch wegabhängig ist, kommt es also auch immer noch auf den vermaledeiten Bezugspunkt an wo der eben im Verhältnis zum Stein liegt.

Das Feynman-Zitat brachte ich etliche Beiträge vorher auch schon - da wurde ich aber sauber abgebügelt, dass das quasi als nicht-relevant anzusehen sei, weil es nicht im "hier" und "jetzt" nachvollziehbar sei. :D

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 20:55 #21358

Martin O,

g ist die Erdbeschleunigung und hat den Wert 9,81 m/s2. Wie willst du da die Gravitationskonstante raus kürzen?

VG
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 21:32 #21359

Hallo Cyborg,

Aktion Wüstensturm:

Wenn du den Stein mit den Vögeln vergleichst, dann gibt es hier einen Unterschied, der sofort ins Auge fällt. Lassen wir mal die Wärmeenergie, die sicher beide haben außer Acht.
Der Stein verfügt nicht über chemisch gespeicherte Energie, geschweige denn Flügel, mit denen er seine potentielle Energie positiv verändern könnte, also sich selber anheben könnte. Die Vögel im Flugzeug schon.
Die Energie, die den Stein ins Gebirge verbracht hat, stammt auch nicht von der Sonne, sondern der Wärme des Erdinneren, gespeist durch radioaktive Zerfälle und Restwärme aus Entstehung der Erde mit der Folge der Plattentektonik und Gebirgsbildung. Jedenfalls keine Energie, die dem Stein selbst innewohnte.
Bei dem Beispiel mit den Vögeln im Flugzeug ist die Sache anders, denn sowohl das Flugzeug führt Energie in Form von Kerosin mit, als auch die Vögel führen in ihren Körpern gespeicherte chemische Energie mit.
Der Unterschied zw. Flugzeug und Vögeln besteht lediglich darin, dass das Flugzeug permanent Energie benötigt, um in der Luft zu bleiben, während die Vögel einmal sitzen und dann aber auffliegen und ihre innere Energie ins Fliegen stecken.
In beiden Fällen wird aus der chemisch gespeicherten Energie kinetische Energie und letztlich Wärmeenergie und Wärmeenergie kriegen wir nicht zurück.
Also 1. Feststellung: Sowohl das Flugzeug als auch die Vögel werden permanent leichter.

Abgehakt!

Ich hab das nur deshalb vorangestellt, damit klar ist, dass das nicht der Kernpunkt des Problemverständnisses darstellt.

Ich wollte dabei nur zeigen, dass sowohl innere Energie eines Systems, Flugzeug oder Vögel zu einem Zugewinn an potentieller Energie führen können, als auch äußere Energie, die den Stein ins Gebirge hebt.

Das ist aber immer noch nicht die Erklärung, warum eine gespannte Feder schwerer ist als eine nicht gespannte und warum das System Erde Stein schwerer ist, wenn der Stein auf dem Berg liegt und leichter, wenn er im Tal liegt .
Erst wenn man sich klar macht, dass die Gesamtenergie eines System immer aus seiner Ruheenergie (Energieinhalt der Ruhemasse) und hinzuaddiert alle anderen Energieanteile, die das System sonst noch aufzuweisen hat, besteht, wird klar, wie das zusammenhängt
So betrachtet muss man nur Energiebilanzbuchhaltung betreiben.
Wie also muss jetzt das Flugzeug mit den Vögeln bilanziert werden und wie das Gesamtsystem Flugzeug, Vögel und Erde(Gravitationszentrum)?

Viele Grüße
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 21:42 #21360

  • Rupert
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Ich denke, folgendes ist gemeint:

Die Erdbeschleunigung \(g\) lautet nach dem Gravitationsgesetz \(g=\frac{G\cdot M}{R^2}\) und das eingesetzt in die Formel für die potentielle Energie \(E_{pot}=m\cdot g\cdot h\) ergibt dann eben: \(E_{pot}=m\cdot h\cdot \frac{G\cdot M}{R^2}\)
\(M\) ist die Masse der Erde
\(m\) ist die Masse des Körpers
\(R\) ist der Radius der Erde
\(G\) ist die Gravitationskonstante

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:03 #21361

Rupert,

es stimmt, dass in der Formel für die potentielle Energie beide Massen vorkommen.

