Zuletzt geändert: Di, 20.06.2006

«K12/K13» 93. Hausaufgabe «PDF», «POD»




0.0.1 93. Hausaufgabe

0.0.1.1 Abtippen der rechten Spalte von B. S. 371
0.0.1.1.1 Relativistische Dynamik

Die relativistische Raum–Zeit-Geometrie führt zu einer neuen Dynamik. Grundlegen ist die relativistische Massenzunahme: Die dynamische Masse mm eines Körpers wächst mit seiner Geschwindigkeit vv:

m = \frac{m_0}{\sqrt{1 - v^2/c^2}};m = m0 1v2 c2 ;

Für den relativistischen Impuls pp gilt

p = m v = \frac{m_0 v}{\sqrt{1 - v^2/c^2}};p = mv = m0v 1v2 c2 ;

0.0.1.1.2 Äquivalenz von Energie und Masse

Die gesamte Energie EE eines Körpers drückt sich in seiner dynamischen Masse mm aus. Es gilt

E = m c^2;E = mc2;

Die Gesamtenergie EE ist die Summe aus Ruheenergie E_0 = m_0 c^2E0 = m0c2 und kinetischer Energie E_{\text{kin}}Ekin:

E = E_0 + E_{\text{kin}};E = E0 + Ekin;

mit

E_{\text{kin}} = E_0 \left(\frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}} - 1\right)\!;Ekin = E0 1 1v2 c2 1;

Der Energieerhaltungssatz, der dem Satz von der Erhaltung der dynamischen Masse äquivalent ist, gilt damit im erweitertem Sinn: Bei Elementarteilchenreaktionen kann sich Ruheenergie (ä­qui­va­lent zur Ruhemasse) in kinetische Energie umwandeln und umgekehrt kinetische Energie in Ruheenergie (Ruhemasse).

0.0.1.1.3 Impulsenergie

Neben der Energieerhaltung gilt die Impulserhaltung: Bei Wechselwirkung von Teilchen in einem abgeschlossenen System bleibt die Summe der relativistischen Impulse erhalten.

Zuästzlich fügen sich Energie EE und Impuls pp zur Impulsenergie E_{\text{Imp}}EImp zusammen:

E_{\text{Imp}} = E_0 = \sqrt{E'^2 - \left(c p'\right)^2} = \sqrt{E''^2 - \left(c p''\right)^2} = \ldots;EImp = E0 = E 2 cp 2 = E 2 cp 2 = ;

Die Impulsenergie genügt einem Erhaltungssatz und ist invariant gegenüber einem Wechsel des Bezugssystems: Die Impulsenergie E_{\text{Imp}}EImp hat vor und nach einer Wechselwirkung in jedem Inertialsystem II, I'I, I''I, ... denselben Wert. Als invariante Erhaltungsgröße, die man in der klassischen Mechanik nicht kennt, ist sie grundlegend für das Verständnis vieler Elementarteilchenprozesse.

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