Die ersten Entdeckungen der Relativitätstheorie sowie der Quantentheorie sind jetzt nahezu 100 Jahre alt, trotzdem haben sie praktisch keinen Eingang in den Physikunterricht der Realschule gefunden.
Der Grund dürfte sein, dass sie keinen unmittelbaren Einfluss auf die tägliche Erfahrung des Menschen haben.
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Relativitätstheorie
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Diese berühmte Formel besagt, dass die Masse eines Körpers zunimmt, wenn seine Energie zunimmt.
Betrachten wir dazu die bisher schnellsten Menschen: Das waren die Astronauten, die zum Mond geflogen sind, sie bewegten sich mit ca. 10000m/s. Bei einem 70kg schweren Astronauten ist damit aufgrund seiner Bewegungsenergie seine Masse um 0,00004g größer geworden. Obwohl wir nach menschlichen Maßstäben eine Extremsituation beschreiben (wer ist schon 10000m/s schnell?), ist der beobachtbare Effekt minimal. Trotzdem muss man nachhaken: Der Astronaut wird an sich überhaupt keine Massezunahme feststellen: er als Beobachter sieht sich ja schließlich ruhen! Nur von der Erde sieht es so aus, als habe die Masse des Astronauten um 0,00004g zugenommen und zwar aufgrund seiner - von der Erde gesehenen - Bewegungsenergie. Der Astronaut hat bezüglich seines Raumschiffs keine Bewegunsenergie.
Diese berühmte Formel sagt aber auch, dass Masse in Energie umgewandelt werden kann - und umgekehrt. Wird bei einer Reaktion sehr viel Energie freigesetzt, so müssen die Reaktionspartner nachher entsprechend weniger Masse haben. (Dieser Effekt ist nur bei sehr großen Energiefreisetzungen messbar, z.B. bei Kettenreaktion im Kernkraftwerk.)
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Oder die Erkenntnis, dass die Zeit abhängt von Geschwindigkeit und Gravitation. Eine Uhr auf einem 2000m hohen Berg geht aufgrund der etwas geringeren Gravitation zwar etwas vor, aber so dass selbst Atomuhren den Effekt nicht messen können.
Indirekt sind wir Menschen aber schon von dieser Erkenntnis der Relativitätstheorie betroffen: alle GPS-Satelliten besitzen gleiche sehr genau laufende Uhren. Sie senden jeweils ihre Position und die genaue Uhrzeit aus. (Ein GPS-Empfänger ist eigentlich eine sehr genaue Funkuhr.) Da die einzelnen Funksignale je nach Entfernung der einzelnen Satelliten etwas verzögert bei dem GPS-Empfänger eintreffen (auch ein Funksignal braucht Zeit für seine Ausbreitung), kann dieser aus den unterschiedlichen Verzögerungen und der bekannten Position der Satelliten seine eigene Position berechnen. Damit die erforderliche Genauigkeit erreicht werden kann, muss dabei berücksichtigt werden, dass die Uhren in den Satelliten aufgrund ihrer Flughöhe und aufgrund ihrer Fluggeschwindigkeit anders als die Uhren am Erdboden gehen.
Die relativistische Korrektur der Satellitenzeit ist eigentlich nicht für die Positionsbestimmung notwendig (Wenn alle beteiligten Satelliten gleich falsch gehen, gleicht sich das aus.) sondern für die Übertragung der Zeit.
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