Aber das beschreibt nur, wie viel Energie reinesteckt werden muss, um den Stein um eine bestimmte Höhe anzuheben. Außerdem nimmt die Formel irrtümlich an, dass die Ersbeschleunigung konstant sei.

Ist sie aber nicht. Denn je weiter man sich von der Planetenoberfläche entfernt, desto schwächer wird die Gravitation.

Das zum Aussagegehalt dieser Formel.

Außerdem sagt die Formel nichts darüber aus, wie sich das über die zugeführte Energie im System Erde-Stein verteilt.

Und ich sag’s nochmal: Die zugeführte Energie steckt nicht im Stein. Sondern in der Veränderung des Gravitationsfeldes. Das Feld ändert sich hauptsächlich auf der Linie zwischen dem Planeten und dem Stein. Fällt der Stein wieder runter, verformt sich das Feld zurück in die ursprüngliche Form und so wird die darin gebundene Energie wieder frei.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:05 #21362

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Thomas schrieb: (...) und warum das System Erde Stein schwerer ist, wenn der Stein auf dem Berg liegt und leichter, wenn er im Tal liegt .
Erst wenn man sich klar macht, dass die Gesamtenergie eines System immer aus seiner Ruheenergie (Energieinhalt der Ruhemasse) und hinzuaddiert alle anderen Energieanteile, die das System sonst noch aufzuweisen hat, besteht, wird klar, wie das zusammenhängt
So betrachtet muss man nur Energiebilanzbuchhaltung betreiben.

Viele Grüße
Thomas


Das leuchtet schon ein, wenn man die Hubarbeit, die man braucht um den Stein auf den Berg zu befördern als äußere Energie über seine Systemgrenzen in das System Erde-Stein zufliessen lässt. Ganz klar, dann nimmt die Gesamtenenergie dieses Systems um "grob" gesagt m*g*h zu. Käme sie aus dem System selbst, dann nimmt die Gesamtenergie doch aber nicht zu.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:07 #21363

Rupert,

das Gravitationsgesetz lautet: F = G x (m1 x m2) / r2.
Links steht die Kraft, die zwischen den zwei gravitierenden Massen wirkt, nicht die Erdbeschleunigung.

VG
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:11 #21364

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Reisender schrieb: Rupert,

es stimmt, dass in der Formel für die potentielle Energie beide Massen vorkommen.

Aber das beschreibt nur, wie viel Energie reinesteckt werden muss, um den Stein um eine bestimmte Höhe anzuheben. Außerdem nimmt die Formel irrtümlich an, dass die Ersbeschleunigung konstant sei.

Ist sie aber nicht. Denn je weiter man sich von der Planetenoberfläche entfernt, desto schwächer wird die Gravitation.

Das zum Aussagegehalt dieser Formel.

Außerdem sagt die Formel nichts darüber aus, wie sich das über die zugeführte Energie im System Erde-Stein verteilt.

Und ich sag’s nochmal: Die zugeführte Energie steckt nicht im Stein. Sondern in der Veränderung des Gravitationsfeldes. Das Feld ändert sich hauptsächlich auf der Linie zwischen dem Planeten und dem Stein. Fällt der Stein wieder runter, verformt sich das Feld zurück in die ursprüngliche Form und so wird die darin gebundene Energie wieder frei.


Das ist mir schon klar, dass die Gravitation vom Ort abhängt (das nimmt die Formel auch nicht irrtümlich an, das ist in diesem Falle halt eine Vereinfachung, weil sich im Meterbereich da nicht viel tut) - ich versuchte nur aufzudröseln wo Martin-O die zweite Masse hernimmt.

Zur Änderung des Gravitationsfeldes durch das Anheben des Steins und die damit angeblich verbundene Energiespeicherung kann ich nichts sagen - da verlassen mich meine Kenntnisse. Wenn es so ist, umso schöner, dann war mein Systemansatz ja nicht ganz daneben, denn ich meine ja auch, dass die zugeführte Hubarbeit nicht im Stein steckt. :)

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:18 #21365

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Thomas schrieb: Rupert,

das Gravitationsgesetz lautet: F = G x (m1 x m2) / r2.
Links steht die Kraft, die zwischen den zwei gravitierenden Massen wirkt, nicht die Erdbeschleunigung.

VG
Thomas


Jo, und dann berücksichtigst Du noch F=m*a und schon kommste auf: \(E_{pot}=m\cdot h\cdot \frac{G\cdot M}{R^2}\) und falls Du mir es nicht glaubst, schauste in Google nach ;)

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:19 #21366

Ja cool. Dann sind wir uns ja einig.

