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THEMA:

Energieerhaltung im Universum 19 10. 2020 15:19 #78109

Wird es noch einen Kommentarcheck zum Video über Energieerhaltung im Universum von Matthias Bartelmann geben?

Interessant wäre sein Kommentar zu folgendem Szenario:

Gegeben sei im Rahmen der ART ein Planet (ganz einfach, kugelförmig, ohne Rotation). Auf der Oberfläche des Planeten liegt ruhend eine elektrische Ladung. Da sie permanent beschleunigt wird, strahlt sie permanent elektromagnetische Strahlung ab. Es wirkt, als würde permanent Energie von dem Planeten wegtransportiert, ohne dass sich etwas an der Ladung oder dem Planeten ändern würde, was auf einen Energieverlust hinweisen würde.

Zeigt das nicht, dass der Begriff der Energie in der ART eigentlich leer ist oder dass zumindest keine Energieerhaltung gilt?

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Energieerhaltung im Universum 19 10. 2020 19:00 #78113

Klasse Vortrag von Prof.Bartelmann.

Was Du ansprichst, ist wohl die vorhergesagte Unruhstrahlung im Gravitationsfeld.

Bekanntlich ist Unruhstrahlung subjektiv und nicht objektiv, also beobachterabhängig. Außerdem wird sie vom Beobachter selbst produziert, weil er hier auf der Oberfläche des Planeten dem Gravitationsfeld widersteht. Er übt also einen Druck auf den Planeten aus.

Spätestens an diesem Punkt wird die Energiebilanz für mich schwierig, aber nicht wegen der Unruhstrahlung.

EDIT:
Achso nein, Du sprichst ja von einer Ladung. Aber es gilt wohl im Endeffekt dasselbe. Ich denke vor allem, dass alle gleichartig (nicht) bewegten Beobachter (dr/dt=0) diese Strahlung nicht feststellen werden.

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Energieerhaltung im Universum 19 10. 2020 20:04 #78114

Einen Planet ohne Rotation, kann es wegen der Drehimpulserhaltung gar nicht geben, so habe ich es verstanden.

"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.

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"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.

Energieerhaltung im Universum 19 10. 2020 20:11 #78115

Berinekis schrieb: Gegeben sei im Rahmen der ART ein Planet (ganz einfach, kugelförmig, ohne Rotation). Auf der Oberfläche des Planeten liegt ruhend eine elektrische Ladung. Da sie permanent beschleunigt wird, strahlt sie permanent elektromagnetische Strahlung ab.


Ich fürchte du hast da etwas gewaltig missverstanden .

walter.bislins.ch/physik/index.asp?page=%C4quivalenzprinzip

Das Äquivalenzprinzip sagt: Beschleunigung und Gravitation ist dasselbe . Aber die Ladung ruht im Bezugssystem und daher keine EM Strahlung .

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Energieerhaltung im Universum 19 10. 2020 20:13 #78116

derwestermann schrieb: Einen Planet ohne Rotation, kann es wegen der Drehimpulserhaltung gar nicht geben, so habe ich es verstanden.


Um das Gedankenexperiment zu vereinfachen kann man das annehmen .

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Kommentarcheck zu "Energieerhaltung im Universum"? 19 10. 2020 22:14 #78121

Die Ladung ruht im Bezugssystem des Planeten, ist aber im lokalen Inertialsystem beschleunigt, sonst würde ja jemand, der auf dem Boden steht, keine Schwerkraft spüren.. Daher sollte sie EM-Wellen abstrahlen. Die Strahlung bewegt sich dann zum Teil vom Planeten weg und bis in Bereiche, in denen die Raumzeit nicht gekrümmt ist. Dort kann die Strahlung z.B. einen Körper aufheizen, also einen klaren Energieübertrag bewirken. Aber auf dem Planeten scheint sich nichts zu verändern: Die Ladung liegt einfach auf dem Boden. Es ist also keine Veränderung zu erkennen, anhand derer man einen Energieverlust feststellen könnte.

Der Bartelmann-Vortrag war wirklich gut. Ich meine mich zu erinnern, dass in dem Video ein Kommentarcheck angekündigt war.

