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Mechanik

spezielle Relativitätstheorie

Leistungskurs Klasse 12

Im Stoffgebiet Relativitätstheorie werden Erkenntnisse der Physik behandelt, die den Schülern die Gültigkeitsgrenzen der klassischen Mechanik deutlich machen. Durch die Erläuterung des Michelson-Experiments werden die Schüler an die experimentellen Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie herangeführt.
Im Ergebnis der Betrachtungen können die Schüler die Begriffe Gleichzeitigkeit, Zeitdilatation und Längenkontraktion erläutern. Die Schüler erkennen, dass für die Ruhemasse und Ruheenergie kein Erhaltungssatz gilt.
Die Schüler gewinnen die Einsicht, dass die Gesetze der Newton’schen Mechanik nur für Geschwindigkeiten gelten, die klein gegenüber der Lichtgeschwindigkeit sind.
Bei der Würdigung der Leistungen Einsteins erhalten die Schüler einen ersten Einblick in die allgemeine Relativitätstheorie.

spezielle Relativitätstheorie

Inhalt	Hinweis	Links
Inertialsysteme
Galilei-Transformation	Abhängigkeit der Messergebnisse von der Wahl des Bezugssystems, Invarianz der Newton’schen Bewegungsgleichung gegenüber einer Galilei-Transformation
Michelson-Experiment
Konstanz und Invarianz der Vakuumlichtgeschwindigkeit
Relativität der Gleichzeitigkeit	Relativität der Zeitmessung
Relativitätsprinzip
Lorentz-Transformation
Zeitdilatation
Längenkontraktion
Additionstheorem für Geschwindigkeiten	Hinweis auf Experimente mit Teilchen hoher Geschwindigkeit (Teilchenbeschleuniger)
Relativität der Masse	Ruhemasse, Ruheenergie
Masse-Energie-Beziehung	Massendefekt, insbesondere bei Kernreaktionen
Klassische Mechanik als Sonderfall der relativistischen Mechanik
Würdigung A. Einsteins
Ausblick auf die allgemeine Relativitätstheorie