Ich las aus deinen Ausführungen offenbar irrtümlich heraus, dass du meintest, die Energie würde den jeweiligen Körpern zugeführt:

Entschuldige, da war ich im Irrtum.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:22 #21367

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Reisender schrieb: Ja cool. Dann sind wir uns ja einig.

Ich las aus deinen Ausführungen offenbar irrtümlich heraus, dass du meintest, die Energie würde den jeweiligen Körpern zugeführt:

Entschuldige, da war ich im Irrtum.


Kein Problem.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:33 #21369

Rupert,

das stimmt zwar, dann steht da: g = G x M/r2

Links die Erdbeschleunigung und auf der rechten Seite die Gravitationskonstante.
Ausgangspunkt war ja, ob man diese kürzen könnte. Ne, kann man nicht.

VG
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:36 #21370

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Wie er auf's Kürzen kommt, ist mir allerdings auch unklar.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 22:40 #21371

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So, noch werfe ich die Flinte nicht ins Korn.
Der Hinweis von Thomas mit Epot = m g h hat mich auf einen Gedanken gebracht. Und da ich zwischen durch gerade dein letztes Post gelesen habe, möchte ich jetzt tatsächlich mal eine saubere Energiebilanzbuchhaltung abhalten. Ich hoffe, ich habe keinen Denk- oder Rechenfehler gemacht, also schaut kritisch drauf. :)
Ich glaube nämlich, dass wir es uns mit Epot = m g h in diesem Falle zu einfach machen. Die Formel genügt normal für technische Zwecke und Anwendungen zu 100%. Aber betrachten wir das Geschehen doch mal relativistisch.
Wir katapultieren also einen Stein von Masse m mit einer Geschw. v auf eine Höhe, die sich bei gegebenem m und v auf der Erde mit g und vernachlässigtem Luftwiderstand ergibt. Das kann man alles leicht nachrechnen, es geht nur um das Prinzip.
Ekin = Egesamt - ERuhe oder kurz EK = EG -ER
EG berechnet sich bei nachfolgenden Betrachtungen aus Ruhemasse mal dem Lorentzfaktor mal c2
ER ist Ruhemasse mal c2,
Zu Beginn, wenn der Stein mit max. Geschwindigkeit los fliegt, setze ich als Ruhemasse m ein.
Nun ergibt natürlich EK = EG -ER die volle kinetische Energie, die dem Stein z.B. durch die Energie eines Katapults zugeführt wurde.
Nun steigt der Stein nach oben und wird langsamer. Für jede Geschwind. zum Zeitpunkt t kann ich nun erneut eine Berechnung durchführen, aber mit der dieser Zeit entsprechenden kleineren Geschw. als zu Beginn. Da EG immer gleich bleiben muss, da sonst der Energieerhaltungssatz verletzt werden würde, errechnet sich aus EG geteilt durch den Lorentzfaktor mit eingesetzter momentaner und zwangsläufiger Geschw. und geteilt durch c2 eben eine höhere Ruhemasse. Das klingt erst mal seltsam, aber ist im Grunde doch logisch, denn der Stein wird langsamer und somit ist es doch redlich zu sagen, er geht kontinuierlich dem Ruhezustand entgegen und somit nimmt im Sinne dieser Interpretation seine Ruhemasse zu, sprich seine potenzielle Energie erhöht sich. Dann ist Epot nichts anderes als die Differenz zwischen der nun neu berechneten Ruheenergie (mit neu eingesetzter Ruhemasse) und der ursprünglichen beim Abschuss. Die neue Berechnung der unveränderten EG minus der nun erhöhten ER ergibt die noch verbleibende EK, die natürlich mit steigender Höhe und abnehmender Gesschw. immer weniger wird. Entscheidend ist, dass EG immer konstant bleibt und das lässt sich gewährleisten, weil mit abnehmender Geschwindigkeit der Lorentzfaktor die Ruhemasse anwachsen lässt, da der Stein der Ruhe entgegen geht (es ist schwer, das in Prosa zu formulieren!). Am Schluss auf dem höchsten Punkt steht der Stein für einen Moment still und die gesamte kinetische Energie ist umgelagert in Epot bzw. in Ruheenergie. Da bei v = 0 der Lorentzfaktor 1 wird, heißt das für die Gleichung, dass EK = 0 wird, denn nun ist EG = ER oder weil es so schön ist noch mal hingeschrieben: Auf dem Höhepunkt und bei Stillstand des Steines folgt aus EK = EG -ER ==> EK ist 0.
In diesem Moment ist aber EG bzw. ER die Summe aus der Ruheenergie des Steines vor seinem Abschuss vom Katapult PLUS der ihm vom Katapult zugefügten Energie für den Aufstieg, die ihm am Anfang beim Abschuss vollständig als EK mitgegeben wurde, dann sukzessiv in Epot bzw. Ruheenergie umgelagert wurde und auf dem Höhepunkt und bei Stillstand vor dem Rückfall vollständig als Epot bzw. Ruheenergie vorliegt. Da E = m * c2 immer gnadenlos gilt und somit Energie und Masse äquivalent sind, folgere ich daraus, dass der Stein somit auch mehr Ruhemasse hat (praktisch natürlich höchst minimal). Anschließend beginnt wieder der Rückfall und die Umlagerung wieder in EK. Beim Aufschlag gibt der Stein seine gesamte gespeicherte EK wieder ab und hat rein theoretisch die gleich ER bzw. EG oder eben auch Ruhemasse wie vor dem leidigen Kontakt mit dem Katapult.