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Kommentarcheck zu "Energieerhaltung im Universum"? 19 10. 2020 23:28 #78123

Berinekis,

eine ruhende Ladung hat ein elektrisches Feld.
Eine bewegte Ladung erzeugt ein magnetisches Feld.
Wechseln sich Ruhezustand und Bewegung der Ladung ab, dann entsteht ein elektromagnetisches Feld.
Letzteres trägt Energie in Form von Photonen davon.
Elektromagnetismus! Siehe Maxwellgleichungen!

Wenn die Ladung im Bezugssystem ruht, dann gibt es da auch keine Energie, die abstrahlen könnte.

Thomas

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Kommentarcheck zu "Energieerhaltung im Universum"? 20 10. 2020 10:14 #78128

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Thomas,
wenn eine Ladung im G-Feld frei fällt ist sie in Ruhe, sonst nicht.
So sollte es sein, wenn das Äquivalenzprinzip gilt.

Ich glaube das Problem ist ungelöst, und keine Lösung (strahlt/strahlt nicht) macht irgendwie Sinn.
Dazu gabs schon mal ein Thema hier.

Nachtrag:
urknall-weltall-leben.de/forum/5-allgeme...-ladungen.html#42709
und
urknall-weltall-leben.de/forum/5-allgeme...wking-strahlung.html

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Kommentarcheck zu "Energieerhaltung im Universum"? 21 10. 2020 20:44 #78231

Der Kommentarcheck von Matthias Bartelmann ist für Dienstag geplant - gedreht wurde er bereits.
Grüße Josef M. Gaßner

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Kommentarcheck zu "Energieerhaltung im Universum"? 22 10. 2020 20:52 #78259

Thomas schrieb: Wenn die Ladung im Bezugssystem ruht, dann gibt es da auch keine Energie, die abstrahlen könnte.

Das dürfte nur für Inertialsysteme gelten.
Im Labor auf der Erde am Äquator bewegt sich die Ladung mit etwa 1620km/h um den Erdmittelpunkt; an den Polen dreht sie sich nur um sich selbst.
Das heist eigentlich die Ladung am Äquator müsste strahlen, die am Pol nicht.

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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 14:28 #78280

Als ich die Frage gestellt hatte, ging ich eigentlich davon aus, dass das nicht in Frage steht, dass die Ladung strahlt. Mir ging es nur darum, wie das mit der Energieerhaltung zusammengeht. Ich war der Meinung, dass aufgrund der Krümmung der Raumzeit ein globaler Energiebegriff gar nicht sinnvoll definierbar ist, da die Energie die zur Zeittranslation gehörende Noetherladung ist und auf der gekrümmten Raumzeit keine globale Zeittranslation definierbar ist, also auch keine Energie. Und wo es keine Energie gibt, da erst recht auch keine Energieerhaltung. Daher kann die Ladung da liegen und Milliarden Jahre lang strahlen, ohne eine Energieerhaltung zu verletzen.

Mich hätte interessiert, wie Herr Bartelmann das sieht. Aber leider ist es zu spät, da der Kommentarcheck ja schon gedreht ist.

Dass die Ladung wirklich strahlt, stand für mich außer Frage, da sie in jedem lokalen Inertialsystem beschleunigt ist. (Sie ruht auch in den meisten lokalen Intertialsystemen nicht.)

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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 20:44 #78287

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Berinekis schrieb: Als ich die Frage gestellt hatte, ging ich eigentlich davon aus, dass das nicht in Frage steht, dass die Ladung strahlt.

Und wohl auch berechtigterweise (d.h. am Äquivalenzprinzip ist nicht zu rütteln).

Einen Link dazu:
www.astrophys-neunhof.de/mtlg/se88125.pdf
... was nicht heißen soll, dass ich den Inhalt detailliert nachvollzogen oder gar verstanden hätte (die Sache ist wohl alles andere als elementar und für ein Verständnis müsste man sich schon ziemlich reinfuchsen).
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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 22:49 #78291

Kapitel 5 auf Seite 6:
In any case of radiating charges, there is a relative acceleration between the charge and it’s field.
Therefore v̇ must not be confused with gravitational acceleration.

