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