Reisender,
bei meiner Betrachtung vernachlässige ich mal die rein theoretische Überlegung, dass das Katapult beim Freisetzen seiner gespeicherten Energie durch den Rückstoß auch ein klein wenig die Erde wegdrückt. Ich denke, das trägst du mit. ;)

Diese Betrachtung geht also nun doch davon aus, dass der Stein die gesamte Energie speichert und sie nur in ihm vorliegt. Die Mathematik macht das mit. Oder entdeckt ihr einen Denkfehler bei meiner Überlegung?
Diese Vorstellung ist für mich griffig und damit kann ich etwas anfangen. So soll Physik sein oder nicht?
Ich stelle mal eure Vorstellung gegenüber mit den Formulierungen des Reisenden:

Und diese Energie ist natürlich mehr oder weniger nah an den Massebehafteten Teilchen lokalisiert, so dass man schon davon sprechen kann, dass die Energie zum Teil im Stein steckt. Aber eben nur zum Teil. Der weitaus größte Teil der Massenzunahme entfällt sebst bei dieser Betrachtungsweise auf den Planeten, weil er deutlich schwerer ist.
Aber es ist nicht so einfach. Die Energie verteilt sich nicht zu 100% im Planeten und im Stein; vielmehr verteilt sie sich entsprechend der Differenz des Gravitationspotenzials vorher vs. nachher. Der Raum zwischen den beiden Objekten nimmt also auch Energie auf.

Könnt ihr die auch mathematisch so untermauern wie ich das mit meiner getan habe?
Solange das nicht der Fall ist, dürfte Ockhams Rasiermesser die Entscheidung wohl relativ leicht fallen, wenn es die beiden Interpretationen zum Schlachten angeboten bekommt.
Ja, ich weiß, klingt schon wieder leicht provokant, aber ich will euch ja aus der Reserve locken. Die Hand ins Feuer legen für meine Interpretation würde ich immer noch nicht. Bin auf euren Konter schon gespannt.
Grüße Cyborg

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:03 #21372

Hey cyborg.

Diese aussage, mit der du mich zitiert hast, ist mir fast schon wieder ein bisschen unangenehm.

Die trifft nämlich nur für ausgedehnte Körper zu. Wären die Erde und der Stein jeweils eine Punktmasse, dann würde die gesamte Energie außerhalb gespeichert werden.

Die Analogie, mit der du immer noch arbeitest, dass die EPot des Steins dessen Ruhemasse erhöht, solltest du wirklich verwerfen. Denn diese Arbeitsypothese lässt sich experimentell nicht belegen. Oder weißt du von einen Experiment mit entsprechendem Resultat?

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:07 #21373

  • Rupert
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Ich bezweifle etwas, dass das so läuft, denn warum sollte die Energiezunahme, die durch die aufgebrachte Arbeit des Katapults ins Spiel kommt, bei v=0, also am Umkehrpunkt, bevor er wieder runterfällt, im Stein stecken? Der Stein erfährt ja nur dann eine relativistische Energiezunahme, wenn er eine Geschwindigkeit gegenüber dem Bezugssystem hat, hat er aber in dem Falle nicht mehr, v ist Null, und somit steckt in ihm nur noch seine Ruheenergie, gemäß der Formel für die relativistische Gesamtenergie eines Körpers \(E(v)=\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{v}{c})^2}}\cdot m_{0}\cdot c^2\)
Damit wären wir wieder da: Wo ist die Arbeit des Katapults "gespeichert" bzw. wo ist sie hingeflossen?