Das würde ja bedeuten, dass ein geladenes SL sein eigenes Coulombfeld aufsaugen würde, weil dieses vom SL angezogen wird.

Ich war bisher eher der Ansicht, dass die Feldausbreitung zwar der Geometrie des Raumes gehorchen muss aber vielleicht nicht der Geometrie der Zeit, aber keinesfalls dem Gradienten.

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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 23:01 #78292

Merilix,

die Ladungen, die sich mit der Erde drehen, ob am Äquator oder innerhalb des Erdkörpers, erzeugen ein magnetisches Feld, das Erdmagnetfeld.
Das magnetische Feld der Erde strahlt nicht. Es ist nur ein Feld.

Strahlen, also Photonen emittieren, kann nur ein elektromagnetisches Wechselfeld.

Das ist doch das, was die Maxwellgleichungen sagen.

Die Ladungen, die mit der Erde rotieren, kennen keine Ruhe. Insofern fehlt Ihnen ein Teil ihrer Ruheenergie, die nur zu einem elektrischen Feld führen würde. Durch die Rotation erzeugen sie ein magnetisches Feld, ohne dabei ihr elektrisches Feld zu verlieren.

Wenn eine elektrische Ladung bewegt ist, hat sie auch ein magnetisches Feld, ob sie rotiert oder geradlinig sich bewegt, wirkt sich nur auf die Geometrie des Feldes aus.

Thomas

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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 23:28 #78293

Ich muss zugeben, ich habe in Kapitel 5 des verlinkten Dokumentes aufgehört zu lesen. Dort heißt es, die Zentripetalkraft auf Teilchen in einem Speicherring und die Zentrifugalbeschleunigung höben sich genau auf, und daher fühlten die kreisenden Ladungen sich schwerelos, so wie die Astronauten auf der ISS.

Die Zentripetal- und die Zentrifugalkraft heben sich natürlich nicht gegenseitig auf. Wenn dem so wäre, warum fliegen die Ladungen dann im Kreis und nicht etwa geradeaus weiter? Die beiden Kräfte wirken überhaupt nicht im selben Bezugssystem: Die eine ist eine Kraft im Ruhesystem des Speicherrings, die andere eine Trägheitskraft im beschleunigten Bezugssystem.

Die Ladungen "fühlen" sich daher auch nicht schwerelos. Die Situation ist eben genau nicht dieselbe wie auf der ISS. Dort wirkt nämlich die Gravitation und nicht die Lorentzkraft. Das heißt, dass das Ruhesystem der ISS das Inertialsystem ist, und nicht das System, in dem die Erdoberfläche ruht. Aber beim Speicherring ist das Ruhesystem des Rings ein Inertialsystem, zumindest annähernd, nämlich in Vergleich zum System, in dem das kreisende Teilchen ruht. Dieses nämlich ist bei weitem nicht inertial. Dieser Unterschied ist ja gerade der Witz am Äquivalenzprinzip.

Daher habe ich wenig Vertrauen, was diese Publikation anbelangt.

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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 23:33 #78294

Thomas schrieb: Strahlen, also Photonen emittieren, kann nur ein elektromagnetisches Wechselfeld.
Thomas


Du meinst eine beschleunigte Ladung, oder? Ein elektromagnetisches Wechselfeld kann zwar seinerseits Strahlung induzieren ( so kann ja überhaupt EM-Strahlung propagieren), aber nicht eigentlich erzeugen. Das tun nur beschleunigte Ladungen.

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Energieerhaltung im Universum 23 10. 2020 23:59 #78296

Eine ruhende Ladung auf einem ruhenden Planeten ist nicht beschleunigt. Sie spürt zwar eine Kraft, die Gravitation, aber sie bewegt sich nicht.
Erst wenn sie sich bewegt erzeugt sie ein Magnetfeld, und erst wenn sie sich hin und her bewegt, erzeugt sie ein elektromagnetisches Wechselfeld und erst dieses erzeugt Photonen, die Energie abstrahlen können.
Bitte nicht verwechseln mit der beschleunigenden Wirkung in einem Schwerefeld.
In einem solchen Feld wird auf der Oberfläche eines Planeten eine Gegenkraft wirksam, nämlich die elektromagnetische. Sie hält die Materie zusammen und verhindert, dass die ruhende Ladung im Schwerefeld, also zum Zentrum hin , bewegt wird.

