Final-GFS Physik Zeitdilatation+Längenkontraktion - LibreOffice

1. Zeitdilatation & Längenkontraktion

ZEITDILATATION &
LÄNGENKONTRAKTION
DIE REISE MIT DEM LICHT

2. Gliederung

GLIEDERUNG
Grundwissen
Entdecker
Bezugssysteme
Zeitdilatation
Inertialsystem
Längenkontraktion
Prinzip der Lichtuhr
Messen von Längen
Was ist Zeitdilatation
Was ist Längenkontraktion
Der Beweis der Zeitdilatation
Beweis der Längenkontraktion

3. Der "entdecker" der phänomene

DER "ENTDECKER" DER PHÄNOMENE

4. Der "entdecker" der phänomene

DER "ENTDECKER"
DER PHÄNOMENE

5. Der "entdecker" der phänomene

DER "ENTDECKER"
DER PHÄNOMENE
• Albert Einstein (1879-1955)
• Entdeckte die Spezielle
Relativitätstheorie und Allgemeine
Relativitätstheorie
• Baut auf Annahmen Newtons und
Gallileis auf
• Wesentliche Punkte der Speziellen RT
• Äquivalenz von Masse und Energie ( E=M*C2)
• Längenkontraktion
• Zeitdilatation

6. Bezugssysteme

BEZUGSSYSTEME
Auch Koordinatensystem
• Besteht aus x-,y-,z-Achsen
Und Ursprung ( 0 l 0 l 0 )
Einteilung:
1.
Relatives Bezugssyteme:
Bewegt sich gegenüber einem
anderen System
z
2.
y
O(0l0l0)
x
• Festlegung von wo aus
betrachtet wird
Nicht-Inertialsysteme:
Ein beschleunigtes oder
rotierendes
System, in
dem Scheinkräfte auftreten
3. Inertialsystem:

7.

• Relevant für die Spezielle
Relativitätstheorie
• Ein Bezugsssystem, in dem die
Newton’schen Gesetze gelten = keine
Beschleunigung oder Rotation
z
y
O(0l0l0)
x
Andere Beispiele:
• Raumschiff im
antriebslosen Flug
• Ruhende Meteoride im
Weltall
• Gleichmäßig schnell
Inertialsystem
fahrender Zug
Erde rotiert -> ist also
eigentlich kein
Inertialsystem

8. Das Prinzip der Lichtuhr

DAS PRINZIP DER LICHTUHR
Methoden der Zeitmessung:
Die Lichtuhr
• Alle Methoden sind periodisch
z.B. Rotation Erde um Sonne ( 1 Jahr)
Eigenrotation Erde
( 1 Tag )
Jede Art unserer Zeitmessung wiederholt sich
• Genauso kann mit Licht eine Art Uhr
konstruiert werden
Licht bewegt sich im leeren Raum immer mit
gleicher Geschwindigkeit
• Durch „zählen“ messen wir diese Zeit
30cm
Z.B. Vorrücken des Sekundenzeigers auf
einer Uhr
∆t = 2ns
1ns

9. Die Zeitdilatation

DIE ZEITDILATATION
Was ist Zeitdilatation überhaupt?
• Zeit ist nicht für alle gleich
• Für Beobachter A in Ruhe vergeht
Zeit schneller, als für Beobachter B
mit fast Lichtgeschwindigkeit
z.B. Zwillingsparadoxon
• Zeit ist also Relativ
Es kommt auf das Bezugssystem an

10.

DER BEWEIS DER ZEITDILATATION
∆t = 10ns
3m

11.

v = 300000 km/s
∆t ≈ 20ns
∆t = 10ns
Fazit:
Für bewegte Inertialsysteme
vergeht die Zeit schneller

12. Längenkontraktion wie man Längen misst

LÄNGENKONTRAKTION
WIE MAN LÄNGEN MISST
Ruhende Längen messen:
Bewegte Längen messen:
• Zug bewegt sich mit 70 km/h
• Man muss von außerhalb die Länge
messen
Viel schwieriger
Mit Maßstäben
z.B. Lineal, Meterstab,
Maßband
• So oft anlegen, bis Längenende
erreicht ist
Gedankenexperiment:
Messen eines bewegten Zuges
Beispiel: Zug
Anfang Maßband anlegen
Enden wo Zugende ist

13.

Messen eines bewegten Zuges
Farbkanone
s = 70m

14. längenkontraktion

LÄNGENKONTRAKTION
Was ist Längenkontraktion überhaupt?
• Längen sieht nicht jeder gleich
• Für Beobachter A mit fast
Lichtgeschwindigkeit, sind Längen
außerhalb des Bezugssystems kürzer
• Für Beobachter B in Ruhe ist Beobachter A
nicht länger.
max. Länge = Ruhelänge
• Längen sind also relativ
Es kommt auf das Bezugssystem an

15. Der Beweis der Längenkontraktion

DER BEWEIS DER LÄNGENKONTRAKTION
B Zug
B Gleis

16.

Beobachter BZug sieht zuerst Licht rechts
dann Licht links

17.

Fazit:
Beobachter BZug sieht den
Bahnsteig kürzer, als er ist

18. Quellen

QUELLEN
Buchquellen:
Hetznecker, H. (2018) Relativitätstheorie für Dummies. 2. Aufl. Weinheim: Wiley
Internetquellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein; 23.06.2025
https://www.leifiphysik.de/relativitaetstheorie/speziellerelativitaetstheorie/grundwissen/zeitdilatation; 29.06.2025
https://www.leifiphysik.de/relativitaetstheorie/speziellerelativitaetstheorie/grundwissen/laengenkontraktion; 29.06.2025
https://www.leifiphysik.de/relativitaetstheorie/erstereinblick/grundwissen/inertialsystem; 01.07.2025
Bildquellen:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Albert_Einstein_1921_by_F_Sch
mutzer.jpg; 20.06.2025