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:24 #21374

  • Cyborg
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Reisender,
nein, natürlich weiß ich kein Experiment. Aber diese Frage müsste sich doch aus dem Basiswissen der Physik beantworten lassen. Vielleicht liege ich ja falsch. Aber ich habe jetzt zumindest ein math. Modell, das meine Interpretation mit trägt.
Rupert schrieb:

Damit wären wir wieder da: Wo ist die Arbeit des Katapults "gespeichert" bzw. wo ist sie hingeflossen?

Meine Antwort ist noch immer: In der Zunahme der Ruhemasse des Steins. Bei max. Höhe ist sie vollständig von Ekin umgelagert in Epot bzw. eben einer minimalen Zunahme der Ruheenergie. In der Formel mit dem Lorentzfaktor, die du reinkopiert hast, ist eben m0 erhöht um das Massenäquivalent, das der Energie entspricht, die das Katapult dem Stein als Ekin mitgegeben hat. Ich dachte schon, dass das aus meiner Schilderung deutlich geworden wäre.

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:28 #21375

  • Rupert
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Cyborg schrieb: (...)
Meine Antwort ist noch immer: In der Zunahme der Ruhemasse.


Ne, denk ich nicht, denn es widerspricht der Formel, die ich oben dazufügte. Bei v=0 ist die Gesamtenenergie eines Körpers eben \(E=m_{o}\cdot c^2\) und das ist die Energie, die er auch vor dem Wegkatapultieren hatte.

Wir brauchen endlich mal den Hr. Gaßner hier :)

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:32 #21376

Cyborg,

Relativistisch betrachten, E kin = E pot, geht nicht. Diese Energieerhaltung gilt für nichtrelativistische Energieverhältnisse.
Wenn du diesen Versuch unternehmen willst, musst du die Formelsprache der Relativitätstheorien verwenden.
Die werden aber nur relevant bei Geschwindigkeiten größer 20% der LG oder in der Nähe sehr schwerer Massen.
Beides zu vermengen führt zu sprachlichem Kauderwelsch und Unverständnis unter den Foristen.
Die relativistische Beschreibung der Naturverhältnisse nutzt eine grundlegend andere Formelsprache.
Die Beziehung Ekin = Epot gilt für nichtrelatistische Energieverhältnisse uneingeschränkt.

VG
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:39 #21377

  • Cyborg
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Rupert,
ich habe den Beitrag aus Versehen zu früh abgeschickt. Schau noch mal drauf, ich habe näher erläutert.

Thomas,
deine Aussage verstehe ich nicht. Die von mir angeführten Gesetzmäßigkeiten sind universell und gelten immer, nur kommen die relativistischen Effekte kaum zum tragen. Aber uns geht es ja genau darum, was wirklich geschieht. Ich brauche dir nicht vorzurechnen, was das Massenäquivalent ist von 100 Joule, die nötig sind, um einen Stein von 1kg auf der Erde auf ca. 10 Meter zu heben. Über diese Zunahme an Ruhemasse auf dem Höhepunkt bzw. Umkehrpunkt des hochgeschleuderten Steines reden wir. Dagegen ist ein Mückenschiss eine unvorstellbare gigantische Anhäufung von Masse.

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 27 10. 2017 23:40 #21378

  • Rupert
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Cyborg, ich hab was gefunden, kaum googlet man nach "potentielle energie relativistisch" :) - ist anscheinend von der Uni Bayreuth:
btmdx1.mat.uni-bayreuth.de/smart/physik/...ergie/relenergie.pdf
Auf der letzten Seite ist unser Problem aufgeführt bei Punkt 16:
1) "Der Fehler liegt einmal in einer falschen Interpretation von Wges."
2) "Zum Anderen wird auch ∆ Wpot falsch gedeutet, da die potentielle Energie nicht zum Teilchen, sondern zum System Teilchen-Feld gehört."

Schau's Dir mal an.

