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