Eine ruhende Ladung strahlt keine Energie ab.
Eine mit konstanter Geschwindigkeit bewegte Ladung erzeugt ein Magnetfeld.
Eine beschleunigte Ladung strahlt Energie ab.

Thomas

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Energieerhaltung im Universum 24 10. 2020 04:00 #78298

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@ Thomas

Einerseits ist das ja alles richtig (wie z.B. auch, dass man um diese Ladung herum so viele Antennen aufstellen kann wie man will, ohne eine Strahlung messen zu können).
Andererseits ist da das Äquivalenzprinzip der ART, wonach diese Ladung eben konstant mit g beschleunigt wird (somit gefälligst Energie abzustrahlen hat).

Und wenn man jetzt die ART nicht über Bord werfen will, ist dieser wohl*) nur scheinbare Widerspruch eben aufzulösen ... lediglich auf dem 'Einerseits' zu insistieren ist dazu nicht zielführend. ;-)

*) nicht dass ich daran zweifle, aber ohne dieses "wohl" würde es irgendwie anmaßend klingen

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Energieerhaltung im Universum 24 10. 2020 06:30 #78300

Thomas schrieb: Die Ladungen, die mit der Erde rotieren, kennen keine Ruhe. Insofern fehlt Ihnen ein Teil ihrer Ruheenergie, die nur zu einem elektrischen Feld führen würde.

Eine einzelne Elementarladung auf der Erdoberfläche (außer direkt an den Polen) bewegt sich bezogen auf irgend einen ruhenden Fixpunkt außerhalb der Erde in zwei Richtungen hin und her bzw. auf den Fixpunkt zu und weg.
Das heist im Ruhesystem dieses Fixpunktes werden die Elementarladungen ständig beschleunigt. Somit wäre die Bedingung für ein EM-Wechselfeld gegeben.

Was für ein Bezugssystem gilt muss aber in jedem Bezugssystem zum selben Ergebnis führen...

Thomas schrieb: Durch die Rotation erzeugen sie ein magnetisches Feld, ohne dabei ihr elektrisches Feld zu verlieren.

Na Strahlung heist ja nicht das die Ladungen ihre Ladung verlieren. Die Energie einer solchen Strahlung dürfte sich aus der Rotationsenergie speisen, den die ist für die Beschleunigung der Ladung verantwortlich.

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Energieerhaltung im Universum 24 10. 2020 11:12 #78311

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Merilix schrieb:

Thomas schrieb: Die Ladungen, die mit der Erde rotieren, kennen keine Ruhe. Insofern fehlt Ihnen ein Teil ihrer Ruheenergie, die nur zu einem elektrischen Feld führen würde.

Eine einzelne Elementarladung auf der Erdoberfläche (außer direkt an den Polen) bewegt sich bezogen auf irgend einen ruhenden Fixpunkt außerhalb der Erde in zwei Richtungen hin und her bzw. auf den Fixpunkt zu und weg.
Das heist im Ruhesystem dieses Fixpunktes werden die Elementarladungen ständig beschleunigt. Somit wäre die Bedingung für ein EM-Wechselfeld gegeben.

Was für ein Bezugssystem gilt muss aber in jedem Bezugssystem zum selben Ergebnis führen...

Thomas schrieb: Durch die Rotation erzeugen sie ein magnetisches Feld, ohne dabei ihr elektrisches Feld zu verlieren.

Na Strahlung heist ja nicht das die Ladungen ihre Ladung verlieren. Die Energie einer solchen Strahlung dürfte sich aus der Rotationsenergie speisen, den die ist für die Beschleunigung der Ladung verantwortlich.