Die Crux ist also, wie vermutet, dass man die potentielle Energie eben nicht einfach dem Körper aufschlagen kann sondern nur dem Gesamtsystem; die Masse des Körpers erhöht sich dann eben nur, wenn sich seine innere Energie erhöht (das wäre das Feder-, Batterie-, Wärmebeispiel) oder er eine Massenzunahme durch eine Bewegung erfährt; dazu muss er sich aber gegenüber seinem Bezugssystem eben bewegen.
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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 28 10. 2017 00:07 #21380

Cyborg,

es gibt keine Ruhemassenzunahme beim Gewinn von potentieller Energie im nichtrelativistischen Fall.?!
Ich meine zu verstehen, was du meinst. Es ist die Frage, ab wann sollte man relativistische Überlegungen zulassen, ab wann machen sie Sinn?
Natürlich kann man auch in nichtrelativivischen Verhältnissen versuchen, die Rechenmethoden der Relativitätstheorien zu verwenden, aber bitte, wo kommt man raus?
Du bist auch nicht der erste, der das versuchen würde.
Es gibt einen Artikel im SdW, der darlegt, dass unter Umständen klitzekleine Gravitationspotentialunterschiede genügen, Raumkrümmungsunterschiede = ART), um in Mikrosystemen, sprich atomaren Größenverhältnissen die Wellenfuktionen dort zum Kollabieren zu bringen.
Da berühren sich die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik.
Was ich damit sagen will, ist, darauf zu achten, dass man die Beschreibungsweise vorläufig noch getrennt halten sollte. Was beschreibt die Mikrowelt und was beschreibt die Makrowelt.
Wir haben noch keine vereinheitliche Theorie.

Grüße
Thomas

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 28 10. 2017 00:28 #21381

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Rupert, Thomas,
danke für die Hinweise.
Der Link, Rupert, ist in der Tat sehr hilfreich. Der erste Teil von Punkt 16 hätte mich noch gar nicht mal so geschreckt.
In meiner Überlegung habe ich ja die z.B. 1000 Joule vom Katapult so gesehen: Ekin + Epot = 1000 J.
Den Epot Anteil habe ich dann immer der Ruheenergie zugeschlagen.

Aber diese Aussage entscheidet die Sache dann doch wohl für euch:

Zum Anderen wird auch ∆Wpot falsch gedeutet, da die potentielle Energie nicht zum
Teilchen, sondern zum System Teilchen-Feld gehört

Dann haben wir somit die richtige Lösung:
Wges = mc2 + ∆Wkin1 + Mc2 + ∆Wkin2 + W′pot
Dann steckt also dieses Wpot im Gesamtsystem, damit auch irgendwie doch auch im Raum selber, womöglich auch noch in seiner Krümmung, oder? Da kommt aber die Vorstellung an Grenzen. Das Feynmann Zitat wird damit noch aktueller.

Thomas,
ich finde nicht, dass sich hier Relativitätstheorie und QM in die Quere kommen. Auch der Link von Rupert lässt sich ganz allgemein deuten und man kann doch jede Geschw. in den Lorentzfaktor einsetzen. Das schmälert doch nicht die Gültigkeit, auch wenn die Effekte bei kleiner v vernachlässigbar sind.
Gute Nacht
cyborg

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Ist Energie lediglich nur Bewegung? 28 10. 2017 09:14 #21384

Cyborg schrieb: Aber diese Aussage entscheidet die Sache dann doch wohl für euch:

Zum Anderen wird auch ∆Wpot falsch gedeutet, da die potentielle Energie nicht zum
Teilchen, sondern zum System Teilchen-Feld gehört

Oh, DAS steht da? Wer hätte das gedacht?

Cyborg schrieb: Dann steckt also dieses Wpot im Gesamtsystem, damit auch irgendwie doch auch im Raum selber, womöglich auch noch in seiner Krümmung, oder?

Thomas und ich haben das doch schon versucht zu erklären: Durch die Entfernung der beiden Körper voneinander wird die Raumkrümmung insgesamt "weniger". Genauer gesagt erhöht sich das Integral des (negativen) Gravitationspotenzials um einen Wert, der zur aufgewandten Energie proportional ist.

Cyborg schrieb: Das Feynmann Zitat wird damit noch aktueller.

Ich mag mich dem nicht anschließen. Die Definition: "Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten" trägt doch.
Welche Energieformen es gibt, wissen wir heute ebenfalls sehr genau.

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