Die Rotation der Erde bzw. eines Planeten ist nicht der Punkt. Im Ausgangs-Post wird deshalb ja auch ein nichtrotierender (z.B. ungebundener) Planet angenommen..
Folgende Benutzer bedankten sich: Merilix

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Energieerhaltung im Universum 24 10. 2020 11:43 #78312

wm schrieb: Im Ausgangs-Post wird deshalb ja auch ein nichtrotierender (z.B. ungebundener) Planet angenommen..

Danke für die Klarstellung.
Sorry, das hatte ich übersehen. Dann würde ich intuitiv Thomas recht geben.

Aber:
Es stellt sich die interessante Frage ob das mit dem Einsteinschen Äquivalenzprinzip vereinbar ist. Hätte man damit nicht ein Experiment mit dem ein Laborant feststellen könnte ob er sich in einem beschleunigten Bezugssystem befindet oder im Gravitationsfeld ruht?

Wir hatten ja schon gesehen das die Interpretation einer Kraft als Lorentz- oder Coloumbkraft vom gewählten Bezugssystem abhängt...

Oder kann Strahlung nur durch ein Wechselfeld entstehen? Aber was wäre dann Synchrotron-Strahlung?

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Energieerhaltung im Universum 24 10. 2020 13:26 #78313

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Merilix schrieb: Aber:
Es stellt sich die interessante Frage ob das mit dem Einsteinschen Äquivalenzprinzip vereinbar ist. Hätte man damit nicht ein Experiment mit dem ein Laborant feststellen könnte ob er sich in einem beschleunigten Bezugssystem befindet oder im Gravitationsfeld ruht?

Ja, sozusagen die Gretchenfrage. Wenn auch noch nicht mal auf den ersten Blick - die Besatzung eines beschleunigten Raumschiffes misst dann eben keine Strahlung an seiner mitgeführten Ladung, während von einem anderen unbeschleunigten Raumschiff aus, man diese messen könnte.
Das für sich genommen ist schon alles andere als einfach nachzuvollziehen - richtig haarig wird die Sache dann aber unter dem Aspekt der Energieerhaltung. Insofern hat der Thread-Ersteller schon den Finger genau in die (wohl ;-) zu schließende) Wunde gelegt.

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Energieerhaltung im Universum 26 10. 2020 20:35 #78402

Ihr macht mich echt fertig, stimmt Emmy nun, oder nicht? Wenn die Drehimpulserhaltung ein Faktum ist, kann es keinen Planeten geben, der nicht rotiert. Ich kann also nicht verstehen, was der nicht rotierende Planet, vereinfacht?
Wenn es sich so ähnlich verhielte, wie mit dem Sitnikov-Problem, aber da hat man ja nur die gravitativen Auswirkungen betrachtet und hier sind auch ständig Ladungen im Spiel.

"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.

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Energieerhaltung im Universum 26 10. 2020 21:11 #78410

derwestermann schrieb: Wenn die Drehimpulserhaltung ein Faktum ist

Drehimpulserhaltung gilt nicht unbedingt für ein einzelndes Objekt sondern für ein System. Der Drehimpuls kann von Objekten übertragen werden.

Und jedes Objekt hat gegenüber jedem anderen Objekt einen anderen definierten Drehimpuls.

Üblich betrachtet man zwei Objekte und den Drehimpuls in Bezug auf eines der beiden (oder den Gesamtdrehimpuls in Bezug auf den Schwerpunkt der beiden). Dann gilt der Erhaltungssatz, wenn keine äußeren Einflüsse (Störungen) dazukommen.

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Energieerhaltung im Universum 26 10. 2020 22:25 #78417

derwestermann schrieb: Wenn die Drehimpulserhaltung ein Faktum ist, kann es keinen Planeten geben, der nicht rotiert.

Schau mal Venus, die rotiert fast garnicht... einmal in 243 Tagen retrograd ist sogut wie nichts.
derwestermann schrieb: Ich kann also nicht verstehen, was der nicht rotierende Planet, vereinfacht?

Man kann ein "Problem" isoliert betrachten. Das ist die Vereinfachung. Draufrechnen lässt sich der Einfluss einer Rotation dann immernoch wenn es einen